JP4214696B2 - 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、外部環境とは異なる処理環境下で析出用基板を溶解対象物の溶湯に浸漬する析出板製造装置に関し、特に、析出用基板を把持する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の融液状の材料を結晶析出させてシート状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。この半導体基板製造装置は、処理室を形成する真空タンクと、半導体材料を融液とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、半導体材料を析出させるカーボン基板を融液中に浸漬させる析出機構と、で構成される。
【０００３】
この装置を用いて半導体ウェハを製造する場合には、先ず、種結晶を析出機構のカーボン基板に取り付けると共に、シリコン等の半導体材料を溶解炉装置に投入する。次に、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、半導体材料の全体が融液状態となったときに、析出機構のカーボン基板に取り付けられた種結晶を、析出機構にて半導体材料の融液中に浸漬させ、カーボン基板表面にシート状の半導体材料を凝固付着させる。この時、カーボン基板は析出機構に備えられた把持装置に固定される。その固定方法として、例えば、カーボン基板と把持装置とが重ねられた状態で貫通するボルト穴を設け、そのボルト穴にボルトを螺合させることで固定する等の方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成であると、カーボン基板が老朽化したり破損したりして交換の必要が生じた場合に、一旦カーボン基板が固定された把持部分を処理室から取出し、カーボン基板を固定する時に螺合したボルトを緩めてカーボン基板を把持装置から取り外し、新たなカーボン基板を把持装置に重ねてボルトを螺合させるといった作業が必要となり、カーボン基板の交換が煩雑なものとなってしまうという問題があった。
【０００５】
従って、本発明は、簡易な構成で、析出機構において、容易に析出用基板の交換ができる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】
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、前記析出用基板の把持装置と、前記析出機構と前記把持装置とを連結させる連結部材とを備え、前記把持装置は、前記析出用基板の反析出面に設けられた把持部と、この把持部に対する開閉自在なチャック機構とを有し、前記把持部は、断面が逆台形形状に形成されており、前記チャック機構は、１組のチャック部材を左右対称に備えており、各チャック部材は、前記把持部に係合する係合部と、前記析出機構により懸吊される懸吊部とを有しており、前記懸吊部の前記析出機構側には、ピン挿通穴がそれぞれ形成された２つの突設部が対向配置されており、前記析出機構は、両突設部の間に嵌合される縦設部材を前記チャック部材毎に備えており、前記連結部材は、前記チャック機構が閉じた状態において前記ピン挿通穴に抜脱可能に挿通されることにより、前記懸吊部と前記縦設部材とを連結させるピン部材を前記チャック部材毎に備えているものである。
【０００７】
上記の構成によると、析出用基板の把持装置が析出用基板の反析出面に把持部と把持部に対する開閉自在なチャック機構とを有するため、析出用基板を交換する場合、チャック機構を開くことで析出用基板を取り外し、新たな析出用基板をチャック機構を閉じて取り付けることで、容易に析出用基板の着脱を行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の半導体基板製造装置は、請求項１において、前記ピン部材は、前記チャック機構の析出側の投影面積より短いものである。
【０００９】
上記の構成によると、チャック機構が析出機構の側に対してピン接合されるため、析出用基板が析出機構に対して角度を有するような上下動をする時、ピン接合部が回転することによって析出用基板の動作を円滑なものとすることができる。また、析出用基板の着脱が容易であり、しかも一旦接合すれば析出用基板が落下することがない。また、ピン部材はチャック機構の析出側の投影面積より短いものであるため、溶湯からの輻射熱の直射を回避することができる。
【００１０】
請求項３に記載の半導体基板製造装置は、請求項１又は２において、前記析出用基板、前記チャック機構及び前記ピン部材は、カーボンで形成されているものである。
【００１１】
上記の構成によると、析出用基板、チャック機構及びピン部材がカーボンで形成されているため、お互いの接触により摩耗してしまうのを防止することができる。
【００１２】
請求項４に記載の半導体基板製造装置は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記ピン部材と、前記ピン部材を受ける受部と、前記把持部と前記チャック機構との嵌め合い部の表面と、に硬化処理が施されているものである。
【００１３】
上記の構成によると、ピン部材と、ピン部材を受ける受部と、把持部とチャック機構との嵌め合い部の表面とに硬化処理が施されているため、機械的強度が高められ、析出用基板の着脱が繰り返して行われた場合でも、夫々の部材が初期の形状を維持するため、長期間に亘って使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図１１に基づいて以下に説明する。
本発明に係る半導体基板製造装置１（析出板製造装置）を正面視した概略構成図を図５に、側面視した概略構成図を図６に示す。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２（析出板）を製造する。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。
【００１５】
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６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。
【００１６】
また、下側タンク部５の一方の側面壁には、図５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。
【００１７】
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。
【００１８】
水平搬送部１６は、図６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。
【００１９】
上記の水平搬送部１６の一端部には、図５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。
【００２０】
析出用基板１４は、カーボンにより形成されている。図１に示すように、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。具体的には、図４に示すように、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。
【００２１】
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、把持装置４３の一部を構成している。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、カーボンにより形成されている。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。
【００２２】
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２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。
【００２３】
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３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（受部）と、析出用基板１４に接触する係合部４５ａ（嵌め合い部）及び下面に硬化層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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、上記の第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。
【００２６】
一方、図５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６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。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。
【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】
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。
【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。
【００３２】
上記の把持装置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（溶解炉装置）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５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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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５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。
【００３８】
上記のルツボ装置５１の上方には、図６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。
【００３９】
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５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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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５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。
【００４５】
上記の構成において、半導体基板製造装置１の動作を通じてチャック機構４４の動作を説明する。
【００４６】
（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５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。
【００４７】
また、ルツボ装置５１の検査中に、図６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。
【００４８】
例えば把持装置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１及び図２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が把持装置４３から取り外される。
【００４９】
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が把持装置４３に取り付けられる。
【００５０】
ここで、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５の溶湯１５にゴミとして落下することはない。
【００５１】
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５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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
（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５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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（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。
【００５９】
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６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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
以上示したように、本実施形態の析出板製造装置（半導体基板製造装置１）は、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、シート状の析出板（半導体基板２）を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物１０１を溶湯１５とするように加熱しながら収容する溶解炉装置（ルツボ装置５１）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、析出用基板１４の把持装置４３とを備え、把持装置４３は、析出用基板１４の上面（反析出面）に設けられた把持部１４ｃと、この把持部１４ｃに対する開閉自在なチャック機構４４とを有してなる。これにより、析出用基板１４を交換する場合、チャック機構４４を開くことで析出用基板１４を取り外し、新たな析出用基板１４をチャック機構４４を閉じて取り付けることで、容易に析出用基板１４の着脱を行うことができる
【００６３】
尚、本実施形態においては、半導体基板２を析出する半導体基板製造装置１であ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、金属や絶縁体材料の析出板を製造する析出板製造装置であってもよい。また、本実施形態においては、把持部１４ｃの断面が逆台形形状であ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、図１１に示すような凹凸形状のものであってもよい。
【００６４】
また、チャック機構４４は、析出機構１０の側に対してピン接合され、このピン部材４６は、チャック機構４４の析出側（基板面１４ａ）の投影面積より短い。これにより、析出用基板１４が析出機構１０に対して角度を有するような上下動をする時、ピン接合部が回転することによって析出用基板１４の動作を円滑なものとすることができる。また、析出用基板１４の着脱が容易であり、しかも一旦接合すれば析出用基板１４が落下することがない。また、ピン部材４６はチャック機構４４の析出側の投影面積より短いものであるため、溶湯１５からの輻射熱の直射を回避することができる。
【００６５】
尚、本実施形態においては、縦設部材４２ａ、４２ｃが対向配置された突設部４５ｄに挟まれてピン接合され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、図１１に示すように、縦設部材４２ａ、４２ｃが析出用基板１４の進行方向の直交方向に夫々２本ずつ並べられており、突設部４５ｄをその２本の縦設部材で挟んでピン接合するものであってもよい。また、析出用基板１４が、析出機構１０に対して角度をなす作動をするものでなければ、チャック機構４４が析出機構１０に対して着脱可能であれば、ピン接合されなくてもよい。
【００６６】
また、析出用基板１４、チャック機構４４及びピン部材４６は、カーボンで形成されている。これにより、お互いの接触により摩耗してしまうのを防止することができる。
【００６７】
尚、本実施形態においては、析出用基板１４、チャック機構４４及びピン部材４６がカーボンで形成されてい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、把持装置はステンレス等の金属等で構成されるものであってもよい。
【００６８】
また、ピン部材４６と、ピン部材４６を受ける受部（ピン挿通穴４５ｅ）と、把持部１４ｃとチャック機構４４との嵌め合い部の表面とに硬化処理（硬化層１００）が施されている。これにより、機械的強度が高められ、析出用基板１４の着脱が繰り返して行われた場合でも、夫々の部材が初期の形状を維持するため、長期間に亘って使用することができる。
【００６９】
尚、本実施形態においては、ピン部材４６と、ピン部材４６を受ける受部（ピン挿通穴４５ｅ）と、把持部１４ｃとチャック機構４４との嵌め合い部の表面と、に硬化処理（硬化層１００）が施されてい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、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。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、析出用基板の把持装置が析出用基板の反析出面に把持部と把持部に対する開閉自在なチャック機構とを有するため、析出用基板を交換する場合、チャック機構を開くことで析出用基板を取り外し、新たな析出用基板をチャック機構を閉じて取り付けることで、容易に析出用基板の着脱を行うことができる。
【００７１】
請求項２の発明によると、チャック機構が析出機構の側に対してピン接合されるため、析出用基板が析出機構に対して角度を有するような上下動をする時、ピン接合部が回転することによって析出用基板の動作を円滑なものとすることができる。また、析出用基板の着脱が容易であり、しかも一旦接合すれば析出用基板が落下することがない。また、ピン部材はチャック機構の析出側の投影面積より短いものであるため、溶湯からの輻射熱の直射を回避することができる。
【００７２】
請求項３の発明によると、析出用基板、チャック機構及びピン部材がカーボンで形成されているため、お互いの接触により摩耗してしまうのを防止することができる。
【００７３】
請求項４の発明によると、ピン部材と、ピン部材を受ける受部と、把持部とチャック機構との嵌め合い部の表面とに硬化処理が施されているため、機械的強度が高められ、析出用基板の着脱が繰り返して行われた場合でも、夫々の部材が初期の形状を維持するため、長期間に亘って使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】把持装置の斜視図である。
【図２】把持装置の斜視図である。
【図３】把持装置の分解斜視図である。
【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】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６】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。
【図１１】把持装置の別形態例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板製造装置（析出板製造装置）
２ 半導体基板（析出板）
３ 真空容器
４ 上側タンク部
５ 下側タンク部
６ 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 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（溶解炉装置）
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
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
【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析出用基板を溶解対象物の溶湯に浸漬する析出板製造装置に関し、特に、析出用基板を把持する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の融液状の材料を結晶析出させてシート状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。この半導体基板製造装置は、処理室を形成する真空タンクと、半導体材料を融液とするように加熱しながら収容する溶解炉装置と、半導体材料を析出させるカーボン基板を融液中に浸漬させる析出機構と、で構成される。
【０００３】
この装置を用いて半導体ウェハを製造する場合には、先ず、種結晶を析出機構のカーボン基板に取り付けると共に、シリコン等の半導体材料を溶解炉装置に投入する。次に、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、半導体材料の全体が融液状態となったときに、析出機構のカーボン基板に取り付けられた種結晶を、析出機構にて半導体材料の融液中に浸漬させ、カーボン基板表面にシート状の半導体材料を凝固付着させる。この時、カーボン基板は析出機構に備えられた把持装置に固定される。その固定方法として、例えば、カーボン基板と把持装置とが重ねられた状態で貫通するボルト穴を設け、そのボルト穴にボルトを螺合させることで固定する等の方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成であると、カーボン基板が老朽化したり破損したりして交換の必要が生じた場合に、一旦カーボン基板が固定された把持部分を処理室から取出し、カーボン基板を固定する時に螺合したボルトを緩めてカーボン基板を把持装置から取り外し、新たなカーボン基板を把持装置に重ねてボルトを螺合させるといった作業が必要となり、カーボン基板の交換が煩雑なものとなってしまうという問題があった。
【０００５】
従って、本発明は、簡易な構成で、析出機構において、容易に析出用基板の交換ができる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】
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、前記析出用基板の把持装置と、前記析出機構と前記把持装置とを連結させる連結部材とを備え、前記把持装置は、前記析出用基板の反析出面に設けられた把持部と、この把持部に対する開閉自在なチャック機構とを有し、前記把持部は、断面が逆台形形状に形成されており、前記チャック機構は、１組のチャック部材を左右対称に備えており、各チャック部材は、前記把持部に係合する係合部と、前記析出機構により懸吊される懸吊部とを有しており、前記懸吊部の前記析出機構側には、ピン挿通穴がそれぞれ形成された２つの突設部が対向配置されており、前記析出機構は、両突設部の間に嵌合される縦設部材を前記チャック部材毎に備えており、前記連結部材は、前記チャック機構が閉じた状態において前記ピン挿通穴に抜脱可能に挿通されることにより、前記懸吊部と前記縦設部材とを連結させるピン部材を前記チャック部材毎に備えているものである。
【０００７】
上記の構成によると、析出用基板の把持装置が析出用基板の反析出面に把持部と把持部に対する開閉自在なチャック機構とを有するため、析出用基板を交換する場合、チャック機構を開くことで析出用基板を取り外し、新たな析出用基板をチャック機構を閉じて取り付けることで、容易に析出用基板の着脱を行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の半導体基板製造装置は、請求項１において、前記ピン部材は、前記チャック機構の析出側の投影面積より短いものである。
【０００９】
上記の構成によると、チャック機構が析出機構の側に対してピン接合されるため、析出用基板が析出機構に対して角度を有するような上下動をする時、ピン接合部が回転することによって析出用基板の動作を円滑なものとすることができる。また、析出用基板の着脱が容易であり、しかも一旦接合すれば析出用基板が落下することがない。また、ピン部材はチャック機構の析出側の投影面積より短いものであるため、溶湯からの輻射熱の直射を回避することができる。
【００１０】
請求項３に記載の半導体基板製造装置は、請求項１又は２において、前記析出用基板、前記チャック機構及び前記ピン部材は、カーボンで形成されているものである。
【００１１】
上記の構成によると、析出用基板、チャック機構及びピン部材がカーボンで形成されているため、お互いの接触により摩耗してしまうのを防止することができる。
【００１２】
請求項４に記載の半導体基板製造装置は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記ピン部材と、前記ピン部材を受ける受部と、前記把持部と前記チャック機構との嵌め合い部の表面と、に硬化処理が施されているものである。
【００１３】
上記の構成によると、ピン部材と、ピン部材を受ける受部と、把持部とチャック機構との嵌め合い部の表面とに硬化処理が施されているため、機械的強度が高められ、析出用基板の着脱が繰り返して行われた場合でも、夫々の部材が初期の形状を維持するため、長期間に亘って使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図１１に基づいて以下に説明する。
本発明に係る半導体基板製造装置１（析出板製造装置）を正面視した概略構成図を図５に、側面視した概略構成図を図６に示す。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２（析出板）を製造する。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。
【００１５】
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６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。
【００１６】
また、下側タンク部５の一方の側面壁には、図５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。
【００１７】
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。
【００１８】
水平搬送部１６は、図６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。
【００１９】
上記の水平搬送部１６の一端部には、図５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。
【００２０】
析出用基板１４は、カーボンにより形成されている。図１に示すように、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。具体的には、図４に示すように、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。
【００２１】
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、把持装置４３の一部を構成している。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、カーボンにより形成されている。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。
【００２２】
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２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。
【００２３】
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３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（受部）と、析出用基板１４に接触する係合部４５ａ（嵌め合い部）及び下面に硬化層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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、上記の第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。
【００２６】
一方、図５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６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。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。
【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】
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。
【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。
【００３２】
上記の把持装置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（溶解炉装置）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５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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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５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。
【００３８】
上記のルツボ装置５１の上方には、図６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。
【００３９】
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５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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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５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。
【００４５】
上記の構成において、半導体基板製造装置１の動作を通じてチャック機構４４の動作を説明する。
【００４６】
（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５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。
【００４７】
また、ルツボ装置５１の検査中に、図６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。
【００４８】
例えば把持装置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１及び図２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が把持装置４３から取り外される。
【００４９】
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が把持装置４３に取り付けられる。
【００５０】
ここで、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５の溶湯１５にゴミとして落下することはない。
【００５１】
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５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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
（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５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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（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。
【００５９】
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６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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
以上示したように、本実施形態の析出板製造装置（半導体基板製造装置１）は、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、シート状の析出板（半導体基板２）を製造する析出板製造装置であって、前記溶解対象物１０１を溶湯１５とするように加熱しながら収容する溶解炉装置（ルツボ装置５１）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、析出用基板１４の把持装置４３とを備え、把持装置４３は、析出用基板１４の上面（反析出面）に設けられた把持部１４ｃと、この把持部１４ｃに対する開閉自在なチャック機構４４とを有してなる。これにより、析出用基板１４を交換する場合、チャック機構４４を開くことで析出用基板１４を取り外し、新たな析出用基板１４をチャック機構４４を閉じて取り付けることで、容易に析出用基板１４の着脱を行うことができる
【００６３】
尚、本実施形態においては、半導体基板２を析出する半導体基板製造装置１であ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、金属や絶縁体材料の析出板を製造する析出板製造装置であってもよい。また、本実施形態においては、把持部１４ｃの断面が逆台形形状であ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、図１１に示すような凹凸形状のものであってもよい。
【００６４】
また、チャック機構４４は、析出機構１０の側に対してピン接合され、このピン部材４６は、チャック機構４４の析出側（基板面１４ａ）の投影面積より短い。これにより、析出用基板１４が析出機構１０に対して角度を有するような上下動をする時、ピン接合部が回転することによって析出用基板１４の動作を円滑なものとすることができる。また、析出用基板１４の着脱が容易であり、しかも一旦接合すれば析出用基板１４が落下することがない。また、ピン部材４６はチャック機構４４の析出側の投影面積より短いものであるため、溶湯１５からの輻射熱の直射を回避することができる。
【００６５】
尚、本実施形態においては、縦設部材４２ａ、４２ｃが対向配置された突設部４５ｄに挟まれてピン接合され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、図１１に示すように、縦設部材４２ａ、４２ｃが析出用基板１４の進行方向の直交方向に夫々２本ずつ並べられており、突設部４５ｄをその２本の縦設部材で挟んでピン接合するものであってもよい。また、析出用基板１４が、析出機構１０に対して角度をなす作動をするものでなければ、チャック機構４４が析出機構１０に対して着脱可能であれば、ピン接合されなくてもよい。
【００６６】
また、析出用基板１４、チャック機構４４及びピン部材４６は、カーボンで形成されている。これにより、お互いの接触により摩耗してしまうのを防止することができる。
【００６７】
尚、本実施形態においては、析出用基板１４、チャック機構４４及びピン部材４６がカーボンで形成されてい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、把持装置はステンレス等の金属等で構成されるものであってもよい。
【００６８】
また、ピン部材４６と、ピン部材４６を受ける受部（ピン挿通穴４５ｅ）と、把持部１４ｃとチャック機構４４との嵌め合い部の表面とに硬化処理（硬化層１００）が施されている。これにより、機械的強度が高められ、析出用基板１４の着脱が繰り返して行われた場合でも、夫々の部材が初期の形状を維持するため、長期間に亘って使用することができる。
【００６９】
尚、本実施形態においては、ピン部材４６と、ピン部材４６を受ける受部（ピン挿通穴４５ｅ）と、把持部１４ｃとチャック機構４４との嵌め合い部の表面と、に硬化処理（硬化層１００）が施されてい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、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。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、析出用基板の把持装置が析出用基板の反析出面に把持部と把持部に対する開閉自在なチャック機構とを有するため、析出用基板を交換する場合、チャック機構を開くことで析出用基板を取り外し、新たな析出用基板をチャック機構を閉じて取り付けることで、容易に析出用基板の着脱を行うことができる。
【００７１】
請求項２の発明によると、チャック機構が析出機構の側に対してピン接合されるため、析出用基板が析出機構に対して角度を有するような上下動をする時、ピン接合部が回転することによって析出用基板の動作を円滑なものとすることができる。また、析出用基板の着脱が容易であり、しかも一旦接合すれば析出用基板が落下することがない。また、ピン部材はチャック機構の析出側の投影面積より短いものであるため、溶湯からの輻射熱の直射を回避することができる。
【００７２】
請求項３の発明によると、析出用基板、チャック機構及びピン部材がカーボンで形成されているため、お互いの接触により摩耗してしまうのを防止することができる。
【００７３】
請求項４の発明によると、ピン部材と、ピン部材を受ける受部と、把持部とチャック機構との嵌め合い部の表面とに硬化処理が施されているため、機械的強度が高められ、析出用基板の着脱が繰り返して行われた場合でも、夫々の部材が初期の形状を維持するため、長期間に亘って使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】把持装置の斜視図である。
【図２】把持装置の斜視図である。
【図３】把持装置の分解斜視図である。
【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】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６】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。
【図１１】把持装置の別形態例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板製造装置（析出板製造装置）
２ 半導体基板（析出板）
３ 真空容器
４ 上側タンク部
５ 下側タンク部
６ 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 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（溶解炉装置）
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
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
Claims (4)
- 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、前記析出用基板の把持装置と、前記析出機構と前記把持装置とを連結させる連結部材とを備え、
前記把持装置は、前記析出用基板の反析出面に設けられた把持部と、この把持部に対する開閉自在なチャック機構とを有し、
前記把持部は、断面が逆台形形状に形成されており、
前記チャック機構は、１組のチャック部材を左右対称に備えており、
各チャック部材は、前記把持部に係合する係合部と、前記析出機構により懸吊される懸吊部とを有しており、
前記懸吊部の前記析出機構側には、ピン挿通穴がそれぞれ形成された２つの突設部が対向配置されており、
前記析出機構は、両突設部の間に嵌合される縦設部材を前記チャック部材毎に備えており、
前記連結部材は、前記チャック機構が閉じた状態において前記ピン挿通穴に抜脱可能に挿通されることにより、前記懸吊部と前記縦設部材とを連結させるピン部材を前記チャック部材毎に備えていることを特徴とする析出板製造装置。 - 前記ピン部材は、前記チャック機構の析出側の投影面積より短いことを特徴とする請求項１に記載の析出板製造装置。
- 前記析出用基板、前記チャック機構及び前記ピン部材は、カーボンで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。
- 前記ピン部材と、前記ピン部材を受ける受部と、前記把持部と前記チャック機構との嵌め合い部の表面と、に硬化処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の析出板製造装置。
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