JP2012041246A - Thin plate-manufacturing apparatus, thin plate-manufacturing method, and crucible - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置およびそれを用いた薄板製造方法、ならびに坩堝に関する。より特定的には、下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御するための薄板製造装置およびそれを用いた薄板製造方法、ならびに坩堝に関する。 The present invention relates to a thin plate manufacturing apparatus for manufacturing a thin plate on the surface of a base plate by immersing the base plate in a raw material melt, a thin plate manufacturing method using the same, and a crucible. More specifically, the present invention relates to a thin plate manufacturing apparatus, a thin plate manufacturing method using the same, and a crucible for controlling the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt in accordance with the dipping direction of the base plate.
従来、多結晶シリコンの薄板は、鋳型に入ったシリコン融液を時間をかけて徐々に冷却し、得られる多結晶インゴットをブロック状に切り分け、その後、ブロックをスライスして製造しているため、スライスによるコストの増大およびシリコンの損失が大きかった。 Conventionally, a polycrystalline silicon thin plate is produced by gradually cooling the silicon melt contained in the mold over time, cutting the resulting polycrystalline ingot into blocks, and then slicing the blocks. The increase in cost due to slicing and the loss of silicon were significant.
かかる問題を解決し、多結晶シリコンの薄板を低コストで大量に生産する方法として、スライス工程を必要としない方法が知られている。 As a method for solving such a problem and producing a thin plate of polycrystalline silicon in large quantities at low cost, a method that does not require a slicing step is known.
特許文献1(特開2006−182626号公報)には、原料をルツボ内で加熱溶融し、基板上で原料の結晶を凝固成長させる板状結晶の製造方法が開示されている。この製造方法は、ルツボの開口部における辺縁部上に複数の可動式断熱手段を備えることにより、溶融原料の水平方向における温度分布を均一化し、基板におけるシリコンの成長むらと、ルツボ壁でのシリコンの凝固を抑制している。 Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-182626) discloses a method for producing a plate-like crystal in which a raw material is heated and melted in a crucible and a crystal of the raw material is solidified and grown on a substrate. In this manufacturing method, a plurality of movable heat insulating means are provided on the edge of the crucible opening so that the temperature distribution in the horizontal direction of the molten raw material is uniformed, the silicon growth unevenness in the substrate, and the crucible wall It suppresses the solidification of silicon.
特許文献2(特開2008−159781号公報)には、ルツボ内に半導体材料融液を収容し、該半導体材料融液に基板を浸漬することにより、基板表面に固相シートを製造する固相シートの製造方法が開示されている。この製造方法は、ルツボの上面およびルツボの外側面の両面に接して輻射反射板を設けることにより、半導体融液とルツボ内壁の境界付近から発生する凝固の成長を抑制している。 Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-159781) discloses a solid phase in which a semiconductor material melt is accommodated in a crucible and a substrate is immersed in the semiconductor material melt to produce a solid sheet on the surface of the substrate. A sheet manufacturing method is disclosed. In this manufacturing method, the growth of solidification generated from the vicinity of the boundary between the semiconductor melt and the inner wall of the crucible is suppressed by providing a radiation reflecting plate in contact with both the upper surface of the crucible and the outer surface of the crucible.
本発明者らは、特許文献1や特許文献2に記載された方法を用いて薄板を製造すると、薄板の板厚にむらが生じ、板厚が不安定になるという問題を見出した。その原因を検討したところ、融液の液面における液流の乱れが一因であることが判明した。
The present inventors have found a problem that when a thin plate is manufactured using the methods described in
特許文献1に記載の薄板製造方法においては、融液の温度分布がほぼ均一であるために、たとえばルツボ壁近傍で窒化珪素などの融液が凝固すると、融液の温度バランスが崩れて融液の液流の乱れが生じ、このため薄板の板厚にむらが生じると考えられる。さらに、薄板にむらが生じると、薄板製造の歩留りの悪化という問題も引き起こす。
In the thin plate manufacturing method described in
本発明の課題は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置および製造方法において、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することのできる薄板製造装置および薄板製造方法、ならびに坩堝を提供することにある。 An object of the present invention is to control the plate thickness by preventing the occurrence of uneven thickness of the thin plate in the thin plate manufacturing apparatus and manufacturing method for manufacturing the thin plate on the surface of the base plate by immersing the base plate in the raw material melt. An object of the present invention is to provide a thin plate manufacturing apparatus, a thin plate manufacturing method, and a crucible.
本発明は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置であって、原料融液を内部に充填可能な坩堝と、坩堝内の原料融液に下地板を浸漬させる浸漬部とを備える。坩堝は、坩堝本体と、下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御する制御部とを含む。 The present invention is a thin plate manufacturing apparatus for manufacturing a thin plate on the surface of a base plate by immersing the base plate in the raw material melt, and a crucible capable of filling the raw material melt therein, and the raw material melt in the crucible A dipping unit for dipping the base plate. The crucible includes a crucible body and a control unit that controls the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt in accordance with the immersion direction of the base plate.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向が、原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向に対して垂直となるように制御する。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit controls the liquid flow direction on the surface of the raw material melt to be perpendicular to the immersion direction of the base plate projected in parallel to the surface of the raw material melt. To do.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向が、原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向に対して平行となるように制御する。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit controls the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt to be parallel to the immersion direction of the base plate projected in parallel to the surface of the raw material melt. To do.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向が、原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向に対して同一方向となるように制御する。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit is configured so that the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is the same as the immersion direction of the base plate projected in parallel to the surface of the raw material melt. Control.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の温度分布を制御することにより、原料融液の表面の液流の方向を制御する。 In the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit preferably controls the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt by controlling the temperature distribution on the surface of the raw material melt.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、下地板が原料融液に進入する位置における原料融液の表面の温度が、下地板が原料融液から脱出する位置における原料融液の表面の温度より高くなるように原料融液の表面の温度分布を制御する。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit is configured such that the temperature of the surface of the raw material melt at the position where the base plate enters the raw material melt is the temperature of the raw material melt at the position where the base plate escapes from the raw material melt. The temperature distribution on the surface of the raw material melt is controlled to be higher than the surface temperature.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は断熱部を含み、断熱部は、原料融液を坩堝の外部に露出させ、かつ坩堝本体の上部に設けられた開口部、および坩堝本体の外壁のいずれかに接して設置され、断熱部により原料融液の表面の液流の方向を制御する。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit includes a heat insulating unit, the heat insulating unit exposes the raw material melt to the outside of the crucible, and an opening provided at the upper part of the crucible main body, and the crucible main body It is installed in contact with one of the outer walls, and the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is controlled by the heat insulating part.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、開口部の形状は線対称であり、断熱部は、原料融液の表面に平行投影した開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the shape of the opening is axisymmetric, and the heat insulating part is installed asymmetrically with respect to any symmetry axis of the opening projected in parallel to the surface of the raw material melt. .
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、坩堝本体の内部に設置された邪魔板を含み、邪魔板により原料融液の表面の液流の方向を制御する。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit includes a baffle plate installed inside the crucible body, and controls the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt by the baffle plate.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、邪魔板は、原料融液を坩堝の外部に露出させ、かつ坩堝本体の上部に設けられた開口部であって、線対称な形状を有する開口部の原料融液の表面に平行投影したいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the baffle plate is an opening provided in the upper part of the crucible body that exposes the raw material melt to the outside of the crucible and has an axisymmetric shape. It is installed asymmetrically with respect to any axis of symmetry projected in parallel on the surface of the raw material melt.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向を制御する断熱部および邪魔板を含み、断熱部は、原料融液を坩堝の外部に露出させ、かつ坩堝本体の上部に設けられた開口部、および坩堝本体の外壁のいずれかに接して設置され、かつ邪魔板は坩堝本体の内部に設置され、断熱部および邪魔板は、断熱部により生じる原料融液の表面の液流の方向と、邪魔板により生じる原料融液の表面の液流の方向とが平行となるように設置される。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the control unit includes a heat insulating unit and a baffle plate for controlling the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt, and the heat insulating unit exposes the raw material melt to the outside of the crucible. The baffle plate is installed in contact with either the opening provided in the upper part of the crucible main body or the outer wall of the crucible main body, and the baffle plate is installed in the crucible main body, and the heat insulating portion and the baffle plate are generated by the heat insulating portion. It is installed so that the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is parallel to the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt generated by the baffle plate.
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、坩堝本体は、原料融液を坩堝の外部に露出させる略矩形の開口部を上部に含み、制御部は、略矩形の開口部の少なくとも3辺に接して原料融液の上部を覆うように設置された断熱部と、坩堝内部において坩堝の底面に対して略垂直に設置された第1の邪魔板、第2の邪魔板および第3の邪魔板とを含み、原料融液の表面に平行投影した場合に、第1の邪魔板と第2の邪魔板とは対向し、かつ互いに平行であり、第3の邪魔板は、第1の邪魔板の一方の端部と第2の邪魔板の一方の端部とを接続し、かつ第1および第2の邪魔板に対して垂直である。 Preferably, in the thin plate manufacturing apparatus according to the present invention, the crucible main body includes a substantially rectangular opening for exposing the raw material melt to the outside of the crucible, and the control unit is in contact with at least three sides of the substantially rectangular opening. A heat insulating portion installed to cover the upper part of the raw material melt, and a first baffle plate, a second baffle plate, and a third baffle plate installed substantially perpendicular to the bottom surface of the crucible inside the crucible, And the first baffle plate and the second baffle plate are opposed to each other and parallel to each other, and the third baffle plate is formed of the first baffle plate. One end is connected to one end of the second baffle plate and is perpendicular to the first and second baffle plates.
本発明は上記の薄板製造装置を用いた薄板製造方法であって以下の工程を備える。坩堝内で原料を加熱して原料融液を得る。原料融液に下地板を浸漬させる。下地板を浸漬させる工程における下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御する。 This invention is a thin plate manufacturing method using said thin plate manufacturing apparatus, Comprising: The following processes are provided. A raw material melt is obtained by heating the raw material in a crucible. The base plate is immersed in the raw material melt. The direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is controlled according to the immersion direction of the base plate in the step of immersing the base plate.
本発明は原料融液を内部に充填可能な坩堝であって、坩堝は、坩堝本体と制御部とを備え、坩堝本体は原料融液を坩堝の外部に露出させる線対称形状の開口部を上部に含み、制御部は坩堝本体に接して、原料融液の表面に平行投影した開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。 The present invention is a crucible that can be filled with a raw material melt, and the crucible includes a crucible body and a control unit, and the crucible body has a line-symmetric opening that exposes the raw material melt to the outside of the crucible. The control unit is in contact with the crucible main body and is set asymmetrically with respect to any symmetry axis of the opening projected in parallel on the surface of the raw material melt.
本発明によれば、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することのできる薄板製造装置および薄板製造方法、ならびに坩堝を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a thin plate manufacturing apparatus, a thin plate manufacturing method, and a crucible that can prevent the occurrence of uneven thickness of the thin plate and control the plate thickness.
<薄板製造装置>
本発明の一実施の形態における薄板製造装置は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置であって、原料融液を内部に充填可能な坩堝と、前記坩堝内の原料融液に下地板を浸漬させる浸漬部とを備える。前記坩堝は坩堝本体と、前記下地板の浸漬方向に応じて前記原料融液の表面の液流の方向を制御する制御部とを含む。原料融液の表面の液流の方向を制御することによって、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することができる。
<Thin plate manufacturing equipment>
A thin plate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention is a thin plate manufacturing apparatus that manufactures a thin plate on the surface of a base plate by immersing the base plate in the raw material melt, and is a crucible that can be filled with the raw material melt. And an immersion part for immersing the base plate in the raw material melt in the crucible. The crucible includes a crucible body and a control unit that controls the direction of liquid flow on the surface of the raw material melt in accordance with the immersion direction of the base plate. By controlling the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt, unevenness of the thickness of the thin plate can be prevented and the thickness can be controlled.
原料融液としては、金属および半導体の少なくとも一方を含む物質の溶融物を用いることができる。前記溶融物は導電流体であるため、電磁場を印加することによって原料融液内に液流を生じさせることができる。また、前記溶融物からなる流体内に温度差が存在する場合も、温度分布に応じて液流が生じる。したがって、本発明の一実施の形態において、原料融液の表面の液流の方向の制御は、電磁場の印加や流体内の温度分布などを用いて行うことができる。なお、流体内の温度分布を用いる方法は、電磁場を印加する方法よりも、薄板製造装置の設備を簡略化できるため好ましい。 As the raw material melt, a melt of a substance containing at least one of a metal and a semiconductor can be used. Since the melt is a conductive fluid, a liquid flow can be generated in the raw material melt by applying an electromagnetic field. Further, even when a temperature difference exists in the fluid made of the melt, a liquid flow is generated according to the temperature distribution. Therefore, in one embodiment of the present invention, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt can be controlled by applying an electromagnetic field, temperature distribution in the fluid, or the like. The method using the temperature distribution in the fluid is preferable to the method of applying the electromagnetic field because the equipment of the thin plate manufacturing apparatus can be simplified.
以下、流体内の温度分布を制御することによって原料融液の表面の液流の方向を制御する薄板製造装置を例として具体的に説明するが、本発明における原料融液の表面の液流の方向の制御方法は、温度分布を利用する方法に限定されるものではない。 Hereinafter, a thin plate manufacturing apparatus that controls the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt by controlling the temperature distribution in the fluid will be specifically described as an example. The direction control method is not limited to the method using the temperature distribution.
(実施の形態1)
本発明の一実施の形態における薄板製造装置を図1を用いて説明する。図1は、本発明の一実施の形態における薄板製造装置の構造を示す概略図である。図1に示すように、薄板製造装置100は、坩堝本体101、断熱部105および邪魔板106とを備える坩堝と、浸漬部120とを備える。坩堝本体101内には、加熱部103により溶融した原料融液102が充填される。浸漬部120は原料融液102に下地板104を浸漬させて下地板104の表面に原料融液102を付着させた後、下地板104を原料融液102から取り出す機能を有する。取り出された下地板104の表面に付着した原料融液102が凝固成長して、下地板104表面に薄板が形成される。
(Embodiment 1)
A thin plate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a thin plate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the thin
坩堝は、減圧可能な容器(図示せず)内に配置されている。減圧可能な容器は反応性の高い原料を融解可能とするために、真空排気またはアルゴンガスのような不活性ガスを充填できる機構を備えることが好ましい。また、減圧可能な容器は連続的な薄板の製造を可能にするために、坩堝内に原料を適宜追加する追装機構(図示せず)を備えていることが望ましい。 The crucible is arranged in a container (not shown) that can be decompressed. It is preferable that the depressurizable container has a mechanism that can be filled with an inert gas such as vacuum exhaust or argon gas so that a highly reactive raw material can be melted. Further, it is desirable that the depressurizable container is provided with an additional mechanism (not shown) for appropriately adding raw materials in the crucible in order to enable continuous thin plate production.
浸漬部120は、ガイドレール、回転体およびロボットアームなどを用いることができる。図1はガイドレールを用いる場合を示している。ガイドレールは、水平動作レール110と、前記水平動作レール110に沿って動作するスライド体111と、前記スライド体に取り付けられた昇降機構112とを備える。昇降機構112には懸垂支柱113と、前記懸垂支柱113に設置された回転機構114と、前記回転機構114によって動作される回転支柱115と、台座支持部116とが吊り下げられている。前記台座支持部116には台座117が接続されている。台座117には、下地板104が着脱可能に保持されている。
The
水平動作レール110に沿ってスライド体111が移動すると、下地板104も水平方向に移動する。昇降機構112が懸垂支柱113を上下方向に移動させると、下地板104も上下方向に移動する。下地板104の回転動作は、回転機構114によって行われる。前記の下地板104の水平方向への移動、上下方向への移動および回転動作は、それぞれ独立に制御可能である。下地板の水平方向への移動、上下方向への移動および回転動作を適宜組み合わせることにより、下地板104を原料融液102に浸漬することができる。本明細書において、浸漬軌道とは、下地板104の移動軌跡のうち、下地板の少なくとも一部が原料融液に進入してから脱出するまでの軌道を意味する。
When the
さらに、連続的に薄板を製造すると、原料融液量の減少に伴い、原料融液表面の位置が徐々に低下するため、浸漬部120は融液表面位置に合わせて下地板113の浸漬軌道を調節できる機能を有していることが望ましい。
Furthermore, when the thin plate is continuously manufactured, the position of the surface of the raw material melt gradually decreases as the amount of the raw material melt decreases, so that the
下地板104は高純度黒鉛などからなる板材であり、この板材の少なくとも表層部上に融液が凝固成長することにより薄板が形成される。
The
坩堝本体101の形状は、内部に原料融液102を保持できれば特に限定されないが、たとえば図1に示すように、上部に開口部を有する直方体形状とすることが好ましい。
The shape of the
原料の融解に用いる加熱部103には抵抗加熱、誘導加熱または赤外線加熱などの金属原料または半導体原料を融解することができる一般的な手段を用いることができる。加熱部103は、原料融液102が坩堝本体101内部で凝固するのを防止するために、坩堝101の周囲の全部または一部に配置されることが好ましい。
As the
図1では、制御部として断熱部105および邪魔板106が設置されている。
本実施の形態において、断熱部105は、坩堝本体101の開口部に接して、坩堝本体101の内壁と原料融液102との界面付近を覆うように設置される。断熱部105は、原料融液102からの輻射熱を反射するため、断熱部105の配置、大きさ、材料などを適宜変更することによって、坩堝本体101の内壁と原料融液102との界面付近の原料融液の温度を高く保つことができる。さらに、断熱部105は、原料融液102への不純物の混入を防止することができる。なお、図1は断熱部105が坩堝本体101の開口部の上部のみに設置される態様を示しているが、断熱部105はさらに坩堝本体101の外壁に接して設置されていてもよい。
In FIG. 1, the
In the present embodiment, the
邪魔板106は、坩堝本体101の内部に設置される。坩堝を用いて原料を加熱融解する場合は、一般的に坩堝本体温度は高温となっている。したがって、坩堝本体101の内壁と原料融液102との界面付近の原料融液の温度も高温である。このため、邪魔板106を設けることにより、坩堝本体の内壁付近の原料融液の熱拡散を低減し、邪魔板106と、坩堝本体101の内壁との間の原料融液の温度を高く保つことができる。邪魔板106の大きさは、邪魔板106全体が原料融液102中に浸漬するように調節することが好ましい。この場合、原料融液102の坩堝の外部に露出する表面積が変わらず、下地板104の浸漬軌道に影響を与えない。したがって、邪魔板106を設置しない坩堝と同様の浸漬軌道を得ることができる。一方、断熱部105を使用する場合は、下地板104の浸漬軌道が小さくなってしまうため、下地板を設置しない場合と同様の浸漬軌道を得るためには、坩堝本体の開口部の大きさを大きくして、外部へ露出する原料融液の表面積を大きくする必要がある。
The
断熱部105や邪魔板106を用いると、原料融液102の表面に温度分布を生じさせることができる。原料融液102の表面の液流は、温度の高い方から低い方へと流れる方向性を有する。したがって原料融液102の表面の温度分布を制御することによって、原料融液102表面の液流の方向を制御することができる。液流の方向を制御することにより、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することができる。
When the
<制御部>
(下地板の浸漬方向と原料融液の表面の液流の方向との関係)
本発明の一実施の形態において、制御部は下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御する。以下、下地板の浸漬方向と原料融液の表面の液流の方向との関係ならびに得られる薄板の膜厚について、図2および図3を用いて説明する。
<Control unit>
(Relationship between the immersion direction of the base plate and the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt)
In one embodiment of the present invention, the control unit controls the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt according to the immersion direction of the base plate. Hereinafter, the relationship between the immersion direction of the base plate and the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt and the film thickness of the obtained thin plate will be described with reference to FIGS.
図2(i)〜(iv)は、開口部が矩形である坩堝本体201の上面図であり、坩堝本体内部には原料融液202が充填されている。矢印S1は前記原料融液202の表面に平行投影した下地板の浸漬方向を示す。矢印S2は前記原料融液202の表面の液流の方向を示す。
2 (i) to 2 (iv) are top views of the
図3(i)〜(iii)は、下地板表面に作製された薄板の、下地板の浸漬方向S1と垂直な方向における断面図である。 3 (i) to (iii) are cross-sectional views of a thin plate produced on the surface of the base plate in a direction perpendicular to the immersion direction S1 of the base plate.
図2(i)および図2(ii)において、下地板の浸漬方向S1と原料融液の表面の液流の方向S2は垂直に交わっている。この場合、下地板表面には、図3(i)および図3(ii)に示されるように、下地板の浸漬方向S1と垂直な方向の膜厚差が大きい薄板が作製される。さらに、たとえば図4に示されるように、下地板の浸漬方向S1に平行な溝を有する下地板404を用いると、下地板の浸漬方向S1と垂直な方向の平均膜厚が異なる複数枚の薄板を同時に製造することができる。なお、本明細書中において「垂直」とは、正確な90°での交差のみを意味するものでなく、交差角90°からの30°以内、好ましくは15°以内のずれを含むものとする。
2 (i) and 2 (ii), the immersion direction S1 of the base plate and the direction S2 of the liquid flow on the surface of the raw material melt intersect perpendicularly. In this case, as shown in FIGS. 3 (i) and 3 (ii), a thin plate having a large film thickness difference in the direction perpendicular to the immersion direction S1 of the base plate is produced on the surface of the base plate. Further, for example, as shown in FIG. 4, when a
一方、図2(iii)および図2(iv)において、下地板の浸漬方向S1と原料融液の表面の液流の方向S2は平行である。この場合、下地板表面には、図3(iii)に示されるように、下地板の浸漬方向S1と垂直な方向の膜厚差が小さい薄板が作製される。中でも図2(iii)に示されるように、下地板の浸漬方向S1と原料融液の表面の液流の方向S2の関係が平行かつ同一方向であると、薄板の下地板の浸漬方向S1と垂直な方向の膜厚差が非常に小さくなる。なお、本明細書中において「平行」とは、平行線からの30°以内、好ましくは15°以内のずれを含むものとする。さらに、「平行」とは、原料融液の表面の液流の方向と、下地板の原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向が同一の場合および対向する場合の両方を含むものとする。 On the other hand, in FIG. 2 (iii) and FIG. 2 (iv), the immersion direction S1 of the base plate and the liquid flow direction S2 on the surface of the raw material melt are parallel. In this case, as shown in FIG. 3 (iii), a thin plate having a small film thickness difference in the direction perpendicular to the dipping direction S1 of the base plate is produced on the surface of the base plate. In particular, as shown in FIG. 2 (iii), when the relationship between the dipping direction S1 of the base plate and the direction S2 of the liquid flow on the surface of the raw material melt is parallel and the same direction, The film thickness difference in the vertical direction becomes very small. In this specification, “parallel” includes a deviation within 30 °, preferably within 15 ° from the parallel line. Furthermore, “parallel” includes both the case where the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt and the immersion direction of the base plate projected in parallel on the surface of the raw material melt of the base plate are the same and the case where they face each other. .
(制御部の配置と原料融液の表面の液流の方向との関係)
本発明の一実施の形態において、制御部は原料融液の表面の温度分布を制御することにより、前記原料融液の表面の液流の方向を制御する。制御部としては、原料融液の表面の温度分布を制御できる方法であれば特に制限されない。以下、設置の簡便性の観点から、制御部として断熱部および邪魔板の少なくともいずれかを用いた場合の、制御部の配置と原料融液の表面の液流の方向との関係について、図2、図5および図6を用いて説明する。
(Relationship between the arrangement of the control unit and the direction of liquid flow on the surface of the raw material melt)
In one embodiment of the present invention, the control unit controls the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt by controlling the temperature distribution on the surface of the raw material melt. The controller is not particularly limited as long as it can control the temperature distribution on the surface of the raw material melt. Hereinafter, from the viewpoint of ease of installation, the relationship between the arrangement of the control unit and the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt when at least one of the heat insulating unit and the baffle plate is used as the control unit is shown in FIG. This will be described with reference to FIGS.
初めに制御部として断熱部を用いた場合を説明する。
図5(a)〜図5(i)は、開口部が矩形の直方体形状である坩堝本体501の上面図であり、坩堝本体501の開口部の上端の辺上には、断熱部505が開口部に接して坩堝本体501の内壁と原料融液502との界面付近を覆うように設置されている。坩堝本体内部には原料融液502が充填されている。なお、図には示されていないが、坩堝の周囲全体には、加熱部が設置されている。断熱部505は、原料融液502からの輻射熱を反射するため、坩堝本体501の内壁と原料融液502との界面付近の原料融液の温度を、他の領域のより高く保つことができる。この結果、原料融液502の表面に温度分布が形成される。
First, the case where a heat insulating part is used as the control part will be described.
5A to 5I are top views of the crucible
例えば、図5(a)〜図5(d)に示されるように、断熱部505を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向S1に平行な対称軸Sa〜Sdに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法S1に対して垂直となるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、断熱部505の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、断熱部を図5(a)および図5(c)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図2(i)のS2で示される方向となり、断熱部を図5(b)および図5(d)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図2(ii)のS2で示される方向となる。
For example, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d), the
一方、図5(e)〜図5(h)に示されるように、断熱部505を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向S1に垂直な対称軸Se〜Shに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法S1に対して平行になるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、断熱部405の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、断熱部を図5(e)および図5(g)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図2(iii)のS2で示される方向となり、断熱部を図5(f)および図5(h)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図2(iv)のS2で示される方向となる。
On the other hand, as shown in FIGS. 5E to 5H, the
次に制御部として邪魔板を用いた場合を説明する。
図6(j)〜図6(m)は、開口部が矩形の直方体形状である坩堝本体601の上面図であり、坩堝本体601の内部には、3枚の邪魔板606が坩堝本体601の異なる3つの壁面に対して平行となるように設置されている。さらに3枚の邪魔板のうち1枚は、他の2枚の邪魔板それぞれの、坩堝本体601の底面に対して垂直な方向の一辺と接して配置されている。坩堝本体内部には原料融液602が充填されている。なお、図には示されていないが、坩堝の周囲全体には、加熱部が設置されている。坩堝本体601は、周囲に設置された加熱部により加熱されているため、坩堝本体601の内壁と原料融液602との界面付近の原料融液の温度は、他の場所の原料融液よりも高温となっている。邪魔板606は周囲の原料融液の熱拡散を阻害するため、坩堝本体601の内壁と邪魔板606との間の原料融液の温度を高く保つことができる。この結果、原料融液602の表面に温度分布が形成される。
Next, a case where a baffle plate is used as the control unit will be described.
6 (j) to 6 (m) are top views of the crucible
例えば、図6(j)および図6(k)に示されるように、邪魔板506を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向S1に平行な対称軸SjおよびSkに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法S1に対して垂直となるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、邪魔板506の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、邪魔板を図6(j)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図2(i)のS2で示される方向となり、邪魔板を図6(k)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図2(ii)のS2で示される方向となる。 For example, as shown in FIG. 6 (j) and FIG. 6 (k), the baffle plate 506 is not projected with respect to the symmetry axes Sj and Sk parallel to the immersion direction S1 of the base plate projected in parallel to the surface of the raw material melt. By arrange | positioning so that it may become a contrast, the direction of the liquid flow of a raw material melt can be controlled so that it may become perpendicular | vertical with respect to the immersion method S1 of a base plate. The direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt flows from a place having a high temperature to a place having a low temperature. Accordingly, the relationship between the arrangement of the baffle plate 506 and the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is as follows. When the baffle plate is arranged as shown in FIG. When the baffle plate is arranged as shown in FIG. 6 (k), the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is the direction indicated by S2 in FIG. 2 (ii). It becomes.
一方、図6(l)および図6(m)に示されるように、邪魔板506を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向S1に垂直な対称軸SlおよびSmに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法S1に対して平行になるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、邪魔板506の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、邪魔板を図6(l)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向はでは図2(iii)のS2で示される方向となり、邪魔板を図6(m)のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図2(iv)のS2で示される方向となる。 On the other hand, as shown in FIG. 6 (l) and FIG. 6 (m), the baffle plate 506 is not projected with respect to the symmetry axes S1 and Sm perpendicular to the immersion direction S1 of the base plate projected in parallel to the surface of the raw material melt. By arrange | positioning so that it may become a control | contrast, the direction of the liquid flow of a raw material melt can be controlled so that it may become parallel with respect to the immersion method S1 of a base plate. The direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt flows from a place having a high temperature to a place having a low temperature. Therefore, the relationship between the arrangement of the baffle plate 506 and the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is as follows. When the baffle plate is arranged as shown in FIG. When the baffle plate is arranged as shown in FIG. 6 (m), the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is indicated by S2 in FIG. 2 (iv). Direction.
断熱部と邪魔板は、それぞれ独立に用いても原料融液の表面の液流の方向を制御することができるが、断熱部と邪魔板とを組み合わせて用いることで、原料融液の表面の液流の流れをさらに安定的に制御することができる。 Even if the heat insulating part and the baffle plate are used independently, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt can be controlled, but by using a combination of the heat insulating part and the baffle plate, the surface of the raw material melt can be controlled. The flow of the liquid flow can be controlled more stably.
断熱部と邪魔板とを組み合わせて用いる場合は、断熱部と邪魔板のそれぞれによって生じる原料融液の表面の流れの方向が、同一方向となるように組み合わせることが好ましい。 When the heat insulating part and the baffle plate are used in combination, it is preferable that the flow directions of the raw material melt generated by the heat insulating part and the baffle plate are combined in the same direction.
断熱部の配置が図5(a)または図5(c)の場合は、邪魔板の配置は図6(j)とすることが好ましく、なかでも図5(c)と図6(j)との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図2(i)のS2で示される方向となる。 5 (a) or 5 (c), it is preferable to arrange the baffle plate in FIG. 6 (j), and in particular, FIG. 5 (c) and FIG. 6 (j) The combination of is more preferable. In this case, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is the direction indicated by S2 in FIG.
断熱部の配置が図5(b)または図5(d)の場合は、邪魔板の配置は図6(k)とすることが好ましく、なかでも図5(d)と図6(k)との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図2(ii)のS2で示される方向となる。 When the arrangement of the heat insulating portions is FIG. 5 (b) or FIG. 5 (d), the arrangement of the baffle plates is preferably as shown in FIG. 6 (k), and in particular, FIG. 5 (d) and FIG. The combination of is more preferable. In this case, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is the direction indicated by S2 in FIG. 2 (ii).
断熱部の配置が図5(e)または図5(g)の場合は、邪魔板の配置は図6(l)とすることが好ましく、なかでも図5(g)と図6(l)との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図2(iii)のS2で示される方向となる。 5 (e) or 5 (g), it is preferable to arrange the baffle plate in FIG. 6 (l), and in particular, FIG. 5 (g) and FIG. 6 (l) The combination of is more preferable. In this case, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is the direction indicated by S2 in FIG.
断熱部の配置が図5(f)または図5(h)の場合は、邪魔板の配置は図6(m)とすることが好ましく、なかでも図5(h)と図6(m)との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図2(iv)のS2で示される方向となる。 5 (f) or 5 (h), it is preferable to arrange the baffle plate in FIG. 6 (m), and in particular, FIG. 5 (h) and FIG. 6 (m) The combination of is more preferable. In this case, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is the direction indicated by S2 in FIG.
また、断熱部を図5(i)に示されるように、開口部の上端の4辺全てに設置し、さらに邪魔板を図6(j)〜図6(m)のいずれかに示されるように配置することもできる。この場合、断熱部によって坩堝本体の内壁と原料融液との界面付近の原料融液の温度を、断熱部を設置しない場合より高く保つことができる。したがって、邪魔板のみを配置した場合より、坩堝本体の内壁と邪魔板との間の原料融液の温度を高く保つことができる。この結果、原料融液の表面の温度差がより大きくなり、原料融液の液流の方向をより安定的に制御することができる。 Further, as shown in FIG. 5 (i), the heat insulating part is installed on all four sides of the upper end of the opening, and the baffle plate is shown in any of FIGS. 6 (j) to 6 (m). It can also be arranged. In this case, the temperature of the raw material melt near the interface between the inner wall of the crucible body and the raw material melt can be kept higher by the heat insulating part than when the heat insulating part is not installed. Therefore, the temperature of the raw material melt between the inner wall of the crucible body and the baffle plate can be kept higher than when only the baffle plate is arranged. As a result, the temperature difference on the surface of the raw material melt becomes larger, and the direction of the liquid flow of the raw material melt can be controlled more stably.
なお、断熱部および邪魔板は、図5および図6に示される形状、大きさおよび配置に限定されず、原料融液の表面の液流の方向の制御のために、原料融液の表面の温度分布を制御できるものであれば、いずれの形状、大きさおよび配置であってもよい。例えば、図7に示されるような断熱部や邪魔板を用いることができる。 The heat insulating portion and the baffle plate are not limited to the shape, size, and arrangement shown in FIGS. 5 and 6, and the surface of the raw material melt is controlled to control the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt. Any shape, size and arrangement may be used as long as the temperature distribution can be controlled. For example, a heat insulating part or a baffle plate as shown in FIG. 7 can be used.
断熱部は、坩堝本体の開口部に接して、坩堝本体の内壁と原料融液との界面付近を覆う「ひさし」のように配置することができるほか、坩堝本体の外壁に接して外壁を被覆するように配置することもできる。 The heat insulation part can be arranged like an eaves that touches the opening of the crucible body and covers the vicinity of the interface between the inner wall of the crucible body and the raw material melt, and also covers the outer wall in contact with the outer wall of the crucible body It can also be arranged.
<坩堝>
本発明の一実施の形態において、坩堝は坩堝本体と制御部とを備える。前記坩堝本体は前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させる線対称形状の開口部を上部に含み、前記制御部は前記坩堝本体に接して、前記坩堝の鉛直投影面における前記開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。坩堝本体および制御部は、前記薄板製造装置と同様のものを用いることができる。本発明に係る坩堝を用いると、原料流液の表面の液流を制御することができる。
<Crucible>
In one embodiment of the present invention, the crucible includes a crucible body and a control unit. The crucible body includes a line-symmetric opening that exposes the raw material melt to the outside of the crucible at the top, and the control unit is in contact with the crucible body, and any of the openings on the vertical projection surface of the crucible. It is installed asymmetrically with respect to the symmetry axis. The crucible body and the control unit can be the same as the thin plate manufacturing apparatus. When the crucible according to the present invention is used, the liquid flow on the surface of the raw material liquid can be controlled.
制御部として断熱部および邪魔板を用いた場合の原料融液の表面の液流の方向、得られる薄板の板厚および表面の状態について確認した。 When the heat insulating part and the baffle plate were used as the control part, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt, the thickness of the obtained thin plate, and the state of the surface were confirmed.
坩堝本体には、開口部の形状が620mm(短辺)×1005mm(長辺)の矩形である直方体形状の黒鉛製容器を用いた。 For the crucible body, a rectangular parallelepiped graphite container having a rectangular shape with an opening of 620 mm (short side) × 1005 mm (long side) was used.
下地板には、浸漬面の形状が215mm(浸漬方向)×375mm(浸漬方向と垂直方向)の矩形である黒鉛製の板を用いた。なお、下地板の浸漬方向と垂直方向に平行かつ下地板の対称軸となる位置に、幅5mmの溝を形成して、一度の浸漬で2枚の薄板を製造できるようにした。薄板は各製造例において1000枚ずつ作製した。以下、薄板の板厚とは、1000枚の薄板の板厚の平均値を意味する。 As the base plate, a graphite plate having a rectangular shape whose immersion surface is 215 mm (immersion direction) × 375 mm (perpendicular to the immersion direction) was used. In addition, a groove having a width of 5 mm was formed at a position parallel to the immersion direction of the base plate and the axis of symmetry of the base plate, so that two thin plates could be manufactured by one immersion. 1000 sheets were produced in each production example. Hereinafter, the thickness of the thin plate means an average value of the thickness of 1000 thin plates.
原料融液には、シリコン融液を用いた。
加熱部には誘導加熱を用い、坩堝本体の周囲全体を囲うように配置した。
A silicon melt was used as the raw material melt.
Induction heating was used for the heating part, and it was arranged so as to surround the entire periphery of the crucible body.
断熱部および邪魔板にはCC材(炭素繊維強化炭素複合材料)を用いた。
原料融液の表面の液流の方向は、坩堝本体内部にシリコン原料を落下させ、シリコン原料の浮遊状況を観察することにより確認した。
CC material (carbon fiber reinforced carbon composite material) was used for the heat insulation part and the baffle plate.
The direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt was confirmed by dropping the silicon raw material inside the crucible body and observing the floating state of the silicon raw material.
(製造例1)
製造例1で用いた坩堝の上面図を図8に示す。本製造例では、断熱部および邪魔板の両方を設置しない坩堝を用いた。
(Production Example 1)
A top view of the crucible used in Production Example 1 is shown in FIG. In this production example, a crucible in which neither the heat insulating portion nor the baffle plate was installed was used.
製造例1では原料融液の表面の液流の方向は不安定であったが、主要な液流の方向として、原料融液の温度が高い短辺側からの液流S2aが坩堝中央で衝突する液流と、前記衝突した液流が長辺側のいずれかの方向へ流れる液流S2bが観察された。 In Production Example 1, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt was unstable, but as the main liquid flow direction, the liquid flow S2a from the short side where the temperature of the raw material melt was high collided at the crucible center. And a liquid flow S2b in which the colliding liquid flow flows in any direction on the long side were observed.
(製造例2)
製造例2で用いた坩堝の構造を図9(A)および図9(B)を用いて説明する。図9(A)は坩堝の上面図を示し、図9(B)は図9(A)の切断線IXB−IXBにおける坩堝の断面図を示す。本製造例では、坩堝本体901の開口部の短辺のうち、下地板の進入側となる一辺上に断熱部905を設置した。断熱部905は坩堝本体の短辺側から坩堝本体の内部の方向に約270mmの張り出し長さとなるように設置した。
(Production Example 2)
The structure of the crucible used in Production Example 2 will be described with reference to FIGS. 9 (A) and 9 (B). 9A is a top view of the crucible, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the crucible taken along a cutting line IXB-IXB in FIG. 9A. In the present manufacturing example, the
製造例2では原料融液の表面の液流の方向は不安定であったが、主要な液流の方向として、両短辺側からの対向する液流S2a同士が、断熱部905を設置していない短辺に近い位置で衝突する液流と、前記衝突した液流が長辺側のいずれかの方向へ流れる液流S2bが観察された。対抗する液流S2a同士の衝突位置が断熱部905を設置していない短辺に近い位置となった理由としては、断熱部905を設置した短辺側の原料融液の温度が上昇したため、断熱部905を設置した短辺側から他の短辺側への方向性を有する液流の流れが強くなったことが考えられる。
In Production Example 2, the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt was unstable, but the opposite liquid flows S2a from both short sides installed the
製造例2で製造された薄板の模式的断面図を図9(C)に示す。薄板の平均板厚は約350μmであった。左右の薄板の板厚差の平均値は22μmであった。なお、液流S2bが存在しないときに作製した薄板は、前記板厚差が小さかった。薄板の標準偏差は約23μmであり、板厚差のばらつきは大きかった。板厚差のばらつきが大きくなった理由としては、液流が安定しなかったことが考えられる。 A schematic cross-sectional view of the thin plate produced in Production Example 2 is shown in FIG. The average plate thickness of the thin plate was about 350 μm. The average thickness difference between the left and right thin plates was 22 μm. The thin plate produced when the liquid flow S2b did not exist had a small difference in the plate thickness. The standard deviation of the thin plate was about 23 μm, and the variation in the plate thickness difference was large. A possible reason for the large variation in the plate thickness difference is that the liquid flow was not stable.
(製造例3)
製造例3で用いた坩堝の構造を図10(A)および図10(B)を用いて説明する。図10(A)は坩堝の上面図を示し、図10(B)は図10(A)の切断線XB−XBにおける坩堝の断面図を示す。本製造例では、坩堝本体1001の開口部の長辺2辺および下地板の進入側となる短辺1辺上に断熱部1005を設置した。断熱部1005は坩堝本体1001の短辺側から坩堝本体1001の内部の方向に約270mmの張り出し長さ、および長辺側から坩堝本体1001の内部の方向に約50mmの張り出し長さとなるように設置した。さらに坩堝本体内部に3枚の邪魔板1006を設置した。3枚の邪魔板1006のうち、2枚は坩堝本体1001の長辺2辺のそれぞれから約50mm離れた位置に前記長辺のそれぞれと平行に設置し、残りの1枚は断熱部1005の設置された短辺から約150mm離れた位置に前記短辺と平行に設置した。なお、全ての邪魔板の上端部が原料融液の液面から約20mm下方の位置となるように調節した。全ての邪魔板の厚さは2mmであった。坩堝本体の長辺に平行な2枚の邪魔板の前記長辺と平行な方向の長さは800mmであった。坩堝本体の短辺に平行な1枚の邪魔板の前記短辺と平行な方向の長さは500mmであった。
(Production Example 3)
The structure of the crucible used in Production Example 3 will be described with reference to FIGS. 10 (A) and 10 (B). 10A is a top view of the crucible, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the crucible taken along a cutting line XB-XB in FIG. 10A. In this production example, the
製造例3では原料融液の表面の液流S2の方向は、断熱部1005の設置された短辺側から他方の短辺側への方向性を有する安定なものであった。これは、断熱部1005と邪魔板1006の両方の効果で、断熱部1005の設置された短辺側から他方の短辺側への方向性を有する液流S2の流れが強くなったためと考えられる。
In Production Example 3, the direction of the liquid flow S2 on the surface of the raw material melt was stable with directionality from the short side where the
製造例3で製造された薄板の模式的断面図を図10(C)に示す。薄板の平均板厚は約350μmであった。左右の薄板の板厚差の平均値は8μmと小さかった。薄板の標準偏差は約8μmであり、板厚差のばらつきも小さかった。これは、液流S2が断熱部1005の設置された短辺側から他方の短辺側への方向性を有する安定なものであったためと考えられる。
A schematic cross-sectional view of the thin plate manufactured in Manufacturing Example 3 is shown in FIG. The average plate thickness of the thin plate was about 350 μm. The average thickness difference between the left and right thin plates was as small as 8 μm. The standard deviation of the thin plate was about 8 μm, and the variation in the plate thickness difference was small. This is presumably because the liquid flow S2 was stable with directivity from the short side where the
(製造例4)
製造例4で用いた坩堝の構造を図11(A)および図11(B)を用いて説明する。図11(A)は坩堝の上面図を示し、図11(B)は図11(A)の切断線XIB−XIBにおける坩堝の断面図を示す。本製造例では、坩堝本体1101の開口部の長辺2辺および下地板の進入側となる短辺1辺に断熱部1105を設置した。断熱部1105は坩堝本体1101の短辺側から坩堝本体1101の内部の方向に約270mmの張り出し長さ、および長辺側から坩堝本体1101の内部の方向に約50mmの張り出し長さとなるように設置した。さらに坩堝本体内部に3枚の邪魔板1106を設置した。3枚の邪魔板1106のうち、2枚は坩堝本体1101の長辺2辺のそれぞれから約50mm離れた位置に前記長辺のそれぞれと平行に設置し、残りの1枚は断熱部1105が設置されていない側の短辺から約150mm離れた位置に前記短辺と平行に設置した。なお、全ての邪魔板の上端部が原料融液の液面から約20mm下方の位置となるように調節した。全ての邪魔板の厚さは2mmであった。坩堝本体の長辺に平行な2枚の邪魔板の前記長辺と平行な方向の長さは800mmであった。坩堝本体の短辺に平行な1枚の邪魔板の前記短辺と平行な方向の長さは500mmであった。
(Production Example 4)
The structure of the crucible used in Production Example 4 will be described with reference to FIGS. 11 (A) and 11 (B). FIG. 11A shows a top view of the crucible, and FIG. 11B shows a cross-sectional view of the crucible along the cutting line XIB-XIB in FIG. 11A. In this production example, the
製造例4では原料融液の表面の主要な液流は、断熱部1105の設置されていない短辺側から他方の短辺側への方向性を有する液流S2aであった。これは、邪魔板1106による液流形成効果が、断熱部1105による液流形成効果より大きいためと考えられる。一方、坩堝本体の短辺側に設置された断熱部の直下の原料融液の表面に、下地板の浸漬方向に垂直な方向性を有する液流S2bも観察された。液流S2bは、邪魔板によって生じる断熱部1105の設置されていない短辺側から他方の短辺側への方向性を有する液流S2aと、断熱部によって生じる前記液流S2aに対向する液流(図示せず)とが衝突して発生した液流であると考えられる。
In Production Example 4, the main liquid flow on the surface of the raw material melt was a liquid flow S2a having a direction from the short side where the
製造例4で製造された薄板の模式的断面図を図11(C)に示す。薄板の平均板厚は約350μmであった。左右の薄板の板厚差の平均値は38μmと大きかった。これは、下地板の浸漬方向S1と垂直な液流S2bが存在していたためと考えられる。薄板の標準偏差は約14μmであり、板厚差のばらつきはやや大きかった。これは、主要な液流S2aと下地板の浸漬方向S1とが対向していたため、下地板の浸漬中に液流の乱れが生じたことが一因であると考えられる。 A schematic cross-sectional view of the thin plate manufactured in Manufacturing Example 4 is shown in FIG. The average plate thickness of the thin plate was about 350 μm. The average thickness difference between the left and right thin plates was as large as 38 μm. This is considered because the liquid flow S2b perpendicular to the immersion direction S1 of the base plate was present. The standard deviation of the thin plate was about 14 μm, and the variation in the plate thickness difference was slightly large. This is considered to be caused by the disturbance of the liquid flow during the immersion of the base plate because the main liquid flow S2a and the base plate immersion direction S1 face each other.
(考察)
下地板の浸漬方向と垂直な方向性を有する原料融液の表面の液流を小さくすることで、薄板の板厚差を小さくすることができると考えられる。また、下地板の浸漬方向と原料融液の表面の液流の方向とを同一方向にすることで、薄板の板厚のばらつきを小さくすることができると考えられる。
(Discussion)
It is considered that the plate thickness difference of the thin plate can be reduced by reducing the liquid flow on the surface of the raw material melt having the direction perpendicular to the dipping direction of the base plate. Moreover, it is thought that the dispersion | variation in the plate | board thickness of a thin plate can be made small by making the immersion direction of a base plate and the direction of the liquid flow of the surface of a raw material melt into the same direction.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 薄板製造装置、101,201,501,601,701,801,901,1001,1101 坩堝本体、102,202,502,602,702,802,902,1002,1102 原料融液、103 加熱部、104,304,404,904,1004,1104 下地板、105,505,705,905,1005,1105 断熱部、106,606,706 邪魔板、110 水平動作レール、111 スライド体、112 昇降機構、113 懸垂支柱、114 回転機構、115 回転支柱、116 台座支持部、117 台座、120 浸漬部、320,920,1020,1120 薄板。 100 thin plate manufacturing apparatus, 101, 201, 501, 601, 701, 801, 901, 1001, 1101 crucible body, 102, 202, 502, 602, 702, 802, 902, 1002, 1102 raw material melt, 103 heating section, 104, 304, 404, 904, 1004, 1104 Base plate, 105, 505, 705, 905, 1005, 1105 Thermal insulation part, 106, 606, 706 Baffle plate, 110 Horizontal motion rail, 111 Slide body, 112 Lifting mechanism, 113 Suspension strut, 114 rotating mechanism, 115 rotating strut, 116 pedestal support section, 117 pedestal, 120 immersion section, 320, 920, 1020, 1120 thin plate.
Claims (14)
前記原料融液を内部に充填可能な坩堝と、
前記坩堝内の原料融液に下地板を浸漬させる浸漬部とを備え、
前記坩堝は、坩堝本体と、前記下地板の浸漬方向に応じて前記原料融液の表面の液流の方向を制御する制御部とを含む、薄板製造装置。 A thin plate manufacturing apparatus for manufacturing a thin plate on the surface of the base plate by immersing the base plate in the raw material melt,
A crucible capable of filling the raw material melt therein;
An immersion part for immersing the base plate in the raw material melt in the crucible,
The said crucible is a thin plate manufacturing apparatus containing the crucible main body and the control part which controls the direction of the liquid flow on the surface of the said raw material melt according to the immersion direction of the said base plate.
前記断熱部は、前記原料融液の表面に平行投影した前記開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される、請求項7に記載の薄板製造装置。 The shape of the opening is line symmetric,
The said heat insulation part is a thin plate manufacturing apparatus of Claim 7 installed asymmetrically with respect to the any axis of symmetry of the said opening part projected in parallel on the surface of the said raw material melt.
前記断熱部および前記邪魔板は、前記断熱部により生じる前記原料融液の表面の液流の方向と、前記邪魔板により生じる前記原料融液の表面の液流の方向とが平行となるように設置される、請求項5または6に記載の薄板製造装置。 The control unit includes a heat insulating unit and a baffle plate that control a liquid flow direction on the surface of the raw material melt, the heat insulating unit exposes the raw material melt to the outside of the crucible, and the crucible body Installed in contact with either the opening provided in the upper part and the outer wall of the crucible body, and the baffle plate is installed in the crucible body,
The heat insulating portion and the baffle plate are arranged such that the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt generated by the heat insulating portion is parallel to the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt generated by the baffle plate. The thin plate manufacturing apparatus of Claim 5 or 6 installed.
前記制御部は、前記略矩形の開口部の少なくとも3辺に接して前記原料融液の上部を覆うように設置された断熱部と、前記坩堝内部において前記坩堝の底面に対して略垂直に設置された第1の邪魔板、第2の邪魔板および第3の邪魔板とを含み、
前記原料融液の表面に平行投影した場合に、前記第1の邪魔板と前記第2の邪魔板とは対向し、かつ互いに平行であり、前記第3の邪魔板は、前記第1の邪魔板の一方の端部と前記第2の邪魔板の一方の端部とを接続し、かつ前記第1および第2の邪魔板に対して垂直である、請求項11に記載の薄板製造装置。 The crucible body includes a substantially rectangular opening at the top for exposing the raw material melt to the outside of the crucible,
The control unit is installed substantially perpendicularly to the bottom surface of the crucible inside the crucible, and a heat insulating unit installed so as to cover at least three sides of the substantially rectangular opening and cover the upper part of the raw material melt. A first baffle plate, a second baffle plate and a third baffle plate,
When parallel projected onto the surface of the raw material melt, the first baffle plate and the second baffle plate face each other and are parallel to each other, and the third baffle plate is the first baffle plate. The thin plate manufacturing apparatus according to claim 11, wherein one end portion of the plate and one end portion of the second baffle plate are connected and are perpendicular to the first and second baffle plates.
坩堝内で原料を加熱して原料融液を得る工程と、
前記原料融液に下地板を浸漬させる工程とを備え、
前記下地板を浸漬させる工程における下地板の浸漬方向に応じて前記原料融液の表面の液流の方向を制御する、薄板製造方法。 It is a thin plate manufacturing method using the thin plate manufacturing apparatus in any one of Claims 1-12,
Heating a raw material in a crucible to obtain a raw material melt;
Dipping a base plate in the raw material melt,
A method for producing a thin plate, wherein the direction of the liquid flow on the surface of the raw material melt is controlled according to the immersion direction of the base plate in the step of immersing the base plate.
前記坩堝は、坩堝本体と制御部とを備え、
前記坩堝本体は前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させる線対称形状の開口部を上部に含み、
前記制御部は前記坩堝本体に接して、前記原料融液の表面に平行投影した前記開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される、坩堝。 A crucible that can be filled with a raw material melt,
The crucible includes a crucible body and a control unit,
The crucible body includes a line-symmetric opening at the top for exposing the raw material melt to the outside of the crucible,
The said control part is a crucible in contact with the said crucible main body, and is installed asymmetrically with respect to any axis of symmetry of the said opening part projected in parallel on the surface of the said raw material melt.
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