JP2013256411A - 薄板製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、高い信頼性を備えた薄板製造装置、を提供する。
【解決手段】薄板製造装置１０は、下地板２１を原料融液４２に浸漬し、そのあと原料融液４２から取り出すことによって、下地板２１の表面２２に薄板を形成する薄板製造装置である。薄板製造装置１０は、水平方向に延伸する回転軸１０２を中心に回転可能に設けられた腕部材６１と、下地板２１を保持する保持台５１を有し、水平方向に延伸する回転軸１０１を中心に回転可能に設けられ、回転軸１０１の軸上で腕部材６１に連結される回転部材５０と、回転動力を発生するモータ６８とを備える。腕部材６１にモータ６８から伝達された回転動力が付与されることによって、腕部材６１が回転する。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には、薄板製造装置に関し、より特定的には、下地板を融液に浸漬することによって下地板表面に薄板を形成するための薄板製造装置に関する。

従来の薄板製造装置に関して、たとえば、特開２００９−２９８６０９号公報には、基板の浸漬角度を任意に変更し、浸漬条件の自由度を向上させることを目的とした薄板製造装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された薄板製造装置は、下地板を移動させて、坩堝内の溶融金属もしくは半導体に浸漬するための浸漬装置を備える。浸漬装置は、水平の第１の回転中心を中心に旋回する一対の腕部材と、腕部材の先端近傍に水平な第２の回転中心を有する回転軸部材と、回転軸部材に設けられ、下地板を保持するための台座とを有する。

特開２００９−２９８６０９号公報

特許文献１に開示された薄板製造装置においては、下地板を融液に浸漬し、下地板表面に薄板を成長させる。そして、薄板が形成された下地板を融液から取り出すことによって、薄板を製造する。

たとえば、太陽電池に用いられる多結晶シリコン薄板を製造する場合、坩堝内に配置された融液に下地板を浸漬する。坩堝は、不活性雰囲気に保たれたチャンバ内に設置されている。融液は、リンまたはボロンなどのドーパントを添加した高純度シリコンなどの半導体材料が加熱溶解されたものである。これにより、下地板の表面に多結晶シリコン薄板が形成される。次に、薄板が形成された下地板をチャンバ外に搬出し、さらに、下地板より薄板を剥離する。次に、薄板を、所望のサイズとなるようにレーザーもしくはダイサーなどによって切断することによって、太陽電池用ウェハを得る。代表的には、剥離後の下地板に、所定の選別・クリーニングなどの処理を施し、その後、再び下地板をチャンバ内に戻すことによって、繰り返し薄板製造に使用する。薄板の製造ライン上で下地板を循環させることによって、薄板を効率よく連続的に製造することができる。

薄板製造装置は、不活性雰囲気下で坩堝を収容する容器（チャンバ）と、下地板を移動させて、融液に浸漬したり融液から取り出したりするための浸漬機構とを備える。このような薄板製造装置において、浸漬機構の動力源が容器外に設置されていると、動力源の冷却が不要になるという利点がある。その一方、浸漬機構の可動部の部品点数が増えたり、動力源で発生した動力の伝達経路が長くなったりして、薄板製造装置の構造が複雑化するといった問題や、信頼性が損なわれるといった問題が生じる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、簡易な構成で、高い信頼性を備えた薄板製造装置を提供することである。

この発明の１つの局面に従った薄板製造装置は、下地板を融液に浸漬し、そのあと融液から取り出すことによって、下地板の表面に薄板を形成する薄板製造装置である。薄板製造装置は、水平方向に延伸する第１の回転軸を中心に回転可能に設けられた腕部材と、下地板を保持する保持部を有し、水平方向に延伸する第２の回転軸を中心に回転可能に設けられ、第２の回転軸の軸上で腕部材に連結される回転部材と、回転動力を発生する回転動力源とを備える。腕部材に回転動力源から伝達された回転動力が付与されることによって、腕部材が回転する。

このように構成された薄板製造装置によれば、腕部材に回転動力源から伝達された回転動力が付与されることによって腕部材が回転するため、回転動力源および腕部材間に、動力の形態を変換するための機構を設ける必要がない。このため、薄板製造装置を簡易な構成とするとともに、薄板製造装置の信頼性を向上させることができる。

また好ましくは、腕部材として、第２の回転軸の軸方向における回転部材の一方端および他方端にそれぞれ連結される第１の腕部材および第２の腕部材が設けられる。薄板製造装置は、第１の回転軸の軸方向に沿って延伸し、第１の腕部材と第２の腕部材とを連結する連結用シャフトをさらに備える。回転動力源で発生した回転動力が、第１の回転軸の軸方向における一方の端部に伝達される。

このように構成された薄板製造装置によれば、回転動力源から第１の回転軸の軸方向における一方の端部に伝達された回転動力が腕部材に付与されることにより、腕部材が第１の回転軸を中心に回転する。

また好ましくは、回転動力源は、第１の回転軸と同軸に配置される。このように構成された薄板製造装置によれば、回転動力源から連結用シャフトに回転動力を伝達するための構造を簡易に構成することができる。

また好ましくは、腕部材として、第２の回転軸の軸方向における回転部材の一方端および他方端にそれぞれ連結される第１の腕部材および第２の腕部材が設けられる。薄板製造装置は、第１の回転軸の軸方向に沿って延伸し、第１の腕部材と第２の腕部材とを連結する連結用シャフトを備える。回転動力源で発生した回転動力が、第１の回転軸の軸方向における連結用シャフトの一方端と他方端との間に伝達される。

このように構成された薄板製造装置によれば、回転動力源から連結用シャフトの一方端と他方端との間に伝達された回転動力が腕部材に付与されることにより、腕部材が第１の回転軸を中心に回転する。

また好ましくは、薄板製造装置は、回転動力源で発生した回転動力を連結用シャフトに伝達する動力伝達機構をさらに備える。このように構成された薄板製造装置によれば、回転動力源で発生した回転動力が、動力伝達機構を通じて連結用シャフトに伝達される。

また好ましくは、薄板製造装置は、回転動力源を覆うように設けられるカバー体をさらに備える。また好ましくは、薄板製造装置は、カバー体に冷媒を供給する冷媒供給機構をさらに備える。

このように構成された薄板製造装置によれば、周囲雰囲気から回転動力源への熱伝達を抑制することができる。これにより、回転動力源の信頼性を高めることができる。

また好ましくは、薄板製造装置は、融液を溜める坩堝を収容する容器をさらに備える。回転動力源は、容器内に配置される。このように構成された薄板製造装置によれば、回転動力源から腕部材に向けて回転動力を伝達するための構造を簡易に構成することができる。

この発明の別の局面に従った薄板製造装置は、下地板を融液に浸漬し、そのあと融液から取り出すことによって、下地板の表面に薄板を形成する薄板製造装置である。薄板製造装置は、融液を溜める坩堝を収容する容器と、水平方向に延伸する第１の回転軸を中心に回転可能に設けられた腕部材と、下地板を保持する保持部を有し、水平方向に延伸する第２の回転軸を中心に回転可能に設けられ、第２の回転軸の軸上で腕部材に連結される回転部材と、容器内に配置され、回転動力を発生する回転動力源とを備える。回転部材に回転動力源から伝達された回転動力が付与されることによって、回転部材が回転する。

このように構成された薄板製造装置によれば、回転部材に回転動力源から伝達された回転動力が付与されることによって回転部材が回転するため、回転動力源および回転部材間に、動力の形態を変換するための機構を設ける必要がない。また、回転動力源は容器内に配置されるため、回転動力源から回転部材に向けて回転動力を伝達するための構造を簡易に構成することができる。このため、薄板製造装置を簡易な構成とするとともに、薄板製造装置の信頼性を向上させることができる。

また好ましくは、回転動力源で発生した回転動力が、第２の回転軸の軸方向における一方の端部に伝達される。このように構成された薄板製造装置によれば、回転動力源から第２の回転軸の軸方向における一方の端部に伝達された回転動力が回転部材に付与されることにより、回転部材が第２の回転軸を中心に回転する。

また好ましくは、回転動力源は、第２の回転軸と同軸に配置される。このように構成された薄板製造装置によれば、回転動力源から回転部材に向けて回転動力を伝達するための構造を簡易に構成することができる。

また好ましくは、薄板製造装置は、回転動力源を覆うように設けられるカバー体をさらに備える。また好ましくは、薄板製造装置は、カバー体に冷媒を供給する冷媒供給機構をさらに備える。

このように構成された薄板製造装置によれば、周囲雰囲気から回転動力源への熱伝達を抑制することができる。これにより、回転動力源の信頼性を高めることができる。

また好ましくは、保持部は、保持部に保持された下地板の表面の中心と、第２の回転軸とを結ぶ直線が、下地板の表面が延在する平面に対して斜めに交わるように設けられる。

このように構成された薄板製造装置によれば、下地板の表面を上方に向けつつ保持部材に対して下地板を着脱する際に、直線が下地板の表面が延在する平面に対して直交する場合と比較して、腕部材と下地板とが離れて位置決めされる。このため、腕部材と下地板との干渉を避けるために腕部材を大きく回転させる必要がなく、腕部材が回転する範囲を小さく設定することができる。結果、薄板製造装置を小型化することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、簡易な構成で、高い信頼性を備えた薄板製造装置を提供することができる。

図１は、この発明の実施の形態１における薄板製造装置を示す断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った薄板製造装置を示す断面図である。 図１中の薄板製造装置を用いて薄板を製造する場合の浸漬機構の動作を示す側面図である。 本実施の形態における薄板製造装置において、チャンバ内を旋回移動する下地板を示す側面図である。 比較例における薄板製造装置において、チャンバ内を旋回移動する下地板を示す側面図である。 この発明の実施の形態２における薄板製造装置を示す断面図である。 図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った薄板製造装置を示す断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における薄板製造装置を示す断面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った薄板製造装置を示す断面図である。

図１および図２を参照して、本実施の形態における薄板製造装置１０および薄板製造装置１０を用いて薄板を製造する方法は、主に、シリコン融液やゲルマニウム融液などの原料融液４２に下地板２１を浸漬させ、そのあと、下地板２１を原料融液４２から脱出させて、原料融液４２の凝固により下地板２１の表面２２にシリコンシートなどの薄板を形成する薄板製造に適用される。

薄板製造装置１０は、チャンバ３１および坩堝４１を有する。チャンバ３１は、筐体形状を有する。チャンバ３１は、ステンレスや鉄などの金属から形成されている。チャンバ３１の内部には、内部空間３０が形成されている。

坩堝４１は、チャンバ３１内の内部空間３０に収容されている。坩堝４１は、カーボンまたはシリカから形成されている。薄板製造時、坩堝４１には、固体原料が充填される。固定原料が、ヒーター加熱、ランプ加熱もしくは誘導加熱などにより融解されることによって、坩堝４１内に原料融液４２が得られる。たとえば、薄板として太陽電池薄板を製造する場合には、坩堝４１にシリコン塊が充填され、そのシリコン塊を加熱することによって、シリコン融液が得られる。

なお、原料融液４２が不足する場合や、薄板製造によって原料融液４２が減少する場合には、図示しない原料追加装置を設けることによって、原料を坩堝４１に追加する構成としてもよい。この場合、坩堝４１に固体原料を追加してもよいし、原料融液を追加してもよい。

チャンバ３１には、薄板が形成される前の下地板２１をチャンバ３１内に搬入するための図示しない搬入口と、薄板が形成された後の下地板２１をチャンバ３１外に搬出するための図示しない搬出口とが形成されている。

チャンバ３１内は、坩堝４１もしくは原料融液４２と、雰囲気ガスとの反応を抑制するために、不活性ガスが充填されていることが好ましい。たとえば、黒鉛坩堝やシリコン融液は、酸素などと反応して、消耗、反応物発生が懸念されるため、アルゴンや窒素を主成分とするガスをチャンバ３１内に充填することが好ましい。

図示しない搬入口および搬出口を通じたチャンバ３１の外側には、副室が設けられてもよい。この場合、チャンバ３１に対して下地板２１を搬入もしくは搬出する際に、副室にてガス置換を行なうことによって、チャンバ３１内に大気が混入することを防止できる。

一方、薄板製造装置１０には、チャンバ３１内に一定量以上の不活性ガスを連続的に供給するためのガス供給機構が設けられてもよい。このような構成によれば、チャンバ３１内の不活性ガス雰囲気を大気圧以上に保ち、搬入口や搬出口から不活性ガスを排出するガス流れが形成される。これにより、仮に副室が設けられない場合であっても、チャンバ３１内への大気の混入を防ぐことができる。

薄板製造装置１０は、下地板２１を原料融液４２に浸漬したり、原料融液４２から取り出したりするための浸漬機構として、腕部材６１と、連結用シャフト６６と、モータ６８と、回転部材５０と、モータ５６とを有する。

腕部材６１は、一方端６１ｊおよび他方端６１ｋを有し、一方端６１ｊと他方端６１ｋとの間で板状に延在して形成されている。腕部材６１は、水平方向に延伸する仮想上の回転軸１０２を中心に回転可能なように設けられている。回転軸１０２は、他方端６１ｋから離れた位置で腕部材６１に交差している。

本実施の形態では、腕部材６１として、一対の腕部材６１Ａおよび腕部材６１Ｂが設けられている。腕部材６１Ａと腕部材６１Ｂとは、水平方向に互いに距離を隔てて配置されている。腕部材６１Ａと腕部材６１Ｂとは、連結用シャフト６６によって互いに連結されている。連結用シャフト６６は、回転軸１０２と同軸に配置されている。

連結用シャフト６６は、図示しない支持機構により、回転軸１０２を中心に回転自在に支持されている。連結用シャフト６６の軸ずれを防止することを目的に、連結用シャフト６６の他端もしくは両端にベアリングが設けられることが好ましい。周辺雰囲気、特に原料融液４２からベアリングへの熱伝達を抑制するために、ベアリングを覆うようにカバーが設けられることが好ましい。カバーに冷却水を供給したり、カバー内部に冷却風を供給したりするための冷媒供給機構が設けられることがさらに好ましい。

連結用シャフト６６は、一方端６６ｊおよび他方端６６ｋを有し、一方端６６ｊと他方端６６ｋとの間で回転軸１０２に沿って円柱状に延びて形成されている。一方端６６ｊが腕部材６１Ａの一方端６１ｊに接続され、他方端６６ｋが腕部材６１Ｂの一方端６１ｊに接続されている。

モータ６８は、回転動力を発生し、腕部材６１に対して回転軸１０２を中心に回転するための駆動力を付与する回転動力源として設けられている。モータ６８は、チャンバ３１内に配置されている。モータ６８は、エンコーダによって回転数や回転位置がモニターされ、任意の速度や位置に回転するように駆動されることが好ましい。モータ６８と連結用シャフト６６とは、モータ出力や必要なトルク、速度から算出されたギヤやカップリング等を介して、互いに接続されることが好ましい。

本実施の形態では、腕部材６１にモータ６８から伝達された回転動力が付与されることによって、腕部材６１が回転軸１０２を中心に揺動する。具体的には、モータ６８は、図示しない支持機構によりチャンバ３１の内壁に支持されている。モータ６８は、回転軸１０２と同軸に配置されている。モータ６８の出力軸は、回転軸１０２の軸方向における一方の端部、すなわち、連結用シャフト６６の一方端６６ｊに接続されている。

モータ６８の駆動に伴って、モータ６８から出力された回転動力が連結用シャフト６６の一方端６６ｊに伝達され、連結用シャフト６６を回転軸１０２を中心に正回転および反回転させる。これにより、連結用シャフト６６の両端に接続された腕部材６１Ａおよび腕部材６１Ｂが、回転軸１０２を中心に揺動する。

なお、腕部材６１の一方端６１ｊを回転軸１０２が交差する位置よりさらに延伸させ、その先端にバランサを取り付けてもよい。この場合、腕部材６１を揺動させるための駆動力を低減することができる。

回転部材５０は、水平方向に延伸する仮想上の回転軸１０１を中心に回転可能なように設けられている。回転軸１０１は、回転軸１０２よりも下方に配置されている。回転部材５０は、回転軸１０１の軸上で腕部材６１に連結されている。回転部材５０は、回転シャフト５２および保持台５１から構成されている。

回転シャフト５２は、水平方向に延伸する回転軸１０１と同軸に配置されている。回転シャフト５２は、連結用シャフト６６と平行に配置されている。回転シャフト５２は、一方端５２ｊおよび他方端５２ｋを有し、一方端５２ｊと他方端５２ｋとの間で回転軸１０１に沿って円柱状に延びて形成されている。

回転シャフト５２は、回転軸１０１を中心に回転可能なように腕部材６１に支持されている。回転シャフト５２の一方端５２ｊが腕部材６１ｐの他方端６１ｋに支持され、回転シャフト５２の他方端５２ｋが腕部材６１ｑの他方端６１ｋに支持されている。

保持台５１は、回転シャフト５２と一体に設けられている。保持台５１は、回転シャフト５２の一方端５２ｊと他方端５２ｋとの間に設けられている。保持台５１は、回転軸１０１からその半径方向に距離を隔てた位置に下地板２１を保持することが可能なように設けられている。

モータ５６は、回転動力を発生し、回転シャフト５２に対して回転軸１０１を中心に回転するための駆動力を付与する回転動力源として設けられている。モータ５６は、チャンバ３１内に配置されている。モータ５６は、エンコーダによって回転数や回転位置がモニターされ、任意の速度や位置に回転するように駆動されることが好ましい。モータ５６と回転シャフト５２とは、モータ出力や必要なトルク、速度から算出されたギヤやカップリング等を介して接続されることが好ましい。

回転軸１０１を中心に回転する回転シャフト５２の芯ズレを防ぐことを目的に、回転シャフト５２の両端をベアリングを介して腕部材６１により支持することが好ましい。

本実施の形態では、回転部材５０にモータ５６から伝達された回転動力が付与されることによって、回転部材５０が回転軸１０１を中心に回転する。具体的には、腕部材６１の他方端６１ｋにモータ５６が取り付けられている。モータ５６の出力軸は、腕部材６１に固定された図示しないベアリングを介して、回転軸１０２の軸方向における一方の端部、すなわち、回転シャフト５２の一方端５２ｊに接続されている。回転シャフト５２は、腕部材６１の揺動運動に伴って回転軸１０２を中心に円弧状に移動するとともに、モータ５６の駆動によって回転軸１０１を中心に回転する。

なお、本実施の形態では、腕部材６１Ａおよび腕部材６１Ｂにより下地板２１が両持ち支持される構造について説明したが、本発明はこれに限られず、１つの腕部材６１によって下地板２１が片持ち支持される構造であってもよい。

図３は、図１中の薄板製造装置を用いて薄板を製造する場合の浸漬機構の動作を示す側面図である。

図１から図３を参照して、薄板製造時、まず、図示しない搬入機構により、下地板２１をチャンバ３１内に搬入し、保持台５１に取り付ける。続いて、以下に説明する浸漬動作によって、下地板２１の表面２２に薄板を成長させる。そのあと、薄板が形成された下地板２１を保持台５１から取り外し、図示しない搬出機構によってチャンバ３１外に搬出する。

図３中では、下地板２１を保持台５１に対して取り付け／取り外しする位置５０１と、原料融液４２に対して下地板２１のアプローチを開始する位置５０２と、下地板２１を原料融液４２に浸漬する位置５０３とが示されている。本実施の形態における薄板製造装置１０においては、回転軸１０２を中心とする腕部材６１（腕部材６１Ａ，腕部材６１Ｂ）の揺動運動と、回転軸１０１を中心とする回転部材５０の回転運動とによって、下地板２１を、位置５０１、位置５０２および位置５０３を順に通るように旋回移動させる。

腕部材６１および回転部材５０の動作に、サーボモータによるモーションコントロールを用いる場合、予めモーションコントローラに動作プログラムを転送しておくことにより、浸漬開始指令によって腕部材６１の揺動と回転部材５０の回転とを同期させながらサーボモータを動作させる。

下地板２１を保持台５１に対して取り付け／取り外しする位置５０１（下地板２１を交換する位置５０１）において、下地板２１は、坩堝４１の直上からずれた位置であって、薄板が形成される下地板２１の表面２２が上方に向きつつ水平方向に延在するように位置決めされる。このとき、腕部材６１は、回転軸１０２を中心とする揺動端に配置され、回転部材５０は、下地板２１が回転シャフト５２よりも高い位置に位置するように配置される。

原料融液４２に対して下地板２１のアプローチを開始する位置５０２において、下地板２１は、薄板が形成される下地板２１の表面２２が下方を向くように位置決めされる。このとき、腕部材６１は、位置５０１における揺動端とは反対側の揺動端に配置され、回転部材５０は、下地板２１が回転シャフト５２よりも低い位置に位置するように配置される。

下地板２１を原料融液４２に浸漬する位置５０３において、下地板２１は、薄板が形成される下地板２１の表面２２が下方を向くように位置決めされる。このとき、腕部材６１は、位置５０１における揺動端と位置５０２における揺動端との間を移動し、回転部材５０は、下地板２１が回転シャフト５２よりも低い位置に位置するように配置される。

なお、下地板２１が原料融液４２に浸漬している間の下地板２１の軌道は、回転軸１０２を中心とする円弧軌道であることが好ましい。本実施の形態では、腕部材６１が揺動する間、回転部材５０を駆動させるためのモータ５６も回転軸１０１と同軸を保ったまま回転部材５０とともに揺動する。このため、回転部材５０にブレーキをかけておけば、腕部材６１の揺動運動によって、下地板２１は好ましい円弧軌道を移動することができる。

この場合、腕部材６１と回転部材５０との動作を完全に同期させる制御を必要とせずに、腕部材６１のみの動作によって下地板２１に対する浸漬工程を実施することができる。これにより、複数の動力源の同期制御による課題を解決するだけでなく、動作精度の悪化（特に振動）を生じさせる要因が低減し、下地板２１を高精度かつ滑らかに移動させることができる。

本実施の形態における薄板製造装置１０では、腕部材６１にモータ６８から伝達された回転動力が付与されるように、連結用シャフト６６の一端である一方端６６ｊが、モータ６８に接続されている。このような構成により、腕部材６１とモータ６８との間に、直線動力を回転動力に変換するための機構などの、動力の形態を変換するための機構を設ける必要がないため、浸漬機構の設備コストやメンテナンスコストを低減し、その信頼性を向上させることができる。また、腕部材６１とモータ６８との間に遊びを生じさせる部品を追加する必要がないため、腕部材６１の動作精度を向上することができる。

また、本実施の形態における薄板製造装置１０では、回転部材５０にモータ５６から伝達された回転動力が付与されるように、モータ５６の出力軸が回転シャフト５２の一方端５２ｊに接続されている。

このような構成により、回転部材５０とモータ５６との間に、直線動力を回転動力に変換するための機構などの、動力の形態を変換するための機構を設ける必要がないため、浸漬機構の設備コストやメンテナンスコストを低減し、その信頼性を向上させることができる。また、回転部材５０とモータ５６との間に遊びを生じさせる部品を追加する必要がないため、回転部材５０の動作精度を向上することができる。

本実施の形態では、連結用シャフト６６の一方端６６ｊがモータ６８に接続され、回転シャフト５２の一方端５２ｊがモータ５６に接続されるため、腕部材６１を揺動させたり、回転部材５０を回転させるために必要なトルクを低減したり、腕部材６１や回転部材５０の軽量化を図ったりできる。また、モータ６８を一定速度、一定加速度で駆動させることによって、腕部材６１の揺動運動も一定速度、一定加速度となるため、下地板２１を円滑に移動させることができる。

周辺雰囲気、特に原料融液４２からモータ６８およびモータ５６への熱伝達を抑制するために、モータ６８およびモータ５６を覆うようにカバーが設けられることが好ましい。カバー内部に冷媒としての冷却風を供給するための冷媒供給機構が設けられることがさらに好ましい。

図４は、本実施の形態における薄板製造装置において、チャンバ内を旋回移動する下地板を示す側面図である。図５は、比較例における薄板製造装置において、チャンバ内を旋回移動する下地板を示す側面図である。

図４および図５を参照して、図４中に示す本実施の形態における薄板製造装置１０においては、保持台５１が、保持台５１に保持された下地板２１の表面２２の中心２４と、回転軸１０１とを結ぶ仮想上の直線１２１が、下地板２１の表面２２が延在する平面に対して斜めに交わるように設けられている。一方、図５中に示す比較例における薄板製造装置２００においては、保持台５１が、保持台５１に保持された下地板２１の表面２２の中心２４と、回転軸１０１とを結ぶ仮想上の直線１２２が、下地板２１の表面２２が延在する平面に対して直交するように設けられている。

比較例における薄板製造装置２００では、下地板２１の表面２２の法線が、下地板２１の表面２２の中心２４と回転軸１０１とを結ぶ直線１２２と平行である。この場合、下地板２１を上方に向けた姿勢により交換するときに、下地板２１を交換する位置５０１で下地板２１と腕部材６１とが干渉することを避けるため、腕部材６１を図５中の左側に大きく揺動させる必要が生じる。これにより、下地板２１を交換する位置５０１は高い位置となる（このとき、下地板２１の鉛直下方向に回転軸１０１が位置決めされる）。また、下地板２１を原料融液４２に浸漬する際、腕部材６１を図５中の右側に大きく揺動させる必要が生じる。このため、腕部材６１を揺動させる範囲βが広くなる。

本実施の形態における薄板製造装置１０では、下地板２１の表面２２の法線が、下地板２１の表面２２の中心２４と回転軸１０１とを結ぶ直線１２１に対して傾斜する。この場合、下地板２１を上方に向けた姿勢により交換するときに、腕部材６１を図４中の左側に揺動させる角度を小さくできる（このとき、水平方向において、下地板２１と回転軸１０２との間に回転軸１０１が位置決めされる）。さらに、下地板２１を原料融液４２に浸漬する際、腕部材６１を図４中の右側に揺動させる角度を小さくできる、このため、腕部材６１を揺動させる範囲αが、上記の範囲βよりも狭くなる。

比較例における薄板製造装置２００では、下地板２１を交換する位置５０１が高い位置となる。このため、チャンバ３１の高さを十分に高くしたり、図示しない下地板２１の交換機構や搬送機構などを高い位置に設置したりする必要が生じ、その結果、装置コストは増加する。これに対して、本実施の形態では、下地板２１を交換する位置５０１を比較例と較べて低い位置に設定し、その分だけチャンバ３１の容量を小さくできる。また、チャンバ３１のコスト、周辺機器に掛かるコストおよびガス使用量などを削減することができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態１における薄板製造装置の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における薄板製造装置１０は、下地板２１を融液としての原料融液４２に浸漬し、そのあと原料融液４２から取り出すことによって、下地板２１の表面２２に薄板を形成する薄板製造装置である。薄板製造装置１０は、水平方向に延伸する第１の回転軸としての回転軸１０２を中心に回転可能に設けられた腕部材６１と、下地板２１を保持する保持部としての保持台５１を有し、水平方向に延伸する第２の回転軸としての回転軸１０１を中心に回転可能に設けられ、回転軸１０１の軸上で腕部材６１に連結される回転部材５０と、回転動力を発生する回転動力源としてのモータ６８とを備える。腕部材６１にモータ６８から伝達された回転動力が付与されることによって、腕部材６１が回転する。

また、本実施の形態における薄板製造装置１０は、融液としての原料融液４２を溜める坩堝４１を収容する容器としてのチャンバ３１と、水平方向に延伸する第１の回転軸としての回転軸１０２を中心に回転可能に設けられた腕部材６１と、下地板２１を保持する保持部としての保持台５１を有し、水平方向に延伸する第２の回転軸としての回転軸１０１を中心に回転可能に設けられ、回転軸１０１の軸上で腕部材６１に連結される回転部材５０と、チャンバ３１内に配置され、回転動力を発生する回転動力源としてのモータ５６とを備える。回転部材５０にモータ５６から伝達された回転動力が付与されることによって、回転部材５０が回転する。

このように構成された、この発明の実施の形態１における薄板製造装置１０によれば、浸漬機構の設備コストやメンテナンスコストを低減し、その信頼性を向上させることができる。また、下地板２１の動作精度を向上させることにより、より安定した品質の薄板を製造することができる。

（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２における薄板製造装置を示す断面図である。図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った薄板製造装置を示す断面図である。本実施の形態における薄板製造装置は、実施の形態１における薄板製造装置１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。

図６および図７を参照して、本実施の形態における薄板製造装置においては、モータ６８が、モータ６８で発生した回転動力を、回転軸１０２の軸方向における連結用シャフト６６の一方端６６ｊと他方端６６ｋとの間に伝達するように設けられている。

具体的には、連結用シャフト６６の一方端６６ｊと他方端６６ｋとの間には、モータ６８で発生した回転動力を連結用シャフト６６に伝達する機構としてのギヤ６７が設けられている。ギヤ６７は、連結用シャフト６６の一方端６６ｊと他方端６６ｋとの間の中心に設けられている。モータ６８の出力軸には、ギヤ６９が嵌め合わされている。モータ６８は、ギヤ６９とギヤ６７とが互いに噛み合うように配置されている。

モータ６８の駆動に伴って、ギヤ６９から出力された回転動力がギヤ６７を通じて連結用シャフト６６に伝達され、連結用シャフト６６を回転軸１０２を中心に正回転および反回転させる。これにより、連結用シャフト６６の両端に接続された腕部材６１Ａおよび腕部材６１Ｂが、回転軸１０２を中心に揺動する。

なお、本実施の形態では、モータ６８で発生した回転動力を連結用シャフト６６に伝達する動力伝達機構として、ギヤ６７およびギヤ６９を用いたが、本発明はこれに限られず、たとえばベルトを用いてもよい。モータ６８は、モータ出力、必要なトルクおよび速度から算出されたギアやカップリングなどを有するが、その機能を動力伝達機構に持たせてもよい。

モータ６８を覆うカバーに加えて、動力伝達機構であるギヤ６９およびギヤ６７を覆うようにカバーが設けられてもよい。この場合、熱伝達の抑制だけでなく、蒸発した原料融液４２が雰囲気と反応することによって生成される粉体が動力伝達機構に蓄積することを防止できる。

連結用シャフト６６の端部にモータ６８が接続された実施の形態１における薄板製造装置１０では、連結用シャフト６６の全長が長い場合、連結用シャフト６６に負荷するねじりモーメントが大きくなり、一対の腕部材６１Ａおよび腕部材６１Ｂの動作にずれが生じる懸念がある。

これに対して、本実施の形態では、回転動力が伝達される位置が連結用シャフト６６の一方端６６ｊと他方端６６ｋとの間の中心となるため、連結用シャフト６６に負荷するねじりモーメントが半減される。加えて、一対の腕部材６１Ａおよび腕部材６１Ｂと回転動力の伝達位置との間の距離が等しくなるため、一対の腕部材６１Ａおよび腕部材６１Ｂの動作にずれが生じることを抑制できる。これにより、下地板２１の動作の精度をさらに向上させ、より安定した品質の薄板を製造することができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２における薄板製造装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

今回開示された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。

この発明は、たとえば、太陽電池に用いられる多結晶シリコン薄板を製造する薄板製造に利用される。

１０，２００ 薄板製造装置、２１ 下地板、２２ 表面、２４ 中心、３０ 内部空間、３１ チャンバ、３６ 開口部、３８ 可動蓋、４１ 坩堝、４２ 原料融液、５０ 回転部材、５１ 保持台、５２ｊ，６１ｊ，６６ｊ 一方端、５２ｋ，６１ｋ，６６ｋ 他方端、５２ 回転シャフト、５６，６８ モータ、６１，６１Ａ，６１Ｂ 腕部材、６６ 連結用シャフト、６７，６９ ギヤ、１０１，１０２ 回転軸、１２１，１２２ 直線、５０１，５０２，５０３ 位置。

Claims (14)

1. 下地板を融液に浸漬し、そのあと融液から取り出すことによって、下地板の表面に薄板を形成する薄板製造装置であって、
   水平方向に延伸する第１の回転軸を中心に回転可能に設けられた腕部材と、
   下地板を保持する保持部を有し、水平方向に延伸する第２の回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記第２の回転軸の軸上で前記腕部材に連結される回転部材と、
   回転動力を発生する回転動力源とを備え、
   前記腕部材に前記回転動力源から伝達された回転動力が付与されることによって、前記腕部材が回転する、薄板製造装置。
2. 前記腕部材として、前記第２の回転軸の軸方向における前記回転部材の一方端および他方端にそれぞれ連結される第１の腕部材および第２の腕部材が設けられ、さらに、
   前記第１の回転軸の軸方向に沿って延伸し、前記第１の腕部材と前記第２の腕部材とを連結する連結用シャフトを備え、
   前記回転動力源で発生した回転動力が、前記第１の回転軸の軸方向における一方の端部に伝達される、請求項１に記載の薄板製造装置。
3. 前記回転動力源は、前記第１の回転軸と同軸に配置される、請求項２に記載の薄板製造装置。
4. 前記腕部材として、前記第２の回転軸の軸方向における前記回転部材の一方端および他方端にそれぞれ連結される第１の腕部材および第２の腕部材が設けられ、さらに、
   前記第１の回転軸の軸方向に沿って延伸し、前記第１の腕部材と前記第２の腕部材とを連結する連結用シャフトを備え、
   前記回転動力源で発生した回転動力が、前記第１の回転軸の軸方向における前記連結用シャフトの一方端と他方端との間に伝達される、請求項１に記載の薄板製造装置。
5. 前記回転動力源で発生した回転動力を前記連結用シャフトに伝達する動力伝達機構をさらに備える、請求項４に記載の薄板製造装置。
6. 前記回転動力源を覆うように設けられるカバー体をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の薄板製造装置。
7. 前記カバー体に冷媒を供給する冷媒供給機構をさらに備える、請求項６に記載の薄板製造装置。
8. 融液を溜める坩堝を収容する容器をさらに備え、
   前記回転動力源は、前記容器内に配置される、請求項１から７のいずれか１項に記載の薄板製造装置。
9. 下地板を融液に浸漬し、そのあと融液から取り出すことによって、下地板の表面に薄板を形成する薄板製造装置であって、
   融液を溜める坩堝を収容する容器と、
   水平方向に延伸する第１の回転軸を中心に回転可能に設けられた腕部材と、
   下地板を保持する保持部を有し、水平方向に延伸する第２の回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記第２の回転軸の軸上で前記腕部材に連結される回転部材と、
   前記容器内に配置され、回転動力を発生する回転動力源とを備え、
   前記回転部材に前記回転動力源から伝達された回転動力が付与されることによって、前記回転部材が回転する、薄板製造装置。
10. 前記回転動力源で発生した回転動力が、前記第２の回転軸の軸方向における一方の端部に伝達される、請求項９に記載の薄板製造装置。
11. 前記回転動力源は、前記第２の回転軸と同軸に配置される、請求項１０に記載の薄板製造装置。
12. 前記回転動力源を覆うように設けられるカバー体をさらに備える、請求項９から１１のいずれか１項に記載の薄板製造装置。
13. 前記カバー体に冷媒を供給する冷媒供給機構をさらに備える、請求項１２に記載の薄板製造装置。
14. 前記保持部は、前記保持部に保持された下地板の表面の中心と、前記第２の回転軸とを結ぶ直線が、下地板の表面が延在する平面に対して斜めに交わるように設けられる、請求項１から１３のいずれか１項に記載の薄板製造装置。

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