JP4123777B2 - Precipitation plate manufacturing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部環境とは異なる処理環境下で溶解対象物を溶湯とし、該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って、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、析出用基板の析出条件を同じとする析出用基板製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば半導体基板を製造する場合のように、加熱溶融された溶解対象物に対して析出処理を施して目的とする析出板を製造する場合には、通常、外部環境とは異なる処理環境を出現させる真空容器と、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、析出用基板を溶湯に浸漬させて引き上げる析出機構とを備えた析出板製造装置が使用される。そして、従来、上記の析出板製造装置を用いて所定厚の析出板を製造する場合には、真空容器内に外部環境とは異なる処理環境を出現させ、この処理環境下で溶解対象物を加熱溶融して溶湯とする。この後、溶湯に析出用基板を浸漬させ、基板面に溶解対象物を析出させて凝固成長させ、所定の浸漬時間が経過した後に溶湯から引き上げることによって、所定厚の析出板を基板面に生成させる処理が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、溶湯に対する浸漬時間を所定時間に設定することより所定厚の析出板を製造する構成では、析出板が一定の時間間隔(サイクルタイム)ごとに繰り返して製造されるときには各析出板の厚みの変動幅が小さなものであるが、例えば溶解対象物の補給等が必要となって製造のサイクルタイムが不規則になったような場合、各析出板の厚みの変動幅が無視できない程に大きなものになるという問題がある。また、一定のサイクルタイムで製造される場合においても、析出板内の厚み分布が不均一になり易いという問題もある。
【0004】
そこで、本発明者らは、析出板の厚みや厚み分布の変動要因を調査および検討した結果、析出用基板が溶湯に浸漬するときの基板面の温度および温度分布が溶解対象物の凝固成長の速度に大きく関係しており、凝固成長の速度と浸漬時間との積算により析出板の厚みおよび厚み分布が決定されるため、凝固成長の速度を析出用基板間および基板面内で一定にすることが必要であることを見出した。
【0005】
従って、本発明は、析出用基板が溶湯に浸漬するときの基板面の温度および温度分布を常に一定にした析出条件で析出板を得ることのできる析出板製造装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の析出板製造装置は、密閉状態にされた処理室で溶解対象物を溶湯とし、該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って、シート状の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に浸漬させて引き上げる析出機構と、浸漬前の前記析出用基板に対する温度調整装置とを備え、前記温度調節装置は、前記析出用基板の基板面に当接自在な予熱板と、この予熱板を所定温度とする温度調整機構とを有してなることを特徴とするものである。
【0007】
上記の構成によると、析出用基板が溶解対象物の溶湯中に浸漬する前に予熱板を用いて予熱されるため、所定温度に全面的に均一に予熱される。この結果、確実に、精度高く、全面に渡って同じ温度差および温度分布である析出条件の析出板を得ることができる。また、1枚毎に所定温度に設定することで、一枚毎に析出条件の同じ析出板を製造することができる。
【0008】
請求項2に記載の析出板製造装置は、請求項1において、前記析出用基板は、一枚の板を連続して使用することを特徴とするものである。
【0009】
上記の構成によると、同一の析出用基板を用いて繰返し析出板の製造を行う場合でも、一回の浸漬毎に所定温度とし、一枚毎の析出板の析出条件を同じものとすることができる。尚、析出用基板が非常に高温となっている場合は、一旦冷却して予熱を行うことが好ましい。
【0010】
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、前記析出用基板と前記予熱板とは同材質であることを特徴とするものである。
【0011】
上記の構成によると、析出用基板と予熱板とが同材質であるため、確実に予熱板の前面を均一な温度とすることができ、析出用基板を均一に予熱することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1ないし図10に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る駆動源の冷却装置は、図1に示すように、Siを主成分とするシート状の半導体基板2を製造する半導体基板製造装置1(析出用基板製造装置)に搭載されている。尚、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101を加熱溶融して溶湯とし、この溶解対象物101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101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。
【0013】
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〜8cが幅方向に形成されており、これらの覗き窓部8a〜8c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2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。
【0014】
また、下側タンク部5の一方の側面壁には、図1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。
【0015】
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。
【0016】
水平搬送部16は、図2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。
【0017】
上記の水平搬送部16の一端部には、図1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。
【0018】
予熱機構81は、図1に示すように、上記のルツボ装置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に設けられたカーボン製の予熱板84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(温度調整機構)。そして、予熱機構81は、予熱電力を供給して予熱板84を昇温させ析出用基板14に当接させることで、析出用基板14を所定温度に昇温させることができ、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。
【0019】
また、上記の析出用基板14は、図3および図4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(反基板面14a)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。具体的には、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。
【0020】
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。
【0021】
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5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。
【0022】
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6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。
【0023】
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。
【0024】
また、第1冷却装置24は、図7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。
【0025】
一方、図1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2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。
【0026】
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。また、第2冷却装置36は、図7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。
【0027】
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。
【0028】
上記の第3冷却装置41は、垂直駆動部31と同様に、図7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。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。
【0029】
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。
【0030】
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および旋回機構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。
【0031】
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8に示すように、ルツボ装置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。
【0032】
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9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。
【0033】
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。
【0034】
また、ルツボ52の収容部52a内には、図8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。
【0035】
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。
【0036】
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1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。
【0037】
上記のルツボ装置51の上方には、図2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。
【0038】
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1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。
【0039】
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の供給タイミングおよび/または供給量を制御する機能等を有している。
【0040】
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。
【0041】
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、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。引き剥がし機構85は、引き剥がし位置Cの下方に配置されており、析出用基板14と半導体基板2との間に進入する剥離部材87と、剥離部材87により引き剥がされて落下した半導体基板2を受け止める基板載置台88とを備えている。
【0042】
また、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。研磨機本体90は、図10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7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。
【0043】
上記の構成において、半導体基板製造装置1の動作を通じて予熱機構81の動作を説明する。
【0044】
(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1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。
【0045】
また、ルツボ装置51の検査中に、図2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。
【0046】
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5および図6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。
【0047】
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。
【0048】
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1の溶湯15にゴミとして落下することはない。
【0049】
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1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。
【0050】
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9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。
【0051】
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。
【0052】
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7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。
【0053】
(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1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に設けられた予熱板84に対向して当接される。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より予熱板84が昇温され、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。この際、予熱板84には温度センサ(図示しない)が設けられており、予熱板84は所定温度に設定される。そして、予め所定温度に設定された予熱板84に析出用基板14が当接された経時時間で、間接的に析出用基板14の基板面14aの温度は検知される。尚、予熱用電力は常時供給されていても良いし、予熱板84の温度を検知することによって必要な時のみ供給されるものであってもよい。
【0054】
(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4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。
【0055】
この時、基板面14aの温度によって、溶解対象物101の凝固成長速度が決まる。即ち、基板面14aの温度が低く溶湯15との温度差が大きければ凝固成長速度は速くなり、基板面14aの温度が高く溶湯15との温度差が小さければ凝固成長速度は遅くなる。このように凝固成長速度が異なると溶解対象物101の結晶の精度や厚みが異なってくる。例えば、溶解対象物101の凝固成長速度が遅いと、溶解対象101の結晶は格子欠陥の少ないものとなり品質は安定する。そのため、基板面14a上で温度分布が存在すると、半導体基板2の面内で品質にバラツキのあるものとなってしまうが、先程の予熱工程により析出用基板14の基板面14aは全体的に均一な温度分布とされているため、本工程で全体に均一な品質である半導体基板2を得ることができる。また、一定のサイクルタイムで製造されない場合においても、析出条件を同じとし、同精度の半導体基板2を得ることができる。
【0056】
(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を進入させる。これにより、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から引き剥がされて基板載置台88に載置され、所定枚数の半導体基板2が得られた後、図示しない排出口から一括して機外に搬出される。
【0057】
(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。
【0058】
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2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。
【0059】
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。
【0060】
(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。
【0061】
以上のように、本実施形態の予熱機構81は、図1に示すように、密閉状態にされた処理室6、7で溶解対象物101を溶湯15とし、該溶解対象物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って、シート状の半導体基板2(析出板)を製造する反相対基板製造装置1(析出板製造装置)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に浸漬させて引き上げる析出機構10と、浸漬前の析出用基板14に対する予熱機構81とを備え、予熱機構81は、析出用基板14の基板面14aに当接自在な予熱板84と、この予熱板84を所定温度とする温度調整機構82、83とを有してなる。これにより、析出用基板14は溶解対象物101の溶湯15中に浸漬する前に予熱板84を用いて予熱されるため、所定温度に全面的に均一に予熱され、確実に、精度高く、全面に渡って同じ析出条件の析出板を得ることができる。また、1枚毎に所定温度に設定することで、一枚毎に析出条件の同じ半導体基板2(析出板)を製造することができる。
【0062】
尚、本実施形態においては、予熱板は、電力ケーブルと予熱ヒーターにより予熱されるもの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、予熱板が全面的に均一に所定温度にされるものであれば、どのような予熱手段であってもよい。
【0063】
また、本実施形態では、析出用基板14は、一枚の板を連続して使用することとした。これにより、同一の析出用基板14を用いて繰返し半導体基板2(析出板)の製造を行う場合でも、一回の浸漬毎に所定温度とし、一枚毎の半導体基板2の析出条件を同じものとすることができる。尚、半導体基板2が非常に高温となっている場合は、一旦冷却して予熱を行うことが好ましい。
【0064】
尚、本実施形態においては、一枚の板を連続して析出用基板として用いることができる析出板製造装置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、析出機構が往復することなく、複数の析出用基板を一方方向に搬送することで析出板を製造する析出板製造装置であってもよい。
【0065】
また、本実施形態では、析出用基板14と予熱板84とは同材質であることとした。これにより、確実に予熱板84の前面を均一な温度とすることができ、析出用基板14を均一に予熱することができる。
【0066】
尚、本実施形態においては、析出用基板と予熱板とを同じ材質のものとした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、全面的に均一に所定温度にされるものであれば、析出用基板と同材質によるものでなくてもよい。
【0067】
【発明の効果】
請求項1の発明によると、析出用基板は溶解対象物の溶湯中に浸漬する前に予熱板を用いて予熱されるため、所定温度に全面的に均一に予熱され、確実に、精度高く、全面に渡って同じ析出条件の析出板を得ることができる。また、1枚毎に所定温度に設定することで、一枚毎に析出条件の同じ析出板を製造することができる。
【0068】
請求項2の発明によると、同一の析出用基板を用いて繰返し析出板の製造を行う場合でも、一回の浸漬毎に所定温度とし、一枚毎の析出板の析出条件を同じものとすることができる。尚、析出用基板が非常に高温となっている場合は、一旦冷却して予熱を行うことが好ましい。
【0069】
請求項3の発明によると、析出用基板と予熱板とが同材質であるため、確実に予熱板の前面を均一な温度とすることができ、析出用基板を均一に予熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】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3】カーボン基板把持装置の斜視図である。
【図4】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5】カーボン基板把持装置の斜視図である。
【図6】カーボン基板把持装置の分解斜視図である。
【図7】第1冷却装置の概略構成を示す説明図である。
【図8】溶湯の収容状態を示す斜視図である。
【図9】ルツボの熱伝導の状態を示す説明図である。
【図10】研磨機本体の斜視図である。
【符号の説明】
1 半導体基板製造装置
2 半導体基板
3 真空容器
4 上側タンク部
5 下側タンク部
6 上側収容室
9 開閉扉
10 析出機構
11 垂直移動機構
12 旋回機構
13 水平移動機構
14 析出用基板
15 溶湯
23 水平駆動装置
24 第1冷却装置
28 ガス供給機
30 垂直搬送部
31 垂直駆動部
36 第2冷却装置
40 回動駆動装置
41 第3冷却装置
42 旋回支持機構
43 カーボン基板把持装置
44 チャック機構
45 チャック部材
46 ピン部材
51 ルツボ装置
52 ルツボ
57 ルツボ搬入出機構
61 湯面高さ検出部
62 仕切り壁
75 撮像装置
76 カメラ本体
78 第1熱遮蔽体
79 第2熱遮蔽体
81 予熱機構
82 予熱ヒーター
83 電力ケーブル
84 予熱板
86 研磨機構
95 第4冷却装置
96 研磨支持台
100 硬化層
101 溶解対象物
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deposition plate manufacturing apparatus that manufactures a sheet-like deposition plate by using a melting target object as a molten metal in a processing environment different from the external environment, and solidifying and growing the dissolution target object on the substrate surface of the deposition substrate. In particular, the present invention relates to a deposition substrate manufacturing apparatus in which the deposition conditions of the deposition substrate are the same.
[0002]
[Prior art]
For example, when a target deposition plate is manufactured by subjecting a melted object to be heated and melted, such as when manufacturing a semiconductor substrate, a processing environment different from the external environment usually appears. A deposition plate manufacturing apparatus is used that includes a vacuum vessel, a melting furnace apparatus that accommodates the object to be melted while heating it as a molten metal, and a deposition mechanism that immerses and raises the deposition substrate in the molten metal. Conventionally, when a predetermined thickness of a precipitation plate is manufactured using the above-described precipitation plate manufacturing apparatus, a processing environment different from the external environment appears in the vacuum vessel, and the object to be melted is heated in this processing environment. Melt to make molten metal. After this, the deposition substrate is immersed in the molten metal, the object to be melted is deposited on the substrate surface, solidified and grown, and after a predetermined immersion time has elapsed, a precipitation plate having a predetermined thickness is generated on the substrate surface. Processing is performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the deposition plate is manufactured repeatedly at a certain time interval (cycle time) in the configuration in which the deposition plate having a predetermined thickness is manufactured by setting the immersion time in the molten metal to a predetermined time as in the conventional case described above. Although the fluctuation range of the thickness of each precipitation plate is small, for example, when the manufacturing cycle time becomes irregular due to the need to replenish the object to be dissolved, the fluctuation range of the thickness of each precipitation plate is There is a problem that it becomes too big to ignore. Further, even in the case of manufacturing with a constant cycle time, there is a problem that the thickness distribution in the precipitation plate tends to be non-uniform.
[0004]
Therefore, as a result of investigating and examining the variation factors of the thickness and thickness distribution of the precipitation plate, the present inventors have found that the temperature and temperature distribution of the substrate surface when the precipitation substrate is immersed in the molten metal indicate the solidification growth of the object to be melted. Since the thickness and thickness distribution of the precipitation plate are determined by integrating the solidification growth rate and the immersion time, the solidification growth rate must be constant between the precipitation substrates and within the substrate surface. Found that is necessary.
[0005]
Accordingly, the present invention provides a deposition plate manufacturing apparatus capable of obtaining a deposition plate under deposition conditions in which the temperature and temperature distribution on the substrate surface when the deposition substrate is immersed in the molten metal are always constant.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the deposition plate manufacturing apparatus according to claim 1 uses a molten object as a molten metal in a sealed processing chamber, and solidifies and grows the molten object on the substrate surface of the deposition substrate. A deposition plate manufacturing apparatus for manufacturing a sheet-shaped deposition plate by immersing the deposition substrate in the melting target object and a melting furnace apparatus that accommodates the melting target object while heating the molten target object as a molten metal A deposition mechanism for pulling up and a temperature adjusting device for the deposition substrate before immersion, the temperature adjusting device comprising a preheating plate that can freely contact the substrate surface of the deposition substrate, and the preheating plate at a predetermined temperature. And a temperature adjusting mechanism.
[0007]
According to the above configuration, since the deposition substrate is preheated using the preheating plate before being immersed in the melt of the object to be melted, it is preheated uniformly to a predetermined temperature. As a result, it is possible to reliably obtain a precipitation plate with high accuracy and with the same temperature difference and temperature distribution over the entire surface. Moreover, the precipitation plate | board with the same precipitation conditions can be manufactured for every sheet | seat by setting to predetermined temperature for every sheet | seat.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the deposition plate manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the deposition substrate uses a single plate continuously.
[0009]
According to the above configuration, even when the same precipitation substrate is used to repeatedly produce a precipitation plate, the temperature is set to a predetermined temperature for each immersion, and the precipitation conditions for each precipitation plate may be the same. it can. When the deposition substrate is very hot, it is preferable to cool and preheat once.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the deposition plate manufacturing apparatus according to the first or second aspect, wherein the deposition substrate and the preheating plate are made of the same material.
[0011]
According to said structure, since the board | substrate for precipitation and the preheating board are the same materials, the front surface of a preheating board can be reliably made into uniform temperature, and the board | substrate for precipitation can be preheated uniformly.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the driving source cooling apparatus according to the present embodiment is mounted on a semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 (deposition substrate manufacturing apparatus) that manufactures a sheet-like semiconductor substrate 2 containing Si as a main component. ing. The semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is a kind of precipitation plate manufacturing apparatus, and the precipitation plate manufacturing apparatus heats and melts a melting object 101 such as a semiconductor material or a metal material in a sealed processing chamber to form a molten metal. The apparatus which manufactures this melt | dissolution target object 101 so that it may become a sheet-like precipitation plate. Moreover, as the melt | dissolution target object 101, metal materials, such as iron and titanium other than semiconductor materials, such as Si, can be mentioned.
[0013]
The semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 includes a double-walled vacuum vessel 3 capable of isolating the inside from an external environment in a sealed state. The vacuum vessel 3 includes a cylindrical upper tank portion 4 that forms the upper storage chamber 6, and a lower tank portion that is provided in the lower portion of the upper tank portion 4 and forms a lower storage chamber 7 that communicates with the upper storage chamber 6. 5. First to fourth observation window portions 8a to 8c are formed in the width direction at the center of the upper surface of the upper tank portion 4, and these observation window portions 8a to 8c are formed in the upper accommodation chamber 6 and the lower accommodation chamber. 7 is visible over the entire width of the upper tank 4. As shown in FIG. 2, a fifth viewing window portion 8 e is formed at one end portion of the upper tank portion 4. The fifth viewing window portion 8 e makes the upper storage chamber 6 and the lower storage chamber 7 visible through the entire length of the upper tank portion 4.
[0014]
Further, as shown in FIG. 1, a loading / unloading portion 5 a is opened on one side wall of the lower tank portion 5. The carry-in / out section 5 a can be opened and closed by an opening / closing door 9 that moves forward and backward in the longitudinal direction (perpendicular to the paper surface) of the upper tank section 4. The vacuum vessel 3 thus configured is connected to a gas supply device (not shown) that supplies an inert gas such as Ar gas and a vacuum exhaust device (not shown) that exhausts the air in the two storage chambers 6 and 7. Yes. These apparatuses are configured to cause a processing environment different from the external environment to appear in the two storage chambers 6 and 7 by supplying an inert gas while reducing both the storage chambers 6 and 7 of the vacuum vessel 3 to a predetermined pressure. It has become.
[0015]
A deposition mechanism 10 for dipping the deposition substrate 14 in the molten metal 15 and pulling it up is provided at a substantially central portion of the two storage chambers 6 and 7. The deposition mechanism 10 includes a horizontal movement mechanism 13, a vertical movement mechanism 11 that can be moved horizontally by the horizontal movement mechanism 13, and a turning mechanism 12 that can be moved up and down by the vertical movement mechanism 11. The horizontal movement mechanism 13 includes a horizontal transfer unit 16 that is disposed in the horizontal direction and has a movable range set between both ends of the upper storage chamber 6, and a horizontal drive unit 17 provided at one end of the horizontal transfer unit 16. is doing.
[0016]
As shown in FIG. 2, the horizontal conveyance unit 16 advances and retracts a screw shaft member 18 having a screw groove formed on the entire peripheral surface, a block member 19 screwed into the screw shaft member 18, and a lower surface of the block member 19. A rail member 20 that is movably supported and a connecting member 21 that is provided on the upper surface of the block member 19 and is connected to the vertical moving mechanism 11 are provided. Moreover, the horizontal conveyance part 16 is provided with the cover member 22 provided so that the upper surface of these members 18-19 may be covered. The cover member 22 prevents dust that is scattered from the molten metal 15 and the like from floating on the members 18 to 19.
[0017]
As shown in FIG. 1, a horizontal driving unit 17 is connected to one end of the horizontal transport unit 16. The horizontal drive unit 17 includes a horizontal drive device 23 such as a servo motor that can rotate forward and reverse at an arbitrary rotation speed and can be stopped with a predetermined holding force, and a first cooling device 24 that cools the horizontal drive device 23. Have. The horizontal driving device 23 is connected to one end portion of the screw shaft member 18, and rotates the screw shaft member 18 forward and backward to bring the vertical movement mechanism 11 to an arbitrary position in the horizontal direction via the block member 19 and the like. It is movable.
[0018]
As shown in FIG. 1, the preheating mechanism 81 is provided on the upstream side in the traveling direction of the deposition substrate 14 when viewed from the crucible device 51. The preheating mechanism 81 includes a preheating heater 82 disposed below the preheating position A, a carbon preheating plate 84 provided in the preheating heater 82, a power cable 83 detachably connected to the preheating heater 82, a vacuum It has a preheating power supply device (not shown) that is disposed outside the container 3 and supplies preheating power via the power cable 83 (temperature adjustment mechanism). The preheating mechanism 81 can supply the preheating power to raise the temperature of the preheating plate 84 and bring it into contact with the deposition substrate 14, thereby raising the temperature of the deposition substrate 14 to a predetermined temperature. The temperature difference with the substrate 14 is made constant.
[0019]
Further, the deposition substrate 14 is made of carbon as shown in FIGS. 3 and 4. The deposition substrate 14 includes a substrate surface 14a composed of a lower surface on which the semiconductor substrate 2 is deposited, inclined portions 14b formed on the upstream and downstream sides in the traveling direction, and an upper surface (anti-substrate) of the deposition substrate 14. And a gripping portion 14c formed on the surface 14a). The inclined portion 14b is inclined from the substrate surface 14a to the upper surface side so that both end portions of the substrate surface 14a are located inside the both end portions of the upper surface. Specifically, the inclined portion 14b is set so that the inclination angle θ 2 with respect to the substrate surface 14a is larger than the immersion angle θ 1 with respect to the molten metal 15, and the end portion of the semiconductor substrate 2 is set at both end portions of the upper surface. It is designed to be positioned inside the traveling direction.
[0020]
In addition, the gripping portion 14 c formed on the upper surface of the deposition substrate 14 has a cross section formed in an inverted trapezoidal shape and constitutes a part of the carbon substrate gripping device 43. The carbon substrate gripping device 43 includes a chuck mechanism 44 that detachably holds the gripping portion 14c. The chuck mechanism 44 includes chuck members 45 and 45 symmetrically. Each chuck member 45, 45 includes an engaging portion 45a formed on the lower surface so as to engage with the gripping portion 14c, and an annular groove portion 45b formed along four sides of the upper surface so as to receive a fallen object such as dust. The suspension portion 45c is surrounded by an annular groove 45b.
[0021]
Two projecting portions 45d and 45d are arranged opposite to each other on the upper surface of the suspension portion 45c. Pin insertion holes 45e and 45e are formed at the center of both projecting portions 45d and 45d. As shown in FIG. 5, the vertical members 42 a and 42 b of the turning support mechanism 42 are fitted between the projecting portions 45 d and 45 d. A carbon pin member 46 is removably inserted into the pin insertion holes 45e and 45e, and the pin member 46 connects the vertical members 42a and 42b to the chuck mechanism 44. It is designed to be connected.
[0022]
The pin member 46 is formed to be shorter than the projected area on the deposition side of the chuck member 45 so as to avoid direct radiation of radiant heat from the molten metal 15. Further, as shown in FIG. 6, a hardened layer 100 is formed on the surface of the pin member 46, and the pin member 46 has a mechanical strength of the surface that is increased by the hardened layer 100. Wear when attaching to and detaching from the pin insertion hole 45e is reduced. On the other hand, in the chuck member 45, the hardened layer 100 is formed on the pin insertion hole 45 e that contacts the pin member 46, the engaging portion 45 a that contacts the deposition substrate 14, and the lower surface. Further, the mechanical strength of the contact surface of the chuck member 45 is increased by the hardened layer 100, so that wear when the pin member 46 is attached and detached and when the deposition substrate 14 is gripped is reduced.
[0023]
In addition, as a formation method of the hardened layer 100, the hardening process which coats a SiC film with surface treatment methods, such as plasma CVD and ion plating, can be mentioned. Further, the hardened layer 100 may be formed on the entire surface of the chuck member 45. In this case, since the entire mechanical strength of the chuck member 45 can be increased, the operator carries the chuck member 45. Even when an impact is applied, it is difficult to break.
[0024]
Further, as shown in FIG. 7, the first cooling device 24 includes a storage container 25 that stores the horizontal drive device 23 so as to be isolated from the processing environment of the lower storage chamber 7, and a storage container 25 from the outside of the vacuum container 3. A gas supply pipe 26 for supplying a cooling gas to one end side of the inside and a gas discharge pipe 27 for discharging the cooling gas from the other end side of the storage container 25 to the outside of the vacuum container 3 are provided. A gas supply unit 28 is connected to the gas supply line 26, and the gas supply unit 28 forcibly supplies the cooling gas into the storage container 25, thereby reducing the ambient temperature of the horizontal drive device 23 to a predetermined temperature or less. To maintain. The cooling gas may be an inert gas such as Ar gas or nitrogen gas, or air. Further, instead of the gas supply device 28, a gas cylinder containing a high-pressure cooling gas may be used.
[0025]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the vertical movement mechanism 11 includes a vertical conveyance unit 30 arranged in the vertical direction and a vertical drive unit 31 provided at the upper end of the vertical conveyance unit 30. As shown in FIG. 2, the vertical conveyance unit 30 includes substantially the same constituent members as the horizontal movement mechanism 13 described above, and includes a screw shaft member 32 having a screw groove formed on the entire peripheral surface, and a screw shaft member 32. And a rail member 34 that supports the lower surface (right surface in the drawing) of the block member 33 so as to be movable up and down.
[0026]
A vertical drive unit 31 is connected to the upper end of the vertical transport unit 30. The vertical drive unit 31 includes a vertical drive device 35 such as a servomotor that can rotate forward and reverse at an arbitrary rotation speed and can be stopped with a predetermined holding force, and a second cooling device 36 that cools the vertical drive device 35. Have. The vertical drive device 35 is connected to the upper end portion of the screw shaft member 32. By rotating the screw shaft member 32 forward and backward, the swivel mechanism 12 is moved to an arbitrary height position in the vertical direction via the block member 33 and the like. It is possible to move to. Moreover, the 2nd cooling device 36 is comprised so that the same cooling function may be exhibited with the same member as the above-mentioned 1st cooling device 24 which has the storage container 25 etc. of FIG.
[0027]
The swivel mechanism 12 that is moved up and down by the vertical movement mechanism 11 includes a connection support body 38 having one end surface connected to the block member 33 and a rotation drive unit 39 connected to the other end surface of the connection support body 38. is doing. The rotation drive unit 39 can rotate forward and backward at an arbitrary rotation speed and can be stopped with a predetermined holding force. A rotation drive device 40 such as a servo motor, and a third cooling device that cools the rotation drive device 40. 41.
[0028]
The third cooling device 41 is configured to exhibit the same cooling function by the same member as the first cooling device 24 having the storage container 25 of FIG. ing. In the rotation drive device 40 in the third cooling device 41, the distal end portion of the rotation shaft 40 a is disposed in the connection support 38. An upper end portion of a first vertical member 42a arranged in the up-down direction is fixed to the distal end portion of the rotation shaft 40a. The first vertical member 42a is connected to the upper end portion of the second vertical member 42c via the horizontal member 42b. The lower ends of the first and second vertical members 42 a and 42 b are connected to both ends of the deposition substrate 14 in the turning direction. The first and second vertical members 42a and 42c and the horizontal member 42b constitute a turning support mechanism 42. The turning support mechanism 42 turns the deposition substrate 14 around the turning shaft 40a. It is supposed to let you.
[0029]
The first and second vertical members 42a and 42c are formed of a metal material such as stainless steel having excellent mechanical strength in the range from the rotating shaft 40a side to the middle portion, while the deposition substrate is formed from the middle portion. The range up to the lower end connected to 14 is formed of carbon having excellent heat resistance. As a result, the turning support mechanism 42 turns the deposition substrate 14 and immerses it in the high-temperature molten metal 15 even if it receives a large amount of radiant heat from the molten metal 15 at the lower portion. It is possible to maintain the initial mechanical strength.
[0030]
As described above, the deposition mechanism 10 composed of the mechanisms 11 to 13 moves the vertical movement mechanism 11 and the swivel mechanism 12 forward and backward in the horizontal direction by the horizontal movement mechanism 13, and thus the deposition substrate together with these mechanisms 11 and 12. 14 can be positioned at a preheating position A, a deposition position B, a peeling position C, and a polishing position D. At the deposition position B, the mechanisms 11 to 13 are operated in conjunction with each other so that the deposition substrate 14 is advanced along a deposition locus having a radius of the turning center O closer to the molten metal 15 side than the rotation shaft 40a. It has become. The deposition trajectory is such that after the deposition substrate 14 is lowered in the oblique direction from the upstream side in the swirling direction (traveling direction) and immersed in the molten metal 15, the deposition substrate 14 is lifted in the oblique direction to the downstream side in the traveling direction. By pulling up, it is set so that the semiconductor substrate 2 which is a precipitate in which the molten metal 15 is solidified and grown is formed in the immersed portion.
[0031]
The molten metal 15 into which the deposition substrate 14 held by the carbon substrate gripping device 43 is immersed is accommodated in a crucible device 51 as shown in FIG. The crucible device 51 supports the crucible 52 having the accommodating portion 52 a for accommodating the molten metal 15, the induction heating coil 53 disposed around the side wall 52 b of the crucible 52, and the crucible 52 and the induction heating coil 53. And a crucible support base 54. 2 is detachably connected to the induction heating coil 53 so that high-frequency AC power is supplied from a high-frequency power source (not shown). As a result, the induction heating coil 53 can generate an alternating magnetic field around the crucible 52 and induction-heat mainly the surface side of the crucible 52.
[0032]
On the other hand, the crucible 52 is formed in a rectangular shape in plan view so that the traveling direction of the deposition substrate 14 is long, and the side wall 52b has a deposition substrate while minimizing the capacity of the molten metal 15. 14 turns are not obstructed. The crucible 52 only needs to have a shape in which the traveling direction of the deposition substrate 14 is long. For example, the crucible 52 may have an elliptical shape in plan view. Further, as shown in FIG. 9, the crucible 52 has a bottom wall 52c having a thickness substantially equal to the average crucible radius so that a large amount of heat is transmitted from two directions of the side surface and the bottom surface of the accommodating portion 52a. And it is set to be equal to or greater than the thickness of the side wall 52b.
[0033]
Here, the average crucible radius is obtained by averaging the radii of the crucible 52 in all directions. Further, the side wall 52b of the crucible 52 is preferably set to a thickness less than the penetration depth of electromagnetic induction. In this case, the molten metal 15 can be convected, so that fallen objects such as dust are nucleated. It becomes possible to prevent the phenomenon that the center of the surface of the molten metal 15 is solidified.
[0034]
Further, as shown in FIG. 8, a carbon-made molten metal surface height detection unit 61 used for monitoring the molten metal surface height of the molten metal 15 is formed in the accommodating portion 52 a of the crucible 52. The hot water surface height detection unit 61 has a plurality of step portions 61a in a step shape from the bottom surface to the top surface of the housing portion 52a. The hot water surface height detection unit 61 is arranged at a corner portion of the storage unit 52 a so as not to be an obstacle to the deposition substrate 14. The hot water surface height detection unit 61 may be formed integrally with the crucible 52, or may be formed separately from the crucible 52.
[0035]
Furthermore, a partition wall 62 is provided in the accommodating portion 52 a of the crucible 52 along the longitudinal direction of the crucible 52 (the traveling direction of the semiconductor substrate 2). The partition wall 62 is disposed so as not to be an obstacle to the deposition substrate 14. The partition wall 62 is formed such that the upper end portion is located on the upper surface of the crucible 52 and the lower end portion is located above the bottom surface of the accommodating portion 52a. Thereby, the partition wall 62 divides the accommodating portion 52a into a first dissolution tank 63 in which the deposition substrate 14 is immersed and a second dissolution tank 64 communicating with the first dissolution tank 63, and the second dissolution tank Propagation of the turbulence of the molten metal surface between 64 and the 1st dissolution tank 63 is prevented.
[0036]
The crucible 52 configured as described above is supported by a crucible support base 54. As shown in FIG. 1, the crucible support 54 is bonded to the heat insulating support 54 a that independently supports the crucible 52 and the induction heating coil 53, and the lower surface of the heat insulating support 54 a, and the cooling pipe embedded in the cooling pipe It has the board 54b and the conveyance stand 54c which supports the cooling board 54b. The crucible support 54 is placed on the crucible carry-in / out mechanism 57. The crucible loading / unloading mechanism 57 is laid inside and outside the vacuum container 3 with the loading / unloading portion 5a of the vacuum container 3 interposed therebetween, and includes a plurality of transport rollers 56 that can rotate. Then, the crucible carrying-in / out mechanism 57 enables the carrying roller 56 to rotate forward and backward, thereby allowing the crucible device 51 including the crucible support base 54 and the crucible 52 to be carried into and out of the vacuum container 3.
[0037]
A supply mechanism 71 is provided above the crucible device 51 to supply the object to be melted 101 to the second melting tank 64, as shown in FIG. The supply mechanism 71 has an insertion portion formed at the tip thereof, a storage box 72 that stores the powdery or lump-like melting target object 101, a storage box moving mechanism 73 that moves the storage box 72 back and forth in the horizontal direction, and a storage box And an extruding mechanism 74 for extruding the object 101 to be melted in 72 from the tip.
[0038]
In addition, as shown in FIG. 1, an imaging device 75 that images the molten metal surface height detection unit 61 together with the molten metal 15 and outputs an imaging signal in the first viewing window portion 8 a of the vacuum vessel 3 above the crucible device 51. Is provided. The imaging device 75 includes a camera body 76 such as a CCD camera and a slit plate 77 disposed in front of the camera body 76. The slit plate 77 is formed with a slit that restricts the imaging area of the camera body 76 to the periphery of the hot water surface height detection unit 61.
[0039]
The imaging device 75 and the supply mechanism 71 are connected to a control device (not shown). The control device includes a calculation unit, a storage unit, an input / output unit, and the like, and includes various functions for controlling each mechanism of the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 individually and in conjunction with each other. Specifically, the function of detecting the molten metal surface height of the molten metal 15 based on the brightness of the imaging signal in each step portion 61a of the molten metal surface height detecting unit 61, and the detected molten metal surface height is a predetermined reference height. Thus, the supply mechanism 71 has a function of controlling the supply timing and / or supply amount of the dissolution object 101.
[0040]
In addition, a first heat shield 78 that blocks radiant heat from the molten metal 15 toward the precipitation mechanism 10 is provided between the crucible device 51 and the precipitation mechanism 10. The first heat shield 78 includes a copper heat shield plate 78a and a cooling pipe 78b that is joined to the upper surface of the heat shield plate 78a and cools the heat shield plate 78a. The heat shielding plate 78 a is formed with an opening through which the turning support mechanism 42 is inserted and a window that enables the hot water surface height detection unit 61 to be imaged by the imaging device 75. Thereby, the 1st heat shield 78 prevents overheating of the precipitation mechanism 10 by reducing the direct radiation of the radiant heat with respect to the precipitation mechanism 10 as much as possible. Further, a second heat shield 79 is provided between the crucible device 51 and the first heat shield 78 so as to prevent direct radiation heat to the turning support mechanism 42.
[0041]
On the other hand, a peeling mechanism 85 and a polishing mechanism 86 are arranged in this order on the downstream side in the traveling direction of the deposition substrate 14 when viewed from the crucible device 51. The peeling mechanism 85 is disposed below the peeling position C. The peeling member 87 that enters between the deposition substrate 14 and the semiconductor substrate 2 and the semiconductor substrate 2 that has been peeled off by the peeling member 87 and dropped. And a substrate mounting table 88 for receiving it.
[0042]
Further, the polishing mechanism 86 is disposed obliquely below the polishing position D. The polishing mechanism 86 includes a storage box 89 that is partially opened at the upper edge so as to allow the deposition substrate 14 to enter, and a polishing machine main body 90 provided in the storage box 89. As shown in FIG. 10, the polishing machine main body 90 includes a polishing belt 91 in which the substrate surface 14a of the deposition substrate 14 is brought into contact with the surface, a driving roller 92 and a driven roller 93 on which the polishing belt 91 is stretched, A roller driving motor 94 that is connected to one end of the driving roller 92 and rotationally drives the polishing belt 91, a fourth cooling device 95 that cools the roller driving motor 94, and a polishing support base 96 that supports these members are provided. Yes. In addition, the 4th cooling device 95 is comprised so that the same cooling function may be exhibited by the same member as the above-mentioned 1st cooling device 24 which has the storage container 25 etc. of FIG. Then, the polishing machine main body 90 configured in this manner removes deposits attached to the substrate surface 14a by rotating the polishing belt 91 while making the polishing belt 91 abut on the substrate surface 14a of the deposition substrate 14 in a planar shape. It is like that.
[0043]
In the above configuration, the operation of the preheating mechanism 81 will be described through the operation of the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1.
[0044]
(Preparation and maintenance process)
The preparation / maintenance step is performed when the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is in a state suitable for production before and after the production of the semiconductor substrate 2 is started. That is, as shown in FIG. 1, when performing inspection of the crucible device 51, replacement of the crucible 52, inspection of each mechanism in the vacuum vessel 3, first, the opening / closing door 9 is moved to carry in the vacuum vessel 3. The protruding portion 5a is opened. Then, after the power cable 55 is disconnected from the crucible device 51, the respective transport rollers 56 of the crucible carry-in / out mechanism 57 are rotated, whereby the crucible device 51 is carried out of the apparatus via the carry-in / out unit 5a. Thereafter, the crucible device 51 is inspected at an inspection workshop (not shown), and if there is a defect, the corresponding part is repaired or replaced.
[0045]
Further, during the inspection of the crucible device 51, as shown in FIG. 2, the remaining amount of the dissolution target object 101 accommodated in the accommodation box 72 of the supply mechanism 71 is confirmed and replenished to an appropriate amount. Furthermore, an operator inspects the state in the vacuum vessel 3 by visual inspection or the like, and repairs and replacement of parts are performed as necessary.
[0046]
For example, when the deposition substrate 14 attached to the carbon substrate gripping device 43 is defective, the pin member 46 is removed from the pin insertion hole 45e as shown in FIGS. The first and second vertical members 42a and 42c of the mechanism 42 are separated from the projecting portions 45d and 45d. Thereby, the chuck members 45 and 45 fixed to the upper surface of the deposition substrate 14 by the vertical members 42a and 42c in the left-right direction are freed. The deposition substrate 14 is removed from the carbon substrate gripping device 43 by moving the chuck members 45 and 45 so as to be separated in the left-right direction.
[0047]
Next, a new deposition substrate 14 is prepared, and the chuck members 45 and 45 are set so as to sandwich the holding portion 14c of the deposition substrate 14. Thereafter, the first and second vertical members 42a and 42c of the turning support mechanism 42 are inserted between the projecting portions 45d and 45d, and the pin member 46 is inserted into the pin insertion hole 45e. Thus, the chuck members 45 and 45 are fixed in the left-right direction, and the engaging portions 45 a and 45 a grip the grip portion 14 c, whereby the deposition substrate 14 is attached to the carbon substrate gripping device 43.
[0048]
Here, when the deposition substrate 14 is attached to and detached from the carbon substrate gripping device 43, the pin insertion hole 45 e of the chuck member 45 and the pin member 46 rub against each other, and the engaging portion 45 a of the chuck member 45. Since rubbing with the deposition substrate 14 occurs, it becomes easy to wear. However, the mechanical strength of the portions where the pin member 46 and the carbon substrate gripping device 43 rub against each other are enhanced by the hardened layer 100. Therefore, even when the deposition substrate 14 is repeatedly attached and detached, the pin member 46 and the carbon substrate gripping device 43 maintain the initial shape, so that the pin member 46 and the carbon substrate gripping device 43 are kept for a long period of time. Can be used. Further, even when a part of the pin member 46 or the like is damaged and missing when the deposition substrate 14 is attached or detached, the fallen matter is received by the annular groove 45b, so that the molten metal 15 in FIG. As never fall.
[0049]
Next, when the inspection and replacement of each device are completed as described above, the loading / unloading portion 5a is closed by the open / close door 9, and the upper storage chamber 6 and the lower side in the vacuum container 3 are closed as shown in FIG. The storage chamber 7 is sealed from the inside. Then, after an evacuation device (not shown) is operated and air is exhausted, an inert gas such as Ar gas is supplied to form a processing environment different from the external environment in the storage chambers 6 and 7.
[0050]
Thereafter, high-frequency AC power is supplied to the induction heating coil 53, and a high-frequency magnetic field is generated around the crucible 52. As a result, as shown in FIG. 9, when a strong magnetic field is applied to the surface side of the side wall of the crucible 52, the surface side of the side wall is mainly heated by induction heating. It will be conducted toward. At this time, the crucible 52 is set such that the thickness of the bottom wall 52c is substantially equal to the average crucible radius and equal to or greater than the thickness of the side wall 52b. Thereby, a large amount of heat is transmitted from the two directions of the side surface side and the bottom surface side of the accommodating portion 52a, and as a result, the object to be melted 101 is evenly heated by this amount of heat. Further, after the molten metal 15 is reached, the side surface and the lower surface of the molten metal 15 are continuously heated with a large amount of heat, so that the entire molten metal 15 is maintained at a uniform temperature.
[0051]
Further, when the molten metal 15 is formed, the storage chambers 6 and 7 in the vacuum vessel 3 become high temperature, and high-temperature radiant heat is released from the molten metal 15. A part of the radiant heat travels in the direction of the deposition mechanism 10, but the progress is blocked by the first heat shield 78 and the second heat shield 79 disposed in front of the deposition mechanism 10. The precipitation mechanism 10 is hardly reached. As a result, the precipitation mechanism 10 is prevented from being thermally deteriorated due to direct radiation heat.
[0052]
Further, in the storage chambers 6 and 7 in the vacuum vessel 3 whose temperature has been increased, the driving devices 23, 35, and 40 of the deposition mechanism 10 and the roller driving motor 94 of the polishing mechanism 86 are respectively supplied to the cooling devices 24, 36, 41, and 95. It is cooled by being accommodated. At this time, as shown in FIG. 7, a cooling gas is used as a cooling medium used in the cooling devices 24, 36, 41, and 95. Therefore, even when the cooling gas leaks into the storage chambers 6 and 7 due to damage to the gas supply pipe 26, the gas discharge pipe 27, the storage container 25, etc., the cooling water contacts the molten metal 15 and causes a serious failure. Such a situation does not occur.
[0053]
(Preheating process)
When preparation of production is completed by forming the molten metal 15 under the desired processing environment as described above, the vertical movement mechanism 11 of the deposition mechanism 10 is moved to the preheating position by the horizontal movement mechanism 13 as shown in FIG. Horizontally moved to A. The turning mechanism 12 is lowered by the vertical movement mechanism 11 while maintaining the posture in which the deposition substrate 14 is suspended, so that the deposition substrate 14 is opposed to the preheating plate 84 provided in the preheating heater 82. Touched. Thereafter, preheating power is supplied to the preheating heater 82, the preheating plate 84 is heated from the preheating heater 82, and the deposition substrate 14 is heated to a predetermined preheating temperature. At this time, the preheating plate 84 is provided with a temperature sensor (not shown), and the preheating plate 84 is set to a predetermined temperature. Then, the temperature of the substrate surface 14a of the deposition substrate 14 is indirectly detected by the elapsed time when the deposition substrate 14 is brought into contact with the preheating plate 84 set to a predetermined temperature in advance. Note that the preheating power may be supplied constantly, or may be supplied only when necessary by detecting the temperature of the preheating plate 84.
[0054]
(Precipitation process)
When the deposition substrate 14 reaches a predetermined preheating temperature, the vertical movement mechanism 11 is moved to the deposition position B. Then, the vertical movement mechanism 11, the turning mechanism 12, and the horizontal movement mechanism 13 are operated in conjunction with each other, so that the deposition substrate has a deposition locus with a turning center O closer to the molten metal 15 side than the turning shaft 40a. 14 is turned. As a result, as shown in FIG. 4, the deposition substrate 14 is immersed in the molten metal 15, and the molten metal 15 is deposited on the substrate surface 14 a of the deposition substrate 14 to form the semiconductor substrate 2. Is pulled up from the molten metal 15 to form the semiconductor substrate 2 having a predetermined thickness.
[0055]
At this time, the solidification growth rate of the melting object 101 is determined by the temperature of the substrate surface 14a. That is, if the temperature of the substrate surface 14a is low and the temperature difference with the molten metal 15 is large, the solidification growth rate is fast. If the temperature of the substrate surface 14a is high and the temperature difference with the molten metal 15 is small, the solidification growth rate is slow. Thus, when the solidification growth rate is different, the accuracy and thickness of the crystal of the dissolution target object 101 are different. For example, when the solidification growth rate of the melting object 101 is slow, the crystal of the melting object 101 has few lattice defects and the quality is stabilized. For this reason, if there is a temperature distribution on the substrate surface 14a, the quality of the semiconductor substrate 2 will vary, but the substrate surface 14a of the deposition substrate 14 is generally uniform by the preheating process. Therefore, the semiconductor substrate 2 having a uniform quality can be obtained as a whole in this step. Moreover, even when not manufactured with a fixed cycle time, it is possible to obtain the same precision semiconductor substrate 2 with the same deposition conditions.
[0056]
(Peeling process)
When the semiconductor substrate 2 having a predetermined thickness is formed on the substrate surface 14 a of the deposition substrate 14, the vertical movement mechanism 11 is moved to the peeling position C. Then, the turning mechanism 12 turns the deposition substrate 14 in the direction of the peeling member 87 from the position where the deposition substrate 14 is suspended, thereby causing the peeling member 87 to enter between the deposition substrate 14 and the semiconductor substrate 2. As a result, the semiconductor substrate 2 is forcibly peeled off from the deposition substrate 14 by the peeling member 87 and placed on the substrate mounting table 88, and after a predetermined number of semiconductor substrates 2 are obtained, the semiconductor substrate 2 is collectively discharged from a discharge port not shown. And then carried out of the machine.
[0057]
(Water surface control process)
When a large number of semiconductor substrates 2 are produced by repeating the above-described deposition process, the molten metal 15 is reduced by a consumption corresponding to the number of semiconductor substrates 2 produced. Then, if the decrease of the molten metal 15 is left as it is, the molten metal surface height is lowered. As a result, the immersion depth of the deposition substrate 14 becomes shallow, and finally, the deposition substrate 14 cannot be immersed in the molten metal 15. . Therefore, during the production of the semiconductor substrate 2, the molten metal surface height detection unit 61 in the crucible 52 is imaged by the imaging device 75, and the melting object 101 is supplied so that the molten metal surface becomes constant based on the imaging signal. The
[0058]
That is, the imaging signal of each step 61a obtained by imaging the molten metal surface height detection unit 61 is taken into a control device (not shown), and the luminance signal component in the imaging signal is extracted by this control device. Then, the luminance signal component is binarized with a predetermined threshold so as to discriminate between the molten metal 15 and each step 61a of the molten metal surface height detection unit 61. Thereafter, the stepped portion 61a exposed from the molten metal 15 is obtained based on the binarized data, and when the predetermined stepped portion 61a is exposed, it is determined that the molten metal surface height of the molten metal 15 has fallen to an allowable range or less. Is done. In this case, as shown in FIG. 2, a predetermined amount of the object 101 to be melted is pushed out from the supply mechanism 71 and put into the crucible 52, and returned to a predetermined hot water level.
[0059]
In addition, when the melting target object 101 is put into the crucible 52 as described above, the molten metal surface is swung, but the melting target is compared with the second melting tank 64 whose upper surface is divided by the partition wall 62. Since the object 101 is dropped, the oscillation does not propagate to the first dissolution tank 63 in which the deposition substrate 14 is immersed. Thereby, the production of the semiconductor substrate 2 can be continued even while the melting object 101 is being charged.
[0060]
(Polishing process)
If the production of the semiconductor substrate 2 is repeated, deposits may remain on the substrate surface 14 a of the deposition substrate 14. Accordingly, in this case, the vertical movement mechanism 11 is moved to the polishing position D, and the deposition substrate 14 is positioned above the polishing mechanism 86. Then, the deposition substrate 14 is lowered and the substrate surface 14a of the deposition substrate 14 is brought into contact with the polishing belt 91, whereby the polishing belt 91 is rotated. As a result, the deposit on the substrate surface 14a is forcibly scraped off, and the substrate surface 14a is restored to the original production state.
[0061]
As described above, as shown in FIG. 1, the preheating mechanism 81 of the present embodiment uses the melted object 101 as the molten metal 15 in the sealed processing chambers 6 and 7, and the melted object 101 is used as a deposition substrate. 14 is an anti-relative substrate manufacturing apparatus 1 (precipitation plate manufacturing apparatus) that manufactures a sheet-like semiconductor substrate 2 (precipitation plate) by solidifying and growing on a substrate surface 14a of 14 and a melting object 101 is a molten metal 15. A crucible device 51 (melting furnace device) that accommodates while heating, a deposition mechanism 10 for dipping and lifting the deposition substrate 14 in the melting object 101, and a preheating mechanism 81 for the deposition substrate 14 before immersion. The preheating mechanism 81 includes a preheating plate 84 that can freely come into contact with the substrate surface 14a of the deposition substrate 14, and temperature adjusting mechanisms 82 and 83 that set the preheating plate 84 to a predetermined temperature. Thus, since the deposition substrate 14 is preheated using the preheating plate 84 before being immersed in the melt 15 of the object to be melted 101, it is uniformly preheated to a predetermined temperature over the entire surface, reliably and accurately. It is possible to obtain a precipitation plate having the same precipitation conditions. Moreover, the semiconductor substrate 2 (precipitation board) with the same precipitation conditions can be manufactured for every board | substrate by setting to predetermined temperature for every board | substrate.
[0062]
In the present embodiment, the preheating plate has been described as being preheated by the power cable and the preheating heater, but is not limited thereto. In other words, any preheating means may be used as long as the preheating plate is brought to a predetermined temperature uniformly over the entire surface.
[0063]
In the present embodiment, the deposition substrate 14 is a continuous plate. Thereby, even when manufacturing the semiconductor substrate 2 (deposition plate) repeatedly using the same deposition substrate 14, a predetermined temperature is set for each immersion, and the deposition conditions for each semiconductor substrate 2 are the same. It can be. In addition, when the semiconductor substrate 2 becomes very high temperature, it is preferable to cool once and preheat.
[0064]
In the present embodiment, the deposition plate manufacturing apparatus that can continuously use a single plate as a deposition substrate has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, a deposition plate manufacturing apparatus that manufactures a deposition plate by conveying a plurality of deposition substrates in one direction without reciprocating the deposition mechanism may be used.
[0065]
In the present embodiment, the deposition substrate 14 and the preheating plate 84 are made of the same material. Thereby, the front surface of the preheating plate 84 can be reliably set to a uniform temperature, and the deposition substrate 14 can be preheated uniformly.
[0066]
In the present embodiment, the case where the deposition substrate and the preheating plate are made of the same material has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, the material may not be the same as that of the deposition substrate as long as the temperature is uniformly uniform over the entire surface.
[0067]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1, since the deposition substrate is preheated using the preheating plate before being immersed in the melt of the object to be melted, it is preheated uniformly over the predetermined temperature, reliably and accurately, A deposition plate having the same deposition conditions can be obtained over the entire surface. Moreover, the precipitation plate | board with the same precipitation conditions can be manufactured for every sheet | seat by setting to predetermined temperature for every sheet | seat.
[0068]
According to the invention of claim 2, even when the same precipitation substrate is used to repeatedly manufacture the precipitation plate, the temperature is set to the predetermined temperature for each immersion, and the precipitation conditions of each precipitation plate are the same. be able to. When the deposition substrate is very hot, it is preferable to cool and preheat once.
[0069]
According to the invention of claim 3, since the deposition substrate and the preheating plate are made of the same material, the front surface of the preheating plate can be surely made to have a uniform temperature, and the deposition substrate can be preheated uniformly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when a semiconductor substrate manufacturing apparatus is viewed from the front.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram when the semiconductor substrate manufacturing apparatus is viewed from the side.
FIG. 3 is a perspective view of a carbon substrate gripping device.
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which the deposition substrate is immersed in the molten metal.
FIG. 5 is a perspective view of a carbon substrate gripping device.
FIG. 6 is an exploded perspective view of the carbon substrate gripping device.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a first cooling device.
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which molten metal is accommodated.
FIG. 9 is an explanatory view showing a state of heat conduction of the crucible.
FIG. 10 is a perspective view of a polishing machine body.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate manufacturing apparatus 2 Semiconductor substrate 3 Vacuum container 4 Upper tank part 5 Lower tank part 6 Upper storage chamber 9 Opening / closing door 10 Deposition mechanism 11 Vertical movement mechanism 12 Turning mechanism 13 Horizontal movement mechanism 14 Deposition substrate 15 Molten metal 23 Horizontal drive Device 24 First cooling device 28 Gas supply device 30 Vertical transport unit 31 Vertical drive unit 36 Second cooling device 40 Rotation drive device 41 Third cooling device 42 Rotation support mechanism 43 Carbon substrate gripping device 44 Chuck mechanism 45 Chuck member 46 Pin Member 51 Crucible device 52 Crucible 57 Crucible carry-in / out mechanism 61 Hot water surface height detector 62 Partition wall 75 Imaging device 76 Camera body 78 First heat shield 79 Second heat shield 81 Preheating mechanism 82 Preheating heater 83 Power cable 84 Preheating Plate 86 Polishing mechanism 95 Fourth cooling device 96 Polishing support base 100 Hardened layer 101 Dissolved object

Claims (3)

密閉状態にされた処理室で溶解対象物を溶湯とし、該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って、シート状の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に浸漬させて引き上げる析出機構と、浸漬前の前記析出用基板に対する予熱機構とを備え、
前記予熱機構は、前記析出用基板の基板面に当接自在な予熱板と、この予熱板を所定温度とする温度調整機構とを有してなることを特徴とする析出板製造装置。
A deposition plate manufacturing apparatus that manufactures a sheet-like deposition plate by making a melting target object melt in a sealed processing chamber and solidifying and growing the dissolution target object on the substrate surface of the deposition substrate,
A melting furnace device that accommodates the melting target object while heating it as a molten metal, a deposition mechanism that immerses and raises the deposition substrate in the melting target object, and a preheating mechanism for the deposition substrate before immersion. Prepared,
The preheating mechanism includes a preheating plate that can freely come into contact with the substrate surface of the deposition substrate, and a temperature adjustment mechanism that sets the preheating plate to a predetermined temperature.
前記析出用基板は、一枚の板を連続して使用することを特徴とする請求項1に記載の析出板製造装置The deposition plate manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the deposition substrate uses a single plate continuously. 前記析出用基板と前記予熱板とは同材質であ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。The deposition plate manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the deposition substrate and the preheating plate are made of the same material.
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