JP4061913B2 - 析出板製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融状の半導体材料、金属材料、又は絶縁材料を結晶析出させてシート状の析出板を製造する析出板製造装置に関し、特に製造された析出板を取り出す方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
融液状の材料を結晶析出させてシート状の析出板を製造する装置として、半導体材料をカーボン基板の基板面に結晶析出させる半導体基板製造装置がある。例えば特開平６−１９１８２０号公報には、処理室を形成する真空タンクと、半導体材料を収容しながら加熱して溶湯とする溶解炉装置と、溶湯に対してカーボン基板の基板面を浸漬可能に昇降させる析出機構とを備えた半導体基板製造装置が開示されている。
【０００３】
上記の装置を用いて半導体基板を製造する場合には、真空タンク内を減圧して不活性ガス雰囲気とした後、半導体材料を加熱して溶解させる。そして、半導体材料の全体が融液状態の溶湯となったときに、析出機構によりカーボン基板を下降させて溶湯に浸漬し、基板面に半導体材料からなるシート状の析出板を析出させる。この後、カーボン基板を上昇させ、所定の高さ位置に到達したときに、析出板をカーボン基板ごと析出機構から取り外したり、カーボン基板から析出板を取り外した後、真空タンクの外部に搬出するという一連の処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成であると、カーボン基板の析出機構からの取り外し及び再取付け、又は析出板のカーボン基板からの取り外しの機構及び制御が複雑であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、簡易な構成で析出板を取り外すことができると共に、取り外し等に失敗して析出板を落下させた場合でも、重大な故障を引き起こすことがない析出板製造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載の析出板製造装置は、溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構とを有し、前記引き剥がし機構は、剥離部材の先端部を前記析出板の外周側から前記析出用基板と前記析出板との間に進入させて引き剥がすことを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によると、析出用基板を析出機構に装着した状態を維持しながら、析出板を析出用基板から引き剥がし機構により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で析出板を取り外すことができる。また、析出板の取り外し作業が溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置で行われるため、引き剥がしを失敗したり、搬出中に析出板を脱落させることがあっても、溶湯内に析出板が落下して重大な故障を引き起こすこともない。
【０００９】
また、搬送される析出用基板と析出板の間に部材が進入可能な位置に予め引き剥がし機構を設置するのみで、析出機構の作動により析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。また、析出用基板に対して部材が適切な勢いで進退可能なものとし、確実に引き剥がされるものとすることも可能である。
【００１０】
請求項２に記載の析出板製造装置は、溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構とを有し、前記引き剥がし機構は、前記析出用基板を衝打したときの衝撃力で前記析出板を引き剥がすことを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によると、引き剥がし機構を、析出用基板に対して衝打するように１方向に進退可能に制御するのみで、析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。
【００１２】
請求項３に記載の析出板製造装置は、請求項１又は２において、前記析出機構は、少なくとも前記引き剥がし位置までは前記析出用基板を斜め上方に傾斜した姿勢で引き上げるように設定されており、前記引き剥がし機構は、前記析出用基板の前面を衝打するように設定されており、前記析出用基板は、前記傾斜した姿勢のときに、前面が垂直となるように形成されていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によると、析出用基板が溶湯から傾斜した姿勢で引き上げられる作動に伴い析出板が引き剥がされるため、析出用基板が長い距離を移動することなく析出板を得ることができる。また、析出用基板が傾斜した姿勢のときに、前面が垂直となるようにされているので、水平方向からの部材の進入又は衝打が容易で確実なものとなる。
【００１４】
請求項４に記載の析出板製造装置は、溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構とを有し、前記引き剥がし機構は、前記析出用基板の基板面に一端が開口された通気穴と、前記通気穴の他端に接続され、該通気穴に剥離用ガスを送給可能なガス送給装置とを有することを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によると、ガス送給装置からガスを送給することにより、析出用基板と析出板との間に間隙を形成し、析出板を確実に析出用基板から引き剥がすことができる。また、析出用基板の基板面に開口された通気穴を満遍なく設けたり、通気穴からのガスの供給を勢いのあるものとしたりすることで、溶解対象物が析出用基板に付着して残らないように調節することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図１１に基づいて以下に説明する。
図２において、半導体基板製造装置１は、Ｓｉを主成分とするシート状の半導体基板（析出板）２を製造する。半導体基板製造装置１は、析出板製造装置の一種であり、析出板製造装置は、密閉状態にされた処理室で半導体材料や金属材料等の溶解対象物を加熱溶融して溶湯とし、この溶解対象物をシート状の析出板となるように製造する装置を意味する。また、溶解対象物としては、Ｓｉ等の半導体材料の他、鉄やチタン等の金属材料を挙げることができる。
【００２１】
上記の半導体基板製造装置１は、外部環境から内部を密閉状態に隔離可能な二重壁構造の真空容器３を備えている。真空容器３は、上側収容室６を形成する円筒形状の上側タンク部４と、上側タンク部４の下部に設けられ、上側収容室６に連通した下側収容室７を形成する下側タンク部５とを有している。上側タンク部４の上面中央部には、第１〜第４覗き窓部８ａ〜８ｄが幅方向に形成されており、これらの覗き窓部８ａ〜８ｄは、上側収容室６および下側収容室７を上側タンク部４の幅方向全体に渡って目視可能にしている。また、図３に示すように、上側タンク部４の一端部には、第５覗き窓部８ｅが形成されている。第５覗き窓部８ｅは、上側収容室６および下側収容室７を上側タンク部４の長手方向全体に渡って目視可能にしている。
【００２２】
また、下側タンク部５の一方の側面壁には、図２に示すように、搬入出部５ａが開口されている。搬入出部５ａは、上側タンク部４の長手方向（紙面に対して垂直方向）に進退移動する開閉扉９により開閉可能にされている。そして、このように構成された真空容器３には、Ａｒガス等の不活性ガスを供給する図示しないガス供給装置および両収容室６・７の空気を排気する図示しない真空排気装置が接続されている。これらの装置は、真空容器３の両収容室６・７を所定の圧力に減圧しながら不活性ガスを供給することによって、外部環境とは異なる処理環境を両収容室６・７に出現させるようになっている。
【００２３】
上記の両収容室６・７の略中央部には、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させて引き上げる析出機構１０が設けられている。析出機構１０は、水平移動機構１３と、水平移動機構１３により水平移動可能にされた垂直移動機構１１と、垂直移動機構１１により昇降可能にされた旋回機構１２とを有している。水平移動機構１３は、水平方向に配置され、上側収容室６の両端部にかけて可動範囲が設定された水平搬送部１６と、水平搬送部１６の一端部に設けられた水平駆動部１７とを有している。
【００２４】
水平搬送部１６は、図３に示すように、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材１８と、ネジ軸部材１８に螺合されたブロック部材１９と、ブロック部材１９の下面を進退移動自在に支持するレール部材２０と、ブロック部材１９の上面に設けられ、垂直移動機構１１に連結された連結部材２１とを有している。また、水平搬送部１６は、これらの部材１８、１９の上面を覆い隠すように設けられたカバー部材２２を備えている。カバー部材２２は、溶湯１５等から飛散して浮遊する塵埃が各部材１８、１９に積層することを防止している。
【００２５】
上記の水平搬送部１６の一端部には、図２に示すように、水平駆動部１７が連結されている。水平駆動部１７は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の水平駆動装置２３と、水平駆動装置２３を冷却する第１冷却装置２４とを有している。水平駆動装置２３は、ネジ軸部材１８の一端部に連結されており、ネジ軸部材１８を正逆回転させることによって、ブロック部材１９等を介して垂直移動機構１１を水平方向の任意の位置に移動可能にしている。
【００２６】
一方、図２に示すように、垂直移動機構１１は、垂直方向に配置された垂直搬送部３０と、垂直搬送部３０の上端部に設けられた垂直駆動部３１とを有している。垂直搬送部３０は、図３に示すように、上述の水平移動機構１３とほぼ同一の構成部材からなっており、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材３２と、ネジ軸部材３２に螺合され、上面（図中右面）に旋回機構１２が連結されたブロック部材３３と、ブロック部材３３の下面（図中右面）を昇降自在に支持するレール部材３４とを有している。
【００２７】
上記の垂直搬送部３０の上端部には、垂直駆動部３１が連結されている。垂直駆動部３１は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の垂直駆動装置３５と、垂直駆動装置３５を冷却する第２冷却装置３６とを有している。垂直駆動装置３５は、ネジ軸部材３２の上端部に連結されており、ネジ軸部材３２を正逆回転させることによって、ブロック部材３３等を介して旋回機構１２を垂直方向の任意の高さ位置に移動可能にしている。
【００２８】
上記の垂直移動機構１１で昇降される旋回機構１２は、ブロック部材３３に一端面を連結された連結支持体３８と、連結支持体３８の他端面に連結された回動駆動部３９とを有している。回動駆動部３９は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の回動駆動装置４０と、回動駆動装置４０を冷却する第３冷却装置４１とを有している。
【００２９】
第３冷却装置４１内の回動駆動装置４０は、回動軸４０ａの先端部が連結支持体３８内に配置されている。回動軸４０ａの先端部には、上下方向に配置された第１縦設部材４２ａの上端部が固設されている。第１縦設部材４２ａは、横設部材４２ｂを介して第２縦設部材４２ｃの上端部に連結されている。また、第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｂの下端部は、析出用基板１４における旋回方向の両端部に連結されている。そして、第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃと横設部材４２ｂとは、旋回支持機構４２を構成しており、旋回支持機構４２は、回動軸４０ａを中心として析出用基板１４を旋回させるようになっている。
【００３０】
上記の第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃは、回動軸４０ａ側から中部までの範囲が機械的強度に優れたステンレス鋼等の金属材料で形成されている一方、中部から析出用基板１４に連結された下端部までの範囲が耐熱性に優れたカーボンにより形成されている。これにより、旋回支持機構４２は、析出用基板１４を旋回させて高温の溶湯１５に浸漬させる際に、溶湯１５から大量の輻射熱を下側部分に受けることになっても、長期間に亘って初期の機械的強度を維持することが可能になっている。
【００３１】
上記のように各機構１１〜１３で構成された析出機構１０は、水平移動機構１３により垂直移動機構１１及び旋回機構１２を水平方向に進退移動させることによって、これら機構１１・１２と共に析出用基板１４を予熱位置Ａと析出位置Ｂと引き剥がし位置Ｃと研磨位置Ｄとに位置決め可能にしている。析出位置Ｂにおいては、各機構１１〜１３を連動させながら作動させることによって、回動軸４０ａよりも溶湯１５側に近い旋回中心Ｏを半径とした析出軌跡で析出用基板１４を進行させるようになっている。尚、析出軌跡は、析出用基板１４を旋回方向（進行方向）の上流側から斜め方向に下降させて溶湯１５に浸漬させた後、進行方向の下流側に斜め方向に上昇させて溶湯１５から引き上げることによって、浸漬された部分に溶湯１５の凝固成長した析出物である半導体基板２を生成させるように設定されている。
【００３２】
上述した引き剥がし位置Ｃの下方には、引き剥がし機構８５が配置されている。図１において、引き剥がし機構８５は、把持装置４３を介して析出機構１０に搬送される析出用基板１４から半導体基板２を引き剥がす剥離部材８７と、引き剥がされた半導体基板２を受け止めて装置外に搬出する基板載置台（析出板搬出装置）８８とを備える。
【００３３】
剥離部材８７は、下側タンク部５に固定されており、先端が鋭利なもので形成されている。その鋭利な部分が析出用基板１４と製造された半導体基板２との間に進入し、析出用基板１４から半導体基板２を引き剥がすことが可能となっている。基板載置台８８は、引き剥がし位置Ｃ下方に配置されたコンベア８８ａと、ローラーを軸支するコンベア台８８ｂとを備える。コンベア８８ａは、コンベア台８８ｂのローラーを両端として掛けられている。コンベア台８８ｂは図示しない駆動装置に接続されており、この駆動装置が駆動されることで、コンベア台８８ｂがコンベア８８ａを回転駆動し、上部に載置される半導体基板２を搬送することができる。
【００３４】
また、上記の析出用基板１４は、図４および図５に示すように、カーボンにより形成されている。析出用基板１４は、半導体基板２が析出される下面からなる基板面１４ａと、進行方向の上流側および下流側の各側面に形成された傾斜部１４ｂと、析出用基板１４の上面（反析出面）に形成された把持部１４ｃとを有している。傾斜部１４ｂは、基板面１４ａの両端部が上面の両端部の内側に位置するように基板面１４ａから上面側にかけて傾斜されている。
【００３５】
具体的には、図５において、傾斜部１４ｂは、溶湯１５に対する浸漬角度θ1よりも基板面１４ａに対する傾斜角度θ2が大きな角度となるように設定されており、半導体基板２の端部を上面の両端部よりも進行方向の内側に位置させるようになっている。尚、傾斜角度θ2は、図１において、傾斜した姿勢の析出用基板１４の前面が引き剥がされる時に垂直となるように設定されている。
【００３６】
また、析出用基板１４の上面に形成された把持部１４ｃは、断面が逆台形形状に形成されており、カーボン基板把持装置４３の一部を構成している。カーボン基板把持装置４３は、把持部１４ｃを着脱自在に保持するチャック機構４４を備えている。チャック機構４４は、チャック部材４５・４５を左右対称に備えている。各チャック部材４５・４５は、把持部１４ｃに係合するように下面に形成された係合部４５ａと、ゴミ等の落下物を受け止めるように上面の四辺に沿って形成された環状溝部４５ｂと、環状溝部４５ｂに周囲を囲まれた懸吊部４５ｃとを有している。
【００３７】
上記の懸吊部４５ｃの上面には、２つの突設部４５ｄ・４５ｄが対向配置されている。両突設部４５ｄ・４５ｄの中央部には、ピン挿通穴４５ｅ・４５ｅが形成されている。これらの突設部４５ｄ・４５ｄ間には、図６に示すように、上述の旋回支持機構４２の各縦設部材４２ａ・４２ｂが嵌合されるようになっている。そして、ピン挿通穴４５ｅ・４５ｅには、カーボン製のピン部材４６が抜脱可能に挿通されるようになっており、ピン部材４６は、各縦設部材４２ａ・４２ｂをチャック機構４４に対して連結させるようになっている。
【００３８】
上記のピン部材４６は、溶湯１５からの輻射熱の直射を回避するように、チャック部材４５の析出側の投影面積よりも短くなるように形成されている。また、ピン部材４６の表面には、図７に示すように、硬化層１００が形成されており、ピン部材４６は、硬化層１００により表面の機械的強度が高められることによって、チャック部材４５のピン挿通穴４５ｅに対して着脱する際の磨耗が低減されている。一方、チャック部材４５においては、ピン部材４６に接触するピン挿通穴４５ｅと、析出用基板１４に接触する係合部４５ａおよび下面とに硬化層１００が形成されている。そして、チャック部材４５は、硬化層１００で接触面の機械的強度が高められることによって、ピン部材４６の着脱時および析出用基板１４の把持時における磨耗が低減されている。
【００３９】
尚、硬化層１００の形成方法としては、プラズマＣＶＤやイオンプレーティング等の表面処理方法でＳｉＣ膜をコーティングする硬化処理を挙げることができる。また、硬化層１００は、チャック部材４５の全表面に形成されていても良く、この場合には、チャック部材４５の全体の機械的強度を高めることができるため、チャック部材４５をオペレータが運搬する際に衝撃を与えても破損し難いものとすることができる。
【００４０】
また、上記の第１冷却装置２４は、図８に示すように、水平駆動装置２３を下側収容室７の処理環境から隔離するように収納した収納容器２５と、真空容器３の外部から収納容器２５内の一端側に冷却ガスを供給するガス供給配管２６と、収納容器２５内の他端側から真空容器３の外部に冷却ガスを排出するガス排出配管２７とを有している。ガス供給配管２６には、ガス供給機２８が接続されており、ガス供給機２８は、冷却ガスを強制的に収納容器２５内に送給することにより水平駆動装置２３の周囲温度を所定温度以下に維持している。尚、冷却ガスは、Ａｒガスや窒素ガス等の不活性ガスであっても良いし、空気であっても良い。また、ガス供給機２８の代わりに、高圧の冷却ガスを収容したガスボンベを使用しても良い。また、上記の第２冷却装置３６及び第３冷却装置４１は、図８の収納容器２５等を有した上述の第１冷却装置２４と同一の部材により同一の冷却機能を発揮するように構成されている。
【００４１】
上記のカーボン基板把持装置４３で保持される析出用基板１４が浸漬される溶湯１５は、図９に示すように、ルツボ装置（溶解炉装置）５１に収容されている。ルツボ装置５１は、溶湯１５を収容する収容部５２ａを備えたルツボ５２と、ルツボ５２の側面壁５２ｂの周囲に配置された誘導加熱コイル５３と、これらのルツボ５２および誘導加熱コイル５３を支持するルツボ支持台５４とを有している。誘導加熱コイル５３には、図２の耐熱構造の電力ケーブル５５が着脱可能に接続されており、図示しない高周波電源から高周波数の交流電力が供給されるようになっている。これにより、誘導加熱コイル５３は、ルツボ５２の周囲に交番磁場を生成させ、ルツボ５２の主に表面側を誘導加熱することが可能になっている。
【００４２】
一方、ルツボ５２は、析出用基板１４の進行方向が長尺となるように平面視長方形状に形成されており、溶湯１５の収容量を最小限に抑制しながら、側面壁５２ｂが析出用基板１４の旋回の障害にならないようにしている。尚、ルツボ５２は、析出用基板１４の進行方向が長尺になる形状であれば良く、例えば平面視楕円形状であっても良い。また、ルツボ５２は、図１０に示すように、収容部５２ａの側面側と底面側との２方向から大きな熱量が伝達されるように、底面壁５２ｃの厚みが平均ルツボ半径と略同等であり且つ側面壁５２ｂの厚みと同等以上に設定されている。
【００４３】
ここで、平均ルツボ半径とは、ルツボ５２の全方向の半径を平均化したものである。また、ルツボ５２の側面壁５２ｂは、電磁誘導の浸透深さ未満の厚みに設定されていることが望ましく、この場合には、溶湯１５を対流させることができるため、ゴミ等の落下物が核となって溶湯１５の表面中央が凝固する現象を防止することが可能になる。
【００４４】
また、ルツボ５２の収容部５２ａ内には、図１０にも示すように、溶湯１５の湯面高さの監視に使用されるカーボン製の湯面高さ検出部６１が形成されている。湯面高さ検出部６１は、収容部５２ａの底面から上面にかけて複数の段部６１ａを階段状に有している。湯面高さ検出部６１は、析出用基板１４の障害物とならないように、収容部５２ａのコーナー部に配置されている。尚、湯面高さ検出部６１は、ルツボ５２と一体的に形成されていても良いし、ルツボ５２とは別に形成されていても良い。
【００４５】
さらに、ルツボ５２の収容部５２ａ内には、ルツボ５２の長手方向（半導体基板２の進行方向）に沿って仕切り壁６２が設けられている。仕切り壁６２は、析出用基板１４の障害物とならないように配置されている。また、仕切り壁６２は、上端部がルツボ５２の上面に位置し、下端部が収容部５２ａの底面上方に位置するように形成されている。これにより、仕切り壁６２は、析出用基板１４が浸漬する第１溶解槽６３と、第１溶解槽６３に連通する第２溶解槽６４とに収容部５２ａを区分しており、第２溶解槽６４と第１溶解槽６３との間における湯面の乱れの伝播を防止している。
【００４６】
上記のように構成されたルツボ５２は、ルツボ支持台５４により支持されている。ルツボ支持台５４は、図２に示すように、ルツボ５２および誘導加熱コイル５３をそれぞれ独立して支持する断熱支持体５４ａと、断熱支持体５４ａの下面に接合され、冷却配管を埋設された冷却盤５４ｂと、冷却盤５４ｂを支持する搬送台５４ｃとを有している。ルツボ支持台５４は、ルツボ搬入出機構５７に載置されている。ルツボ搬入出機構５７は、真空容器３の搬入出部５ａを挟んで真空容器３の内外に敷設されており、複数の搬送ローラー５６を回転可能に備えている。そして、ルツボ搬入出機構５７は、搬送ローラー５６を正逆回転させることによって、ルツボ支持台５４やルツボ５２等からなるルツボ装置５１の真空容器３に対する搬入出を可能にしている。
【００４７】
上記のルツボ装置５１の上方には、図３に示すように、溶解対象物１０１を第２溶解槽６４に供給する供給機構７１が設けられている。供給機構７１は、先端部に投入部が形成され、粉状や塊状の溶解対象物１０１を収容した収容箱７２と、収容箱７２を水平方向に進退移動させる収容箱移動機構７３と、収容箱７２内の溶解対象物１０１を先端部から押し出す押出機構７４とを備えている。
【００４８】
また、ルツボ装置５１の上方における真空容器３の第１覗き窓部８ａには、図２に示すように、湯面高さ検出部６１を溶湯１５と共に撮像して撮像信号を出力する撮像装置７５が設けられている。撮像装置７５は、ＣＣＤカメラ等のカメラ本体７６と、カメラ本体７６の前方に配置されたスリット板７７とを有している。スリット板７７には、カメラ本体７６の撮像領域を湯面高さ検出部６１の周辺に制限するスリットが形成されている。
【００４９】
上記の撮像装置７５および供給機構７１は、図示しない制御装置に接続されている。制御装置は、演算部や記憶部、入出力部等を備えており、半導体基板製造装置１の各機構を個別および連動させながら制御する各種の機能を備えている。具体的には、湯面高さ検出部６１の各段部６１ａにおける撮像信号の明暗に基づいて溶湯１５の湯面高さを検出する機能や、検出された湯面高さが所定の基準高さとなるように、供給機構７１における溶解対象物１０１の供給タイミング及び／又は供給量を制御する機能等を有している。
【００５０】
また、ルツボ装置５１と析出機構１０との間には、溶湯１５から析出機構１０に向かう輻射熱を遮る第１熱遮蔽体７８が設けられている。第１熱遮蔽体７８は、銅製の熱遮蔽板７８ａと、熱遮蔽板７８ａの上面に接合され、熱遮蔽板７８ａを冷却する冷却配管７８ｂとを備えている。熱遮蔽板７８ａには、旋回支持機構４２を挿通させる開口部と、撮像装置７５による湯面高さ検出部６１の撮像を可能にする窓部とが形成されている。これにより、第１熱遮蔽体７８は、析出機構１０に対する輻射熱の直射を極力低減することによって、析出機構１０の過熱を防止するようになっている。さらに、ルツボ装置５１と第１熱遮蔽体７８との間には、旋回支持機構４２への輻射熱の直射を防止するように、第２熱遮蔽体７９が設けられている。
【００５１】
また、ルツボ装置５１から見て析出用基板１４の進行方向の上流側には、予熱機構８１が設けられている。予熱機構８１は、予熱位置Ａの下方に配置された予熱ヒーター８２と、予熱ヒーター８２に着脱可能に接続された電力ケーブル８３と、真空容器３の外部に配置され、電力ケーブル８３を介して予熱用電力を供給する図示しない予熱電源装置とを有している。そして、予熱機構８１は、予熱ヒーター８２に対して析出用基板１４が対向されたときに、この析出用基板１４を所定温度に昇温させることによって、溶湯１５と析出用基板１４との温度差を一定にするようになっている。
【００５２】
一方、ルツボ装置５１から見て析出用基板１４の進行方向の下流側には、上述した引き剥がし機構８５と研磨機構８６とがこの順に配置されている。研磨機構８６は、研磨位置Ｄの斜め下方向に配置されている。研磨機構８６は、析出用基板１４を進入させるように上縁部の一部が開口された収納ボックス８９と、収納ボックス８９内に設けられた研磨機本体９０とを備えている。
【００５３】
研磨機本体９０は、図１１に示すように、析出用基板１４の基板面１４ａが面状に当接される研磨ベルト９１と、研磨ベルト９１を張設した駆動ローラー９２および従動ローラー９３と、駆動ローラー９２の一端部に接続され、研磨ベルト９１を回転駆動させるローラー駆動モータ９４と、ローラー駆動モータ９４を冷却する第４冷却装置９５と、これら部材を支持する研磨支持台９６とを備えている。尚、第４冷却装置９５は、図８の収納容器２５等を有した上述の第１冷却装置２４と同一の部材により同一の冷却機能を発揮するように構成されている。そして、このように構成された研磨機本体９０は、析出用基板１４の基板面１４ａに研磨ベルト９１を面状に当接させながら回転させることによって、基板面１４ａに付着した付着物を除去するようになっている。
【００５４】
上記の構成において、半導体基板製造装置１の動作を通じて引き剥がし機構８５の動作を説明する。
【００５５】
（準備・保全工程）
準備・保全工程は、半導体基板２の生産開始前および生産開始後において、半導体基板製造装置１を生産に適した状態にする場合に実施される。即ち、図２に示すように、ルツボ装置５１の検査やルツボ５２の交換、真空容器３内の各機構の検査等を行う場合には、先ず、開閉扉９が移動されて真空容器３の搬入出部５ａが開口される。そして、電力ケーブル５５がルツボ装置５１から切り離された後、ルツボ搬入出機構５７の各搬送ローラー５６が回転されることによって、ルツボ装置５１が搬入出部５ａを介して機外に搬出される。この後、図示しない検査作業場において、ルツボ装置５１の検査等が実施され、不具合があれば、該当箇所の修理や交換が行われる。
【００５６】
また、ルツボ装置５１の検査中に、図３に示すように、供給機構７１の収容箱７２に収容された溶解対象物１０１の残存量が確認され、適正な量となるように補充される。さらに、オペレータが真空容器３内の状態を目視等により検査し、必要に応じて部品の修理および交換が行われる。
【００５７】
例えばカーボン基板把持装置４３に取り付けられた析出用基板１４に不具合がある場合には、図６及び図７に示すように、ピン部材４６がピン挿通穴４５ｅから抜脱されることによって、旋回支持機構４２の第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃが突設部４５ｄ・４５ｄから切り離される。これにより、縦設部材４２ａ・４２ｃにより析出用基板１４の上面に左右方向に固定されていたチャック部材４５・４５が自由な状態となる。そして、チャック部材４５・４５が左右方向に引き離すように移動されることによって、析出用基板１４がカーボン基板把持装置４３から取り外される。
【００５８】
次に、新たな析出用基板１４が準備され、この析出用基板１４の把持部１４ｃを挟み込むようにチャック部材４５・４５がセットされる。この後、旋回支持機構４２の第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃが突設部４５ｄ・４５ｄ間に挿入され、ピン部材４６がピン挿通穴４５ｅに挿通される。これにより、チャック部材４５・４５が左右方向に固定され、係合部４５ａ・４５ａが把持部１４ｃを把持することによって、析出用基板１４がカーボン基板把持装置４３に取り付けられる。
【００５９】
ここで、カーボン基板把持装置４３に対して析出用基板１４が着脱される場合には、チャック部材４５のピン挿通穴４５ｅとピン部材４６との擦れ合いや、チャック部材４５の係合部４５ａと析出用基板１４との擦れ合いが生じるため、磨耗し易い状態となる。ところが、ピン部材４６やカーボン基板把持装置４３の擦れ合う部分は、硬化層１００により機械的強度が高められている。従って、析出用基板１４の着脱が繰り返して行われた場合でも、ピン部材４６およびカーボン基板把持装置４３が初期の形状を維持するため、ピン部材４６およびカーボン基板把持装置４３を長期間に亘って使用することができる。また、析出用基板１４の着脱時において、ピン部材４６等の一部が破損して欠落することになった場合でも、この落下物が環状溝部４５ｂで受け止められるため、図２の溶湯１５にゴミとして落下することはない。
【００６０】
次に、上記のようにして各機器の検査および交換等が完了すると、図２に示すように、開閉扉９により搬入出部５ａが閉鎖され、真空容器３内の上側収容室６および下側収容室７が内部から密閉される。そして、図示しない真空排気装置が作動されて空気が排気された後、Ａｒガス等の不活性ガスが供給されることによって、外部環境とは異なる処理環境が収容室６・７に形成される。
【００６１】
この後、誘導加熱コイル５３に高周波数の交流電力が供給され、高周波磁界がルツボ５２の周囲に生成される。この結果、図１０に示すように、ルツボ５２の側面壁の表面側に強度の磁界が印加されることによって、側面壁の主に表面側が誘導加熱により加熱され、この表面側の熱量が内側方向に向かって伝導していくことになる。この際、ルツボ５２は、底面壁５２ｃの厚みが平均ルツボ半径と略同等であり且つ側面壁５２ｂの厚みと同等以上に設定されている。これにより、収容部５２ａの側面側と底面側との２方向から大きな熱量が伝達され、この熱量で溶解対象物１０１が均等に加熱される結果、早期に全体が溶解して溶湯１５となる。また、溶湯１５になった後は、この溶湯１５の側面および下面が大きな熱量で加熱され続けられるため、溶湯１５全体が均一な温度に維持される。
【００６２】
また、溶湯１５が形成されると、真空容器３内の収容室６・７が高温になると共に、溶湯１５から高温の輻射熱が放出される。そして、輻射熱の一部は、析出機構１０方向に進行することになるが、析出機構１０の手前に配設された第１熱遮蔽体７８および第２熱遮蔽体７９により進行が遮られるため、析出機構１０に殆んど到達することがない。これにより、析出機構１０は、輻射熱が直射されることによる熱劣化が防止されている。
【００６３】
また、高温化した真空容器３内の収容室６・７には、析出機構１０の駆動装置２３・３５・４０および研磨機構８６のローラー駆動モータ９４が冷却装置２４・３６・４１・９５にそれぞれ収容されることにより冷却されている。この際、図８に示すように、冷却装置２４・３６・４１・９５に使用される冷却媒体には、冷却ガスが使用されている。従って、ガス供給配管２６やガス排出配管２７、収納容器２５等が破損することによって、冷却ガスが収容室６・７に漏洩した場合でも、冷却水が溶湯１５に接触して重大な故障を引き起こすような事態を生じることがない。
【００６４】
（予熱工程）
上記のようにして所望の処理環境下で溶湯１５が形成されることによって、生産の準備が完了すると、図２に示すように、析出機構１０の垂直移動機構１１が水平移動機構１３により予熱位置Ａに水平移動される。そして、旋回機構１２が析出用基板１４を垂下させた姿勢を維持しながら垂直移動機構１１により下降されることによって、析出用基板１４が予熱ヒーター８２に対向される。この後、予熱ヒーター８２に予熱用電力が供給され、予熱ヒーター８２より析出用基板１４が所定の予熱温度となるように加熱される。
【００６５】
（析出工程）
析出用基板１４が所定の予熱温度になると、垂直移動機構１１が析出位置Ｂに移動される。そして、垂直移動機構１１と旋回機構１２と水平移動機構１３とが連動して作動されることによって、回動軸４０ａよりも溶湯１５側に近い旋回中心Ｏを半径とした析出軌跡で析出用基板１４が旋回される。この結果、図５に示すように、析出用基板１４が溶湯１５に浸漬され、析出用基板１４の基板面１４ａに溶湯１５が析出して半導体基板２となり、一定時間の経過後に、半導体基板２が溶湯１５から引き上げられることによって、所定厚みの半導体基板２が形成される。
【００６６】
（引き剥がし工程）
所定厚みの半導体基板２が析出用基板１４の基板面１４ａに形成されると、垂直移動機構１１が引き剥がし位置Ｃに移動される。そして、旋回機構１２が析出用基板１４を垂下させた姿勢から剥離部材８７方向に旋回させることによって、析出用基板１４と半導体基板２との間に剥離部材８７の先端部を進入させる。これにより、析出用基板１４を析出機構１０に装着した状態を維持しながら、半導体基板２を析出用基板１４から引き剥がし機構８５により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板１４を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で析出板を取り外すことができる。このように、半導体基板２が剥離部材８７により強制的に析出用基板１４から引き剥がされると、基板載置台８８のコンベア８８ａ上に載置され、コンベア第８８ｂのローラーを駆動することにより搬送される。そして、図示しない排出口から機外に搬出される。
【００６７】
（湯面制御工程）
上述の析出工程が繰り返されることによって、多数の半導体基板２が生産されると、半導体基板２の生産数に応じた消費量で溶湯１５が減少する。そして、溶湯１５の減少を放置すると、湯面高さが低下する結果、析出用基板１４の浸漬深さが浅くなり、最終的には、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させることができなくなる。そこで、半導体基板２の生産中においては、撮像装置７５によりルツボ５２内の湯面高さ検出部６１が撮像され、撮像信号に基づいて湯面が一定となるように溶解対象物１０１が供給される。
【００６８】
即ち、湯面高さ検出部６１を撮像して得た各段部６１ａの撮像信号が図示しない制御装置に取り込まれ、この制御装置において、撮像信号中の輝度信号成分が抽出される。そして、溶湯１５と湯面高さ検出部６１の各段部６１ａとを判別するように、輝度信号成分が所定の閾値で２値化される。この後、２値化データに基づいて溶湯１５から露出した段部６１ａが求められ、所定の段部６１ａが露出したときに、溶湯１５の湯面高さが許容範囲以下にまで低下したと判定される。そして、この場合には、図３に示すように、供給機構７１から所定量の溶解対象物１０１が押し出されてルツボ５２に投入され、所定の湯面高さに復帰される。
【００６９】
尚、上記のようにしてルツボ５２に溶解対象物１０１が投入されると、湯面が揺動することになるが、仕切り壁６２で上面が区分された第２溶解槽６４に対して溶解対象物１０１が投下されるため、析出用基板１４が浸漬される第１溶解槽６３に対して揺動が伝播することはない。これにより、溶解対象物１０１の投入中においても、半導体基板２の生産を継続することができる。
【００７０】
（研磨工程）
半導体基板２の生産が繰り返されると、析出用基板１４の基板面１４ａに付着物が残留する場合がある。従って、この場合には、垂直移動機構１１が研磨位置Ｄに移動され、析出用基板１４が研磨機構８６の上方に位置される。そして、析出用基板１４が下降され、析出用基板１４の基板面１４ａが研磨ベルト９１に当接されることによって、研磨ベルト９１が回転される。この結果、基板面１４ａの付着物が強制的に擦り落とされ、基板面１４ａが生産当初の状態に回復されることになる。
【００７１】
以上示したように、本実施形態の半導体基板製造装置（析出板製造装置）１は、溶解対象物１０１を析出用基板１４の基板面１４ａに凝固成長させることにより半導体基板（析出板）２を製造する半導体基板製造装置１であって、溶解対象物１０１を溶湯１５とするように加熱しながら収容するルツボ装置５１（溶解炉装置）と、析出用基板１４を溶解対象物１０１の溶湯１５に浸漬させた後、該析出用基板１４を引き上げながらルツボ装置５１の外側方向に移動させる析出機構１０と、外側方向に移動される析出用基板１４の全体がルツボ装置５１の上方から外れた引き剥がし位置Ｃに到達したときに、該析出用基板１４の基板面１４ａから半導体基板２を引き剥がす引き剥がし機構８５とを有するものである。これにより、上記の構成によると、析出用基板１４を析出機構１０に装着した状態を維持しながら、半導体基板２を析出用基板１４から引き剥がし機構８５により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板１４を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で半導体基板２を取り外すことができる。また、半導体基板２の取り外し作業がルツボ装置５１の上方から外れた引き剥がし位置Ｃで行われるため、引き剥がしを失敗したり、搬出中に半導体基板２を脱落させることがあっても、溶湯１５内に半導体基板２が落下して重大な故障を引き起こすこともない。
【００７２】
尚、本実施形態においては、析出機構は、垂直移動機構と旋回機構と水平移動機構とを備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、析出用基板を溶解対象物の溶湯中に浸漬させた後、析出用基板を引き上げながら溶解炉装置の外側に移動させることが可能なものであればよい。
【００７３】
また、本実施形態の半導体基板製造装置１は、引き剥がし機構８５は、析出用基板１４と半導体基板２との間に剥離部材８７を進入させて引き剥がすものである。これにより、搬送される析出用基板と析出板の間に部材が進入可能な位置に予め引き剥がし機構を設置するのみで、析出機構の作動により析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。また、析出用基板に対して部材が適切な勢いで進退可能なものとし、確実に引き剥がされるものとすることも可能である。
【００７４】
尚、本実施形態においては、半導体基板２を剥離部材８７により引き剥がす場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図１２に示すように、析出用基板１４を衝打したときの衝撃力で半導体基板２を引き剥がす引き剥がし機構１８５であってもよい。引き剥がし機構１８５は、析出用基板１４を衝打する衝打機構１８７と、下側収容室７内に設置された基板載置台８８とを備えている。衝打機構１８７は、設置台１８７ａに設置されたシリンダ１８７ｃ内に、衝打部１８７ｂが析出用基板１４に向かって進退可能に設けられている。衝打部１８７ｂは、図示しない制御装置に接続されている。析出用基板１４が引き剥がし位置Ｃにきた時に析出用基板１４を衝打し、その衝撃力により半導体基板２を引き剥がし落下させる。これにより、引き剥がし機構１８５を、析出用基板１４に対して衝打するように１方向に進退可能に制御するのみで、析出用基板１４から半導体基板２を引き剥がすことが可能である。
【００７５】
また、図１３に示すように、析出用基板２１４の基板面２１４ａに一端が開口された通気穴２１４ｄと、通気穴２１４ｄの他端に接続され、該通気穴２１４ｄに剥離用ガスを送給可能なガス送給装置とを有する引き剥がし機構２８５であってもよい。これにより、ガス送給装置からガスを送給することにより、析出用基板２１４と半導体基板２との間に間隙を形成し、半導体基板２を確実に析出用基板２１４から引き剥がすことができる。また、析出用基板２１４の基板面２１４ａに開口された通気穴２１４ｄを満遍なく設けたり、通気穴２１４ｄからのガスの供給を勢いのあるものとしたりすることで、溶解対象物が析出用基板２１４に付着して残らないように調節することが可能である。
【００７６】
また、図１４に示すように、上面に吸引穴３８７ｄの一端が開口するように形成された吸引部材３８７ｃと、吸引部材３８７ｃの吸引穴３８７ｄの他端に接続され、該吸引穴３７８ｄからガスを排気可能なガス排気装置と、吸引部材３８７ｃを析出用基板１４の基板面１４ａに対して当接可能に昇降させる回転部材３８７ｂ（吸引部材昇降機）とを有するものであってもよい。尚、回転部材３８７ｂは、設置台３８７ａに設置され、回転可能に支持されている。回転部材３８７ｂは図示しない制御装置に接続されており、析出用基板１４が引き剥がし位置にくると回転部材３８７ｂは回転され、吸引部材３８７ｃは析出用基板１４に当接される。これにより、回転部材３８７ｂ（吸引部材昇降機）により吸引部材３８７ｃを析出用基板１４の基板面１４ａに当接させて、吸引部材３８７ｃの吸引穴３８７ｄからガスを排気させることにより、半導体基板２を吸引部材３８７ｃに吸着させ析出板１４から引き剥がすことができる。
【００７７】
また、本実施形態の半導体基板製造装置１は、析出機構１０は、少なくとも引き剥がし位置Ｃまでは析出用基板１４を斜め上方に傾斜した姿勢で引き上げるように設定されており、析出用基板１４は、傾斜した姿勢のときに、傾斜部１４ｂが垂直となるように形成されている。これにより、析出用基板１４が溶湯１５から傾斜した姿勢で引き上げられる作動に伴い析出板が引き剥がされるため、析出用基板１４が長い距離を移動することなく半導体基板２を得ることができる。また、析出用基板１４が傾斜した姿勢のときに、傾斜面（前面）１４ｂが垂直となるようにされているので、水平方向からの剥離部材８７の進入が容易で確実なものとなる。
【００７８】
尚、本実施形態においては、析出用基板１４が傾斜面１４ｂを有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、析出用基板は必ずしも傾斜面を有するものでなくてもよい。例えば、析出用基板１４が傾斜面を有さない場合、析出用基板１４が溶湯から引き上げられ、水平な姿勢にされてから剥離部材を進入させるとよい。
【００７９】
また、本実施形態の半導体基板製造装置１は、析出用基板１４から引き剥がされた半導体基板２を受け止めて装置外に搬出する基板載置台８８（析出板搬出装置）を有する。これにより、半導体基板２は引き剥がされた直後に基板載置台８８により確実に受け止められ装置外に搬出されるため、落下等して破損等の不具合が発生することがない。
【００８０】
尚、本実施形態においては、析出板搬出装置は、コンベア８８ａ上に製造された半導体基板２を載置して搬出する場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、引き剥がし機構によって引き剥がされた半導体基板を受け止め、搬出可能なものであればよい。例えば、容器の中に製造された半導体基板を載置し、その容器を搬送するものであってもよい。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、析出用基板を析出機構に装着した状態を維持しながら、析出板を析出用基板から引き剥がし機構により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で析出板を取り外すことができる。また、析出板の取り外し作業が溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置で行われるため、引き剥がしを失敗したり、搬出中に析出板を脱落させることがあっても、溶湯内に析出板が落下して重大な故障を引き起こすこともない。
【００８２】
また、搬送される析出用基板と析出板の間に部材が進入可能な位置に予め引き剥がし機構を設置するのみで、析出機構の作動により析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。また、析出用基板に対して部材が適切な勢いで進退可能なものとし、確実に引き剥がされるものとすることも可能である。
【００８３】
請求項２の発明によると、引き剥がし機構を、析出用基板に対して衝打するように１方向に進退可能に制御するのみで、析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。
【００８４】
請求項３の発明によると、析出用基板が溶湯から傾斜した姿勢で引き上げられる作動に伴い析出板が引き剥がされるため、析出用基板が長い距離を移動することなく析出板を得ることができる。また、析出用基板が傾斜した姿勢のときに、前面が垂直となるようにされているので、水平方向からの部材の進入又は衝打が容易で確実なものとなる。
【００８５】
請求項４の発明によると、ガス送給装置からガスを送給することにより、析出用基板と析出板との間に間隙を形成し、析出板を確実に析出用基板から引き剥がすことができる。また、析出用基板の基板面に開口された通気穴を満遍なく設けたり、通気穴からのガスの供給を勢いのあるものとしたりすることで、溶解対象物が析出用基板に付着して残らないように調節することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【図２】半導体基板製造装置を正面視した場合における概略構成図である。
【図３】半導体基板製造装置を側面視した場合における概略構成図である。
【図４】カーボン基板把持装置の斜視図である。
【図５】析出用基板が溶湯に浸漬する状態を示す説明図である。
【図６】カーボン基板把持装置の斜視図である。
【図７】カーボン基板把持装置の分解斜視図である。
【図８】第１冷却装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】溶湯の収容状態を示す斜視図である。
【図１０】ルツボの熱伝導の状態を示す説明図である。
【図１１】研磨機本体の斜視図である。
【図１２】他の引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【図１３】他の引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【図１４】他の引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【符号の説明】
２ 半導体基板（析出板）
１４ 析出用基板
１４ａ 基板面
４３ 把持装置
８５ 引き剥がし機構
８７ 剥離部材
８８ 基板載置台
８８ａ コンベア
８８ｂ コンベア台
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融状の半導体材料、金属材料、又は絶縁材料を結晶析出させてシート状の析出板を製造する析出板製造装置に関し、特に製造された析出板を取り出す方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
融液状の材料を結晶析出させてシート状の析出板を製造する装置として、半導体材料をカーボン基板の基板面に結晶析出させる半導体基板製造装置がある。例えば特開平６−１９１８２０号公報には、処理室を形成する真空タンクと、半導体材料を収容しながら加熱して溶湯とする溶解炉装置と、溶湯に対してカーボン基板の基板面を浸漬可能に昇降させる析出機構とを備えた半導体基板製造装置が開示されている。
【０００３】
上記の装置を用いて半導体基板を製造する場合には、真空タンク内を減圧して不活性ガス雰囲気とした後、半導体材料を加熱して溶解させる。そして、半導体材料の全体が融液状態の溶湯となったときに、析出機構によりカーボン基板を下降させて溶湯に浸漬し、基板面に半導体材料からなるシート状の析出板を析出させる。この後、カーボン基板を上昇させ、所定の高さ位置に到達したときに、析出板をカーボン基板ごと析出機構から取り外したり、カーボン基板から析出板を取り外した後、真空タンクの外部に搬出するという一連の処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成であると、カーボン基板の析出機構からの取り外し及び再取付け、又は析出板のカーボン基板からの取り外しの機構及び制御が複雑であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、簡易な構成で析出板を取り外すことができると共に、取り外し等に失敗して析出板を落下させた場合でも、重大な故障を引き起こすことがない析出板製造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載の析出板製造装置は、溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構とを有し、前記引き剥がし機構は、剥離部材の先端部を前記析出板の外周側から前記析出用基板と前記析出板との間に進入させて引き剥がすことを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によると、析出用基板を析出機構に装着した状態を維持しながら、析出板を析出用基板から引き剥がし機構により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で析出板を取り外すことができる。また、析出板の取り外し作業が溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置で行われるため、引き剥がしを失敗したり、搬出中に析出板を脱落させることがあっても、溶湯内に析出板が落下して重大な故障を引き起こすこともない。
【０００９】
また、搬送される析出用基板と析出板の間に部材が進入可能な位置に予め引き剥がし機構を設置するのみで、析出機構の作動により析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。また、析出用基板に対して部材が適切な勢いで進退可能なものとし、確実に引き剥がされるものとすることも可能である。
【００１０】
請求項２に記載の析出板製造装置は、溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構とを有し、前記引き剥がし機構は、前記析出用基板を衝打したときの衝撃力で前記析出板を引き剥がすことを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によると、引き剥がし機構を、析出用基板に対して衝打するように１方向に進退可能に制御するのみで、析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。
【００１２】
請求項３に記載の析出板製造装置は、請求項１又は２において、前記析出機構は、少なくとも前記引き剥がし位置までは前記析出用基板を斜め上方に傾斜した姿勢で引き上げるように設定されており、前記引き剥がし機構は、前記析出用基板の前面を衝打するように設定されており、前記析出用基板は、前記傾斜した姿勢のときに、前面が垂直となるように形成されていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によると、析出用基板が溶湯から傾斜した姿勢で引き上げられる作動に伴い析出板が引き剥がされるため、析出用基板が長い距離を移動することなく析出板を得ることができる。また、析出用基板が傾斜した姿勢のときに、前面が垂直となるようにされているので、水平方向からの部材の進入又は衝打が容易で確実なものとなる。
【００１４】
請求項４に記載の析出板製造装置は、溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構とを有し、前記引き剥がし機構は、前記析出用基板の基板面に一端が開口された通気穴と、前記通気穴の他端に接続され、該通気穴に剥離用ガスを送給可能なガス送給装置とを有することを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によると、ガス送給装置からガスを送給することにより、析出用基板と析出板との間に間隙を形成し、析出板を確実に析出用基板から引き剥がすことができる。また、析出用基板の基板面に開口された通気穴を満遍なく設けたり、通気穴からのガスの供給を勢いのあるものとしたりすることで、溶解対象物が析出用基板に付着して残らないように調節することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図１１に基づいて以下に説明する。
図２において、半導体基板製造装置１は、Ｓｉを主成分とするシート状の半導体基板（析出板）２を製造する。半導体基板製造装置１は、析出板製造装置の一種であり、析出板製造装置は、密閉状態にされた処理室で半導体材料や金属材料等の溶解対象物を加熱溶融して溶湯とし、この溶解対象物をシート状の析出板となるように製造する装置を意味する。また、溶解対象物としては、Ｓｉ等の半導体材料の他、鉄やチタン等の金属材料を挙げることができる。
【００２１】
上記の半導体基板製造装置１は、外部環境から内部を密閉状態に隔離可能な二重壁構造の真空容器３を備えている。真空容器３は、上側収容室６を形成する円筒形状の上側タンク部４と、上側タンク部４の下部に設けられ、上側収容室６に連通した下側収容室７を形成する下側タンク部５とを有している。上側タンク部４の上面中央部には、第１〜第４覗き窓部８ａ〜８ｄが幅方向に形成されており、これらの覗き窓部８ａ〜８ｄは、上側収容室６および下側収容室７を上側タンク部４の幅方向全体に渡って目視可能にしている。また、図３に示すように、上側タンク部４の一端部には、第５覗き窓部８ｅが形成されている。第５覗き窓部８ｅは、上側収容室６および下側収容室７を上側タンク部４の長手方向全体に渡って目視可能にしている。
【００２２】
また、下側タンク部５の一方の側面壁には、図２に示すように、搬入出部５ａが開口されている。搬入出部５ａは、上側タンク部４の長手方向（紙面に対して垂直方向）に進退移動する開閉扉９により開閉可能にされている。そして、このように構成された真空容器３には、Ａｒガス等の不活性ガスを供給する図示しないガス供給装置および両収容室６・７の空気を排気する図示しない真空排気装置が接続されている。これらの装置は、真空容器３の両収容室６・７を所定の圧力に減圧しながら不活性ガスを供給することによって、外部環境とは異なる処理環境を両収容室６・７に出現させるようになっている。
【００２３】
上記の両収容室６・７の略中央部には、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させて引き上げる析出機構１０が設けられている。析出機構１０は、水平移動機構１３と、水平移動機構１３により水平移動可能にされた垂直移動機構１１と、垂直移動機構１１により昇降可能にされた旋回機構１２とを有している。水平移動機構１３は、水平方向に配置され、上側収容室６の両端部にかけて可動範囲が設定された水平搬送部１６と、水平搬送部１６の一端部に設けられた水平駆動部１７とを有している。
【００２４】
水平搬送部１６は、図３に示すように、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材１８と、ネジ軸部材１８に螺合されたブロック部材１９と、ブロック部材１９の下面を進退移動自在に支持するレール部材２０と、ブロック部材１９の上面に設けられ、垂直移動機構１１に連結された連結部材２１とを有している。また、水平搬送部１６は、これらの部材１８、１９の上面を覆い隠すように設けられたカバー部材２２を備えている。カバー部材２２は、溶湯１５等から飛散して浮遊する塵埃が各部材１８、１９に積層することを防止している。
【００２５】
上記の水平搬送部１６の一端部には、図２に示すように、水平駆動部１７が連結されている。水平駆動部１７は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の水平駆動装置２３と、水平駆動装置２３を冷却する第１冷却装置２４とを有している。水平駆動装置２３は、ネジ軸部材１８の一端部に連結されており、ネジ軸部材１８を正逆回転させることによって、ブロック部材１９等を介して垂直移動機構１１を水平方向の任意の位置に移動可能にしている。
【００２６】
一方、図２に示すように、垂直移動機構１１は、垂直方向に配置された垂直搬送部３０と、垂直搬送部３０の上端部に設けられた垂直駆動部３１とを有している。垂直搬送部３０は、図３に示すように、上述の水平移動機構１３とほぼ同一の構成部材からなっており、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材３２と、ネジ軸部材３２に螺合され、上面（図中右面）に旋回機構１２が連結されたブロック部材３３と、ブロック部材３３の下面（図中右面）を昇降自在に支持するレール部材３４とを有している。
【００２７】
上記の垂直搬送部３０の上端部には、垂直駆動部３１が連結されている。垂直駆動部３１は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の垂直駆動装置３５と、垂直駆動装置３５を冷却する第２冷却装置３６とを有している。垂直駆動装置３５は、ネジ軸部材３２の上端部に連結されており、ネジ軸部材３２を正逆回転させることによって、ブロック部材３３等を介して旋回機構１２を垂直方向の任意の高さ位置に移動可能にしている。
【００２８】
上記の垂直移動機構１１で昇降される旋回機構１２は、ブロック部材３３に一端面を連結された連結支持体３８と、連結支持体３８の他端面に連結された回動駆動部３９とを有している。回動駆動部３９は、任意の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の回動駆動装置４０と、回動駆動装置４０を冷却する第３冷却装置４１とを有している。
【００２９】
第３冷却装置４１内の回動駆動装置４０は、回動軸４０ａの先端部が連結支持体３８内に配置されている。回動軸４０ａの先端部には、上下方向に配置された第１縦設部材４２ａの上端部が固設されている。第１縦設部材４２ａは、横設部材４２ｂを介して第２縦設部材４２ｃの上端部に連結されている。また、第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｂの下端部は、析出用基板１４における旋回方向の両端部に連結されている。そして、第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃと横設部材４２ｂとは、旋回支持機構４２を構成しており、旋回支持機構４２は、回動軸４０ａを中心として析出用基板１４を旋回させるようになっている。
【００３０】
上記の第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃは、回動軸４０ａ側から中部までの範囲が機械的強度に優れたステンレス鋼等の金属材料で形成されている一方、中部から析出用基板１４に連結された下端部までの範囲が耐熱性に優れたカーボンにより形成されている。これにより、旋回支持機構４２は、析出用基板１４を旋回させて高温の溶湯１５に浸漬させる際に、溶湯１５から大量の輻射熱を下側部分に受けることになっても、長期間に亘って初期の機械的強度を維持することが可能になっている。
【００３１】
上記のように各機構１１〜１３で構成された析出機構１０は、水平移動機構１３により垂直移動機構１１及び旋回機構１２を水平方向に進退移動させることによって、これら機構１１・１２と共に析出用基板１４を予熱位置Ａと析出位置Ｂと引き剥がし位置Ｃと研磨位置Ｄとに位置決め可能にしている。析出位置Ｂにおいては、各機構１１〜１３を連動させながら作動させることによって、回動軸４０ａよりも溶湯１５側に近い旋回中心Ｏを半径とした析出軌跡で析出用基板１４を進行させるようになっている。尚、析出軌跡は、析出用基板１４を旋回方向（進行方向）の上流側から斜め方向に下降させて溶湯１５に浸漬させた後、進行方向の下流側に斜め方向に上昇させて溶湯１５から引き上げることによって、浸漬された部分に溶湯１５の凝固成長した析出物である半導体基板２を生成させるように設定されている。
【００３２】
上述した引き剥がし位置Ｃの下方には、引き剥がし機構８５が配置されている。図１において、引き剥がし機構８５は、把持装置４３を介して析出機構１０に搬送される析出用基板１４から半導体基板２を引き剥がす剥離部材８７と、引き剥がされた半導体基板２を受け止めて装置外に搬出する基板載置台（析出板搬出装置）８８とを備える。
【００３３】
剥離部材８７は、下側タンク部５に固定されており、先端が鋭利なもので形成されている。その鋭利な部分が析出用基板１４と製造された半導体基板２との間に進入し、析出用基板１４から半導体基板２を引き剥がすことが可能となっている。基板載置台８８は、引き剥がし位置Ｃ下方に配置されたコンベア８８ａと、ローラーを軸支するコンベア台８８ｂとを備える。コンベア８８ａは、コンベア台８８ｂのローラーを両端として掛けられている。コンベア台８８ｂは図示しない駆動装置に接続されており、この駆動装置が駆動されることで、コンベア台８８ｂがコンベア８８ａを回転駆動し、上部に載置される半導体基板２を搬送することができる。
【００３４】
また、上記の析出用基板１４は、図４および図５に示すように、カーボンにより形成されている。析出用基板１４は、半導体基板２が析出される下面からなる基板面１４ａと、進行方向の上流側および下流側の各側面に形成された傾斜部１４ｂと、析出用基板１４の上面（反析出面）に形成された把持部１４ｃとを有している。傾斜部１４ｂは、基板面１４ａの両端部が上面の両端部の内側に位置するように基板面１４ａから上面側にかけて傾斜されている。
【００３５】
具体的には、図５において、傾斜部１４ｂは、溶湯１５に対する浸漬角度θ1よりも基板面１４ａに対する傾斜角度θ2が大きな角度となるように設定されており、半導体基板２の端部を上面の両端部よりも進行方向の内側に位置させるようになっている。尚、傾斜角度θ2は、図１において、傾斜した姿勢の析出用基板１４の前面が引き剥がされる時に垂直となるように設定されている。
【００３６】
また、析出用基板１４の上面に形成された把持部１４ｃは、断面が逆台形形状に形成されており、カーボン基板把持装置４３の一部を構成している。カーボン基板把持装置４３は、把持部１４ｃを着脱自在に保持するチャック機構４４を備えている。チャック機構４４は、チャック部材４５・４５を左右対称に備えている。各チャック部材４５・４５は、把持部１４ｃに係合するように下面に形成された係合部４５ａと、ゴミ等の落下物を受け止めるように上面の四辺に沿って形成された環状溝部４５ｂと、環状溝部４５ｂに周囲を囲まれた懸吊部４５ｃとを有している。
【００３７】
上記の懸吊部４５ｃの上面には、２つの突設部４５ｄ・４５ｄが対向配置されている。両突設部４５ｄ・４５ｄの中央部には、ピン挿通穴４５ｅ・４５ｅが形成されている。これらの突設部４５ｄ・４５ｄ間には、図６に示すように、上述の旋回支持機構４２の各縦設部材４２ａ・４２ｂが嵌合されるようになっている。そして、ピン挿通穴４５ｅ・４５ｅには、カーボン製のピン部材４６が抜脱可能に挿通されるようになっており、ピン部材４６は、各縦設部材４２ａ・４２ｂをチャック機構４４に対して連結させるようになっている。
【００３８】
上記のピン部材４６は、溶湯１５からの輻射熱の直射を回避するように、チャック部材４５の析出側の投影面積よりも短くなるように形成されている。また、ピン部材４６の表面には、図７に示すように、硬化層１００が形成されており、ピン部材４６は、硬化層１００により表面の機械的強度が高められることによって、チャック部材４５のピン挿通穴４５ｅに対して着脱する際の磨耗が低減されている。一方、チャック部材４５においては、ピン部材４６に接触するピン挿通穴４５ｅと、析出用基板１４に接触する係合部４５ａおよび下面とに硬化層１００が形成されている。そして、チャック部材４５は、硬化層１００で接触面の機械的強度が高められることによって、ピン部材４６の着脱時および析出用基板１４の把持時における磨耗が低減されている。
【００３９】
尚、硬化層１００の形成方法としては、プラズマＣＶＤやイオンプレーティング等の表面処理方法でＳｉＣ膜をコーティングする硬化処理を挙げることができる。また、硬化層１００は、チャック部材４５の全表面に形成されていても良く、この場合には、チャック部材４５の全体の機械的強度を高めることができるため、チャック部材４５をオペレータが運搬する際に衝撃を与えても破損し難いものとすることができる。
【００４０】
また、上記の第１冷却装置２４は、図８に示すように、水平駆動装置２３を下側収容室７の処理環境から隔離するように収納した収納容器２５と、真空容器３の外部から収納容器２５内の一端側に冷却ガスを供給するガス供給配管２６と、収納容器２５内の他端側から真空容器３の外部に冷却ガスを排出するガス排出配管２７とを有している。ガス供給配管２６には、ガス供給機２８が接続されており、ガス供給機２８は、冷却ガスを強制的に収納容器２５内に送給することにより水平駆動装置２３の周囲温度を所定温度以下に維持している。尚、冷却ガスは、Ａｒガスや窒素ガス等の不活性ガスであっても良いし、空気であっても良い。また、ガス供給機２８の代わりに、高圧の冷却ガスを収容したガスボンベを使用しても良い。また、上記の第２冷却装置３６及び第３冷却装置４１は、図８の収納容器２５等を有した上述の第１冷却装置２４と同一の部材により同一の冷却機能を発揮するように構成されている。
【００４１】
上記のカーボン基板把持装置４３で保持される析出用基板１４が浸漬される溶湯１５は、図９に示すように、ルツボ装置（溶解炉装置）５１に収容されている。ルツボ装置５１は、溶湯１５を収容する収容部５２ａを備えたルツボ５２と、ルツボ５２の側面壁５２ｂの周囲に配置された誘導加熱コイル５３と、これらのルツボ５２および誘導加熱コイル５３を支持するルツボ支持台５４とを有している。誘導加熱コイル５３には、図２の耐熱構造の電力ケーブル５５が着脱可能に接続されており、図示しない高周波電源から高周波数の交流電力が供給されるようになっている。これにより、誘導加熱コイル５３は、ルツボ５２の周囲に交番磁場を生成させ、ルツボ５２の主に表面側を誘導加熱することが可能になっている。
【００４２】
一方、ルツボ５２は、析出用基板１４の進行方向が長尺となるように平面視長方形状に形成されており、溶湯１５の収容量を最小限に抑制しながら、側面壁５２ｂが析出用基板１４の旋回の障害にならないようにしている。尚、ルツボ５２は、析出用基板１４の進行方向が長尺になる形状であれば良く、例えば平面視楕円形状であっても良い。また、ルツボ５２は、図１０に示すように、収容部５２ａの側面側と底面側との２方向から大きな熱量が伝達されるように、底面壁５２ｃの厚みが平均ルツボ半径と略同等であり且つ側面壁５２ｂの厚みと同等以上に設定されている。
【００４３】
ここで、平均ルツボ半径とは、ルツボ５２の全方向の半径を平均化したものである。また、ルツボ５２の側面壁５２ｂは、電磁誘導の浸透深さ未満の厚みに設定されていることが望ましく、この場合には、溶湯１５を対流させることができるため、ゴミ等の落下物が核となって溶湯１５の表面中央が凝固する現象を防止することが可能になる。
【００４４】
また、ルツボ５２の収容部５２ａ内には、図１０にも示すように、溶湯１５の湯面高さの監視に使用されるカーボン製の湯面高さ検出部６１が形成されている。湯面高さ検出部６１は、収容部５２ａの底面から上面にかけて複数の段部６１ａを階段状に有している。湯面高さ検出部６１は、析出用基板１４の障害物とならないように、収容部５２ａのコーナー部に配置されている。尚、湯面高さ検出部６１は、ルツボ５２と一体的に形成されていても良いし、ルツボ５２とは別に形成されていても良い。
【００４５】
さらに、ルツボ５２の収容部５２ａ内には、ルツボ５２の長手方向（半導体基板２の進行方向）に沿って仕切り壁６２が設けられている。仕切り壁６２は、析出用基板１４の障害物とならないように配置されている。また、仕切り壁６２は、上端部がルツボ５２の上面に位置し、下端部が収容部５２ａの底面上方に位置するように形成されている。これにより、仕切り壁６２は、析出用基板１４が浸漬する第１溶解槽６３と、第１溶解槽６３に連通する第２溶解槽６４とに収容部５２ａを区分しており、第２溶解槽６４と第１溶解槽６３との間における湯面の乱れの伝播を防止している。
【００４６】
上記のように構成されたルツボ５２は、ルツボ支持台５４により支持されている。ルツボ支持台５４は、図２に示すように、ルツボ５２および誘導加熱コイル５３をそれぞれ独立して支持する断熱支持体５４ａと、断熱支持体５４ａの下面に接合され、冷却配管を埋設された冷却盤５４ｂと、冷却盤５４ｂを支持する搬送台５４ｃとを有している。ルツボ支持台５４は、ルツボ搬入出機構５７に載置されている。ルツボ搬入出機構５７は、真空容器３の搬入出部５ａを挟んで真空容器３の内外に敷設されており、複数の搬送ローラー５６を回転可能に備えている。そして、ルツボ搬入出機構５７は、搬送ローラー５６を正逆回転させることによって、ルツボ支持台５４やルツボ５２等からなるルツボ装置５１の真空容器３に対する搬入出を可能にしている。
【００４７】
上記のルツボ装置５１の上方には、図３に示すように、溶解対象物１０１を第２溶解槽６４に供給する供給機構７１が設けられている。供給機構７１は、先端部に投入部が形成され、粉状や塊状の溶解対象物１０１を収容した収容箱７２と、収容箱７２を水平方向に進退移動させる収容箱移動機構７３と、収容箱７２内の溶解対象物１０１を先端部から押し出す押出機構７４とを備えている。
【００４８】
また、ルツボ装置５１の上方における真空容器３の第１覗き窓部８ａには、図２に示すように、湯面高さ検出部６１を溶湯１５と共に撮像して撮像信号を出力する撮像装置７５が設けられている。撮像装置７５は、ＣＣＤカメラ等のカメラ本体７６と、カメラ本体７６の前方に配置されたスリット板７７とを有している。スリット板７７には、カメラ本体７６の撮像領域を湯面高さ検出部６１の周辺に制限するスリットが形成されている。
【００４９】
上記の撮像装置７５および供給機構７１は、図示しない制御装置に接続されている。制御装置は、演算部や記憶部、入出力部等を備えており、半導体基板製造装置１の各機構を個別および連動させながら制御する各種の機能を備えている。具体的には、湯面高さ検出部６１の各段部６１ａにおける撮像信号の明暗に基づいて溶湯１５の湯面高さを検出する機能や、検出された湯面高さが所定の基準高さとなるように、供給機構７１における溶解対象物１０１の供給タイミング及び／又は供給量を制御する機能等を有している。
【００５０】
また、ルツボ装置５１と析出機構１０との間には、溶湯１５から析出機構１０に向かう輻射熱を遮る第１熱遮蔽体７８が設けられている。第１熱遮蔽体７８は、銅製の熱遮蔽板７８ａと、熱遮蔽板７８ａの上面に接合され、熱遮蔽板７８ａを冷却する冷却配管７８ｂとを備えている。熱遮蔽板７８ａには、旋回支持機構４２を挿通させる開口部と、撮像装置７５による湯面高さ検出部６１の撮像を可能にする窓部とが形成されている。これにより、第１熱遮蔽体７８は、析出機構１０に対する輻射熱の直射を極力低減することによって、析出機構１０の過熱を防止するようになっている。さらに、ルツボ装置５１と第１熱遮蔽体７８との間には、旋回支持機構４２への輻射熱の直射を防止するように、第２熱遮蔽体７９が設けられている。
【００５１】
また、ルツボ装置５１から見て析出用基板１４の進行方向の上流側には、予熱機構８１が設けられている。予熱機構８１は、予熱位置Ａの下方に配置された予熱ヒーター８２と、予熱ヒーター８２に着脱可能に接続された電力ケーブル８３と、真空容器３の外部に配置され、電力ケーブル８３を介して予熱用電力を供給する図示しない予熱電源装置とを有している。そして、予熱機構８１は、予熱ヒーター８２に対して析出用基板１４が対向されたときに、この析出用基板１４を所定温度に昇温させることによって、溶湯１５と析出用基板１４との温度差を一定にするようになっている。
【００５２】
一方、ルツボ装置５１から見て析出用基板１４の進行方向の下流側には、上述した引き剥がし機構８５と研磨機構８６とがこの順に配置されている。研磨機構８６は、研磨位置Ｄの斜め下方向に配置されている。研磨機構８６は、析出用基板１４を進入させるように上縁部の一部が開口された収納ボックス８９と、収納ボックス８９内に設けられた研磨機本体９０とを備えている。
【００５３】
研磨機本体９０は、図１１に示すように、析出用基板１４の基板面１４ａが面状に当接される研磨ベルト９１と、研磨ベルト９１を張設した駆動ローラー９２および従動ローラー９３と、駆動ローラー９２の一端部に接続され、研磨ベルト９１を回転駆動させるローラー駆動モータ９４と、ローラー駆動モータ９４を冷却する第４冷却装置９５と、これら部材を支持する研磨支持台９６とを備えている。尚、第４冷却装置９５は、図８の収納容器２５等を有した上述の第１冷却装置２４と同一の部材により同一の冷却機能を発揮するように構成されている。そして、このように構成された研磨機本体９０は、析出用基板１４の基板面１４ａに研磨ベルト９１を面状に当接させながら回転させることによって、基板面１４ａに付着した付着物を除去するようになっている。
【００５４】
上記の構成において、半導体基板製造装置１の動作を通じて引き剥がし機構８５の動作を説明する。
【００５５】
（準備・保全工程）
準備・保全工程は、半導体基板２の生産開始前および生産開始後において、半導体基板製造装置１を生産に適した状態にする場合に実施される。即ち、図２に示すように、ルツボ装置５１の検査やルツボ５２の交換、真空容器３内の各機構の検査等を行う場合には、先ず、開閉扉９が移動されて真空容器３の搬入出部５ａが開口される。そして、電力ケーブル５５がルツボ装置５１から切り離された後、ルツボ搬入出機構５７の各搬送ローラー５６が回転されることによって、ルツボ装置５１が搬入出部５ａを介して機外に搬出される。この後、図示しない検査作業場において、ルツボ装置５１の検査等が実施され、不具合があれば、該当箇所の修理や交換が行われる。
【００５６】
また、ルツボ装置５１の検査中に、図３に示すように、供給機構７１の収容箱７２に収容された溶解対象物１０１の残存量が確認され、適正な量となるように補充される。さらに、オペレータが真空容器３内の状態を目視等により検査し、必要に応じて部品の修理および交換が行われる。
【００５７】
例えばカーボン基板把持装置４３に取り付けられた析出用基板１４に不具合がある場合には、図６及び図７に示すように、ピン部材４６がピン挿通穴４５ｅから抜脱されることによって、旋回支持機構４２の第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃが突設部４５ｄ・４５ｄから切り離される。これにより、縦設部材４２ａ・４２ｃにより析出用基板１４の上面に左右方向に固定されていたチャック部材４５・４５が自由な状態となる。そして、チャック部材４５・４５が左右方向に引き離すように移動されることによって、析出用基板１４がカーボン基板把持装置４３から取り外される。
【００５８】
次に、新たな析出用基板１４が準備され、この析出用基板１４の把持部１４ｃを挟み込むようにチャック部材４５・４５がセットされる。この後、旋回支持機構４２の第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃが突設部４５ｄ・４５ｄ間に挿入され、ピン部材４６がピン挿通穴４５ｅに挿通される。これにより、チャック部材４５・４５が左右方向に固定され、係合部４５ａ・４５ａが把持部１４ｃを把持することによって、析出用基板１４がカーボン基板把持装置４３に取り付けられる。
【００５９】
ここで、カーボン基板把持装置４３に対して析出用基板１４が着脱される場合には、チャック部材４５のピン挿通穴４５ｅとピン部材４６との擦れ合いや、チャック部材４５の係合部４５ａと析出用基板１４との擦れ合いが生じるため、磨耗し易い状態となる。ところが、ピン部材４６やカーボン基板把持装置４３の擦れ合う部分は、硬化層１００により機械的強度が高められている。従って、析出用基板１４の着脱が繰り返して行われた場合でも、ピン部材４６およびカーボン基板把持装置４３が初期の形状を維持するため、ピン部材４６およびカーボン基板把持装置４３を長期間に亘って使用することができる。また、析出用基板１４の着脱時において、ピン部材４６等の一部が破損して欠落することになった場合でも、この落下物が環状溝部４５ｂで受け止められるため、図２の溶湯１５にゴミとして落下することはない。
【００６０】
次に、上記のようにして各機器の検査および交換等が完了すると、図２に示すように、開閉扉９により搬入出部５ａが閉鎖され、真空容器３内の上側収容室６および下側収容室７が内部から密閉される。そして、図示しない真空排気装置が作動されて空気が排気された後、Ａｒガス等の不活性ガスが供給されることによって、外部環境とは異なる処理環境が収容室６・７に形成される。
【００６１】
この後、誘導加熱コイル５３に高周波数の交流電力が供給され、高周波磁界がルツボ５２の周囲に生成される。この結果、図１０に示すように、ルツボ５２の側面壁の表面側に強度の磁界が印加されることによって、側面壁の主に表面側が誘導加熱により加熱され、この表面側の熱量が内側方向に向かって伝導していくことになる。この際、ルツボ５２は、底面壁５２ｃの厚みが平均ルツボ半径と略同等であり且つ側面壁５２ｂの厚みと同等以上に設定されている。これにより、収容部５２ａの側面側と底面側との２方向から大きな熱量が伝達され、この熱量で溶解対象物１０１が均等に加熱される結果、早期に全体が溶解して溶湯１５となる。また、溶湯１５になった後は、この溶湯１５の側面および下面が大きな熱量で加熱され続けられるため、溶湯１５全体が均一な温度に維持される。
【００６２】
また、溶湯１５が形成されると、真空容器３内の収容室６・７が高温になると共に、溶湯１５から高温の輻射熱が放出される。そして、輻射熱の一部は、析出機構１０方向に進行することになるが、析出機構１０の手前に配設された第１熱遮蔽体７８および第２熱遮蔽体７９により進行が遮られるため、析出機構１０に殆んど到達することがない。これにより、析出機構１０は、輻射熱が直射されることによる熱劣化が防止されている。
【００６３】
また、高温化した真空容器３内の収容室６・７には、析出機構１０の駆動装置２３・３５・４０および研磨機構８６のローラー駆動モータ９４が冷却装置２４・３６・４１・９５にそれぞれ収容されることにより冷却されている。この際、図８に示すように、冷却装置２４・３６・４１・９５に使用される冷却媒体には、冷却ガスが使用されている。従って、ガス供給配管２６やガス排出配管２７、収納容器２５等が破損することによって、冷却ガスが収容室６・７に漏洩した場合でも、冷却水が溶湯１５に接触して重大な故障を引き起こすような事態を生じることがない。
【００６４】
（予熱工程）
上記のようにして所望の処理環境下で溶湯１５が形成されることによって、生産の準備が完了すると、図２に示すように、析出機構１０の垂直移動機構１１が水平移動機構１３により予熱位置Ａに水平移動される。そして、旋回機構１２が析出用基板１４を垂下させた姿勢を維持しながら垂直移動機構１１により下降されることによって、析出用基板１４が予熱ヒーター８２に対向される。この後、予熱ヒーター８２に予熱用電力が供給され、予熱ヒーター８２より析出用基板１４が所定の予熱温度となるように加熱される。
【００６５】
（析出工程）
析出用基板１４が所定の予熱温度になると、垂直移動機構１１が析出位置Ｂに移動される。そして、垂直移動機構１１と旋回機構１２と水平移動機構１３とが連動して作動されることによって、回動軸４０ａよりも溶湯１５側に近い旋回中心Ｏを半径とした析出軌跡で析出用基板１４が旋回される。この結果、図５に示すように、析出用基板１４が溶湯１５に浸漬され、析出用基板１４の基板面１４ａに溶湯１５が析出して半導体基板２となり、一定時間の経過後に、半導体基板２が溶湯１５から引き上げられることによって、所定厚みの半導体基板２が形成される。
【００６６】
（引き剥がし工程）
所定厚みの半導体基板２が析出用基板１４の基板面１４ａに形成されると、垂直移動機構１１が引き剥がし位置Ｃに移動される。そして、旋回機構１２が析出用基板１４を垂下させた姿勢から剥離部材８７方向に旋回させることによって、析出用基板１４と半導体基板２との間に剥離部材８７の先端部を進入させる。これにより、析出用基板１４を析出機構１０に装着した状態を維持しながら、半導体基板２を析出用基板１４から引き剥がし機構８５により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板１４を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で析出板を取り外すことができる。このように、半導体基板２が剥離部材８７により強制的に析出用基板１４から引き剥がされると、基板載置台８８のコンベア８８ａ上に載置され、コンベア第８８ｂのローラーを駆動することにより搬送される。そして、図示しない排出口から機外に搬出される。
【００６７】
（湯面制御工程）
上述の析出工程が繰り返されることによって、多数の半導体基板２が生産されると、半導体基板２の生産数に応じた消費量で溶湯１５が減少する。そして、溶湯１５の減少を放置すると、湯面高さが低下する結果、析出用基板１４の浸漬深さが浅くなり、最終的には、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させることができなくなる。そこで、半導体基板２の生産中においては、撮像装置７５によりルツボ５２内の湯面高さ検出部６１が撮像され、撮像信号に基づいて湯面が一定となるように溶解対象物１０１が供給される。
【００６８】
即ち、湯面高さ検出部６１を撮像して得た各段部６１ａの撮像信号が図示しない制御装置に取り込まれ、この制御装置において、撮像信号中の輝度信号成分が抽出される。そして、溶湯１５と湯面高さ検出部６１の各段部６１ａとを判別するように、輝度信号成分が所定の閾値で２値化される。この後、２値化データに基づいて溶湯１５から露出した段部６１ａが求められ、所定の段部６１ａが露出したときに、溶湯１５の湯面高さが許容範囲以下にまで低下したと判定される。そして、この場合には、図３に示すように、供給機構７１から所定量の溶解対象物１０１が押し出されてルツボ５２に投入され、所定の湯面高さに復帰される。
【００６９】
尚、上記のようにしてルツボ５２に溶解対象物１０１が投入されると、湯面が揺動することになるが、仕切り壁６２で上面が区分された第２溶解槽６４に対して溶解対象物１０１が投下されるため、析出用基板１４が浸漬される第１溶解槽６３に対して揺動が伝播することはない。これにより、溶解対象物１０１の投入中においても、半導体基板２の生産を継続することができる。
【００７０】
（研磨工程）
半導体基板２の生産が繰り返されると、析出用基板１４の基板面１４ａに付着物が残留する場合がある。従って、この場合には、垂直移動機構１１が研磨位置Ｄに移動され、析出用基板１４が研磨機構８６の上方に位置される。そして、析出用基板１４が下降され、析出用基板１４の基板面１４ａが研磨ベルト９１に当接されることによって、研磨ベルト９１が回転される。この結果、基板面１４ａの付着物が強制的に擦り落とされ、基板面１４ａが生産当初の状態に回復されることになる。
【００７１】
以上示したように、本実施形態の半導体基板製造装置（析出板製造装置）１は、溶解対象物１０１を析出用基板１４の基板面１４ａに凝固成長させることにより半導体基板（析出板）２を製造する半導体基板製造装置１であって、溶解対象物１０１を溶湯１５とするように加熱しながら収容するルツボ装置５１（溶解炉装置）と、析出用基板１４を溶解対象物１０１の溶湯１５に浸漬させた後、該析出用基板１４を引き上げながらルツボ装置５１の外側方向に移動させる析出機構１０と、外側方向に移動される析出用基板１４の全体がルツボ装置５１の上方から外れた引き剥がし位置Ｃに到達したときに、該析出用基板１４の基板面１４ａから半導体基板２を引き剥がす引き剥がし機構８５とを有するものである。これにより、上記の構成によると、析出用基板１４を析出機構１０に装着した状態を維持しながら、半導体基板２を析出用基板１４から引き剥がし機構８５により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板１４を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で半導体基板２を取り外すことができる。また、半導体基板２の取り外し作業がルツボ装置５１の上方から外れた引き剥がし位置Ｃで行われるため、引き剥がしを失敗したり、搬出中に半導体基板２を脱落させることがあっても、溶湯１５内に半導体基板２が落下して重大な故障を引き起こすこともない。
【００７２】
尚、本実施形態においては、析出機構は、垂直移動機構と旋回機構と水平移動機構とを備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、析出用基板を溶解対象物の溶湯中に浸漬させた後、析出用基板を引き上げながら溶解炉装置の外側に移動させることが可能なものであればよい。
【００７３】
また、本実施形態の半導体基板製造装置１は、引き剥がし機構８５は、析出用基板１４と半導体基板２との間に剥離部材８７を進入させて引き剥がすものである。これにより、搬送される析出用基板と析出板の間に部材が進入可能な位置に予め引き剥がし機構を設置するのみで、析出機構の作動により析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。また、析出用基板に対して部材が適切な勢いで進退可能なものとし、確実に引き剥がされるものとすることも可能である。
【００７４】
尚、本実施形態においては、半導体基板２を剥離部材８７により引き剥がす場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図１２に示すように、析出用基板１４を衝打したときの衝撃力で半導体基板２を引き剥がす引き剥がし機構１８５であってもよい。引き剥がし機構１８５は、析出用基板１４を衝打する衝打機構１８７と、下側収容室７内に設置された基板載置台８８とを備えている。衝打機構１８７は、設置台１８７ａに設置されたシリンダ１８７ｃ内に、衝打部１８７ｂが析出用基板１４に向かって進退可能に設けられている。衝打部１８７ｂは、図示しない制御装置に接続されている。析出用基板１４が引き剥がし位置Ｃにきた時に析出用基板１４を衝打し、その衝撃力により半導体基板２を引き剥がし落下させる。これにより、引き剥がし機構１８５を、析出用基板１４に対して衝打するように１方向に進退可能に制御するのみで、析出用基板１４から半導体基板２を引き剥がすことが可能である。
【００７５】
また、図１３に示すように、析出用基板２１４の基板面２１４ａに一端が開口された通気穴２１４ｄと、通気穴２１４ｄの他端に接続され、該通気穴２１４ｄに剥離用ガスを送給可能なガス送給装置とを有する引き剥がし機構２８５であってもよい。これにより、ガス送給装置からガスを送給することにより、析出用基板２１４と半導体基板２との間に間隙を形成し、半導体基板２を確実に析出用基板２１４から引き剥がすことができる。また、析出用基板２１４の基板面２１４ａに開口された通気穴２１４ｄを満遍なく設けたり、通気穴２１４ｄからのガスの供給を勢いのあるものとしたりすることで、溶解対象物が析出用基板２１４に付着して残らないように調節することが可能である。
【００７６】
また、図１４に示すように、上面に吸引穴３８７ｄの一端が開口するように形成された吸引部材３８７ｃと、吸引部材３８７ｃの吸引穴３８７ｄの他端に接続され、該吸引穴３７８ｄからガスを排気可能なガス排気装置と、吸引部材３８７ｃを析出用基板１４の基板面１４ａに対して当接可能に昇降させる回転部材３８７ｂ（吸引部材昇降機）とを有するものであってもよい。尚、回転部材３８７ｂは、設置台３８７ａに設置され、回転可能に支持されている。回転部材３８７ｂは図示しない制御装置に接続されており、析出用基板１４が引き剥がし位置にくると回転部材３８７ｂは回転され、吸引部材３８７ｃは析出用基板１４に当接される。これにより、回転部材３８７ｂ（吸引部材昇降機）により吸引部材３８７ｃを析出用基板１４の基板面１４ａに当接させて、吸引部材３８７ｃの吸引穴３８７ｄからガスを排気させることにより、半導体基板２を吸引部材３８７ｃに吸着させ析出板１４から引き剥がすことができる。
【００７７】
また、本実施形態の半導体基板製造装置１は、析出機構１０は、少なくとも引き剥がし位置Ｃまでは析出用基板１４を斜め上方に傾斜した姿勢で引き上げるように設定されており、析出用基板１４は、傾斜した姿勢のときに、傾斜部１４ｂが垂直となるように形成されている。これにより、析出用基板１４が溶湯１５から傾斜した姿勢で引き上げられる作動に伴い析出板が引き剥がされるため、析出用基板１４が長い距離を移動することなく半導体基板２を得ることができる。また、析出用基板１４が傾斜した姿勢のときに、傾斜面（前面）１４ｂが垂直となるようにされているので、水平方向からの剥離部材８７の進入が容易で確実なものとなる。
【００７８】
尚、本実施形態においては、析出用基板１４が傾斜面１４ｂを有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、析出用基板は必ずしも傾斜面を有するものでなくてもよい。例えば、析出用基板１４が傾斜面を有さない場合、析出用基板１４が溶湯から引き上げられ、水平な姿勢にされてから剥離部材を進入させるとよい。
【００７９】
また、本実施形態の半導体基板製造装置１は、析出用基板１４から引き剥がされた半導体基板２を受け止めて装置外に搬出する基板載置台８８（析出板搬出装置）を有する。これにより、半導体基板２は引き剥がされた直後に基板載置台８８により確実に受け止められ装置外に搬出されるため、落下等して破損等の不具合が発生することがない。
【００８０】
尚、本実施形態においては、析出板搬出装置は、コンベア８８ａ上に製造された半導体基板２を載置して搬出する場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、引き剥がし機構によって引き剥がされた半導体基板を受け止め、搬出可能なものであればよい。例えば、容器の中に製造された半導体基板を載置し、その容器を搬送するものであってもよい。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、析出用基板を析出機構に装着した状態を維持しながら、析出板を析出用基板から引き剥がし機構により引き剥がして回収することができる。従って、従来のような析出機構に対して析出用基板を着脱するための着脱機構が不要であるため、簡易な構成で析出板を取り外すことができる。また、析出板の取り外し作業が溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置で行われるため、引き剥がしを失敗したり、搬出中に析出板を脱落させることがあっても、溶湯内に析出板が落下して重大な故障を引き起こすこともない。
【００８２】
また、搬送される析出用基板と析出板の間に部材が進入可能な位置に予め引き剥がし機構を設置するのみで、析出機構の作動により析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。また、析出用基板に対して部材が適切な勢いで進退可能なものとし、確実に引き剥がされるものとすることも可能である。
【００８３】
請求項２の発明によると、引き剥がし機構を、析出用基板に対して衝打するように１方向に進退可能に制御するのみで、析出用基板から析出板を引き剥がすことが可能である。
【００８４】
請求項３の発明によると、析出用基板が溶湯から傾斜した姿勢で引き上げられる作動に伴い析出板が引き剥がされるため、析出用基板が長い距離を移動することなく析出板を得ることができる。また、析出用基板が傾斜した姿勢のときに、前面が垂直となるようにされているので、水平方向からの部材の進入又は衝打が容易で確実なものとなる。
【００８５】
請求項４の発明によると、ガス送給装置からガスを送給することにより、析出用基板と析出板との間に間隙を形成し、析出板を確実に析出用基板から引き剥がすことができる。また、析出用基板の基板面に開口された通気穴を満遍なく設けたり、通気穴からのガスの供給を勢いのあるものとしたりすることで、溶解対象物が析出用基板に付着して残らないように調節することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【図２】半導体基板製造装置を正面視した場合における概略構成図である。
【図３】半導体基板製造装置を側面視した場合における概略構成図である。
【図４】カーボン基板把持装置の斜視図である。
【図５】析出用基板が溶湯に浸漬する状態を示す説明図である。
【図６】カーボン基板把持装置の斜視図である。
【図７】カーボン基板把持装置の分解斜視図である。
【図８】第１冷却装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】溶湯の収容状態を示す斜視図である。
【図１０】ルツボの熱伝導の状態を示す説明図である。
【図１１】研磨機本体の斜視図である。
【図１２】他の引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【図１３】他の引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【図１４】他の引き剥がし機構の引き剥がし状態を示す説明図である。
【符号の説明】
２ 半導体基板（析出板）
１４ 析出用基板
１４ａ 基板面
４３ 把持装置
８５ 引き剥がし機構
８７ 剥離部材
８８ 基板載置台
８８ａ コンベア
８８ｂ コンベア台
Claims (4)
- 溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、
前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、
前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、
前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構と
を有し、
前記引き剥がし機構は、剥離部材の先端部を前記析出板の外周側から前記析出用基板と前記析出板との間に進入させて引き剥がすことを特徴とする析出板製造装置。 - 溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、
前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、
前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、
前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構と
を有し、
前記引き剥がし機構は、前記析出用基板を衝打したときの衝撃力で前記析出板を引き剥がすことを特徴とする析出板製造装置。 - 前記析出機構は、少なくとも前記引き剥がし位置までは前記析出用基板を斜め上方に傾斜した姿勢で引き上げるように設定されており、
前記析出用基板は、前記傾斜した姿勢のときに、前面が垂直となるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の析出板製造装置。 - 溶解対象物を析出用基板の基板面に凝固成長させることにより析出板を製造する析出板製造装置であって、
前記溶解対象物を溶湯とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、
前記析出用基板を前記溶解対象物の溶湯に浸漬させた後、該析出用基板を引き上げながら前記溶解炉装置の外側方向に移動させる析出機構と、
前記外側方向に移動される析出用基板の全体が前記溶解炉装置の上方から外れた引き剥がし位置に到達したときに、該析出用基板の基板面から析出板を引き剥がす引き剥がし機構と
を有し、
前記引き剥がし機構は、
前記析出用基板の基板面に一端が開口された通気穴と、
前記通気穴の他端に接続され、該通気穴に剥離用ガスを送給可能なガス送給装置と
を有することを特徴とする析出板製造装置。
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