JP4294576B2 - 薄板生成装置および薄板生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄板生成装置および薄板生成方法に関する。

太陽電池基板などに用いられるたとえばシリコンの薄板は、従来、不活性ガス雰囲気中でリン（Ｐ）またはボロン（Ｂ）等のドーパントを添加した高純度シリコンを坩堝中で加熱溶融させ、この融液を鋳型に流し込んで冷却し、得られた多結晶シリコンのインゴットをバンドソー等で小さなブロックに切断し、さらにワイヤーソー等でスライス加工して作製されていた。

しかしながら、このような製造方法では、スライス加工する際に、０．２〜０．３ｍｍの切り代が、切断粉として失われてしまうので、シリコン材料の利用効率、すなわち歩留が悪く、製造コスト低減を図る上で大きな障害となる。そこで、最近は、原料であるシリコンの使用量を削減し、シリコン結晶のインゴットをスライスして薄板を作成する手間を省くために、シリコン融液から直接、シリコンの薄板を生成する薄板結晶生成技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

シリコン融液から直接薄板を生成する場合、シリコンを溶融容器である坩堝の中で加熱して溶融し、シリコンの融液中に種子結晶となる結晶成長用基板を浸漬し、その後引上げてシリコンの融液を凝固させ生成されている。このシリコン薄板を作製する装置は、たとえば高周波誘導加熱方式が用いられる場合、シリコンを入れる坩堝と、その周囲に配置される高周波誘導加熱コイルとを含んで構成され、コイルに流される高周波電流によって坩堝内部に励起される誘導電流のジュール熱を利用して坩堝を発熱させ、その熱エネルギーによって固体状態のシリコンを間接的に加熱して溶融する。

この高周波誘導加熱方式では、コイルに高周波電流が流されることによって発生する交番磁界がシリコン融液に電磁撹拌力として作用し、融液の液面である湯面の中央付近が盛上がるという特徴がある。ここでは、湯面が盛上がる高さの最高位置のことを湧出し位置と呼ぶ。

一般的に、高周波誘導加熱コイルは、工業生産品としての品質の均一化が図られてはいるけれども、若干の製造誤差に起因する性能の差異を避けることができないので、坩堝内のシリコンを溶融させるとき、湧出し位置が常に坩堝中央と厳密に一致するとは限らない。したがって、坩堝中央部を通る仮想鉛直線上を通過するように、基板を移動させて浸漬し引上げたとしても、生成される薄板の板厚が浸漬方向に対して直交する方向において非対称になるという問題がある。特に生産性を向上させるために２枚の基板を並べて同時に浸漬する場合、薄板の板厚は浸漬方向に対して直交する方向の非対称が増大し、それ以降のプロセスにおける薄板をハンドリングすることが困難になり、また薄板が破損しやすいという問題がある。

以下、従来の薄板生成装置における問題について図を参照して説明する。図７は、従来の薄板生成装置１の要部の構成を示す断面図である。従来の薄板生成装置１では、坩堝２の周囲に高周波誘導加熱用のコイル３が巻きまわされて配置される。コイル３に通電されて加熱される前の坩堝２の中には、たとえばシリコンのような半導体材料が固体状態（図示せず）で入れられる。コイル３に交流電流（高周波電流）が流されると、電磁誘導現象によって坩堝２に誘導電流が流れ、誘導電流のジュール発熱によって坩堝２が加熱され、坩堝２の発熱によって坩堝２内のシリコンが加熱されるので、シリコンが融点以上の温度に到達し、液体状態のシリコンの融液４になる。

シリコンの融液４には、コイル３に高周波電流が流されることによって発生する交番磁界が電磁撹拌力として作用する。電磁撹拌力は坩堝２の側面壁部から中心部に向かって作用するので、シリコンの融液４が矢符５にて示すように坩堝２の側面壁部から中心部の方向に流動し、中心部に集まった融液４の流れが、矢符６にて示す坩堝２の湯面方向に向かう上昇流と、坩堝２の底部方向に回流する流れとに分岐される。その結果、電磁撹拌力が作用しない静止状態では湯面が水平面８を形成するけれども、コイル３に通電して電磁撹拌力が作用すると、融液４は、湯面の中央部付近が放物線状に盛上がり、この盛上がり高さの最高位置が湧出し位置７となる。湯面の表面付近における融液３は、湧出し位置７を中心にして、坩堝２の側面壁部方向へ放射状に流れるので、前述のように湯面の盛上がり高さが湧出し位置７で最高になる。

このように湧出し位置７が形成された状態の湯面を有する融液４に、水平に保持された基板９を浸漬すると、基板９の底面に接触した溶融４が凝固してシリコンの薄板（図示せず）が生成される。基板９の浸漬方向を図７の手前から奥に向かう方向とすると、基板９の浸漬時間は基板９の中央部が最も長く、基板９の浸漬方向に直交する方向（以後、この方向を左右方向と呼ぶことがある）の両端部が最も短くなるので、生成されるシリコンの薄板は、中央部が最も厚く左右方向の両端部が最も薄くなる。ただし、シリコンの薄板の板厚分布は、左右方向で対称になる。

図８は、従来の薄板製造装置１において一般的な製造誤差を有するコイル３による加熱状態を示す断面図である。前述のように、一般的な高周波誘導加熱用のコイル３は、供給電流の入出力位置の影響、巻線密度のばらつきなどの製造誤差に起因して完全な回転対称には作製され得ないので、湧出し位置７と坩堝２の中心位置１０との間にずれが発生する。図８に示すように、たとえば湧出し位置７が、左右方向の一方の側（図８の例示では紙面に向って左側）に移動した場合、水平に保持される基板９を融液４に浸漬すると、基板９の中央部が坩堝２の中心位置１０を通過するので、浸漬時間は基板９の左側が長く右側が短くなり、さらに湯面温度は基板９の左側が高温で右側が低温になる。したがって、基板９の上に生成される薄板は、左側が厚くて右側が薄い左右非対称になるという問題がある。

特許第３４６３０４９号公報

本発明の目的は、半導体材料の融液の湯面における湧出し位置が、基板の浸漬方向に対して直交する方向で対称の位置になるように調整し、さらに湯面の盛上がり高さを小さくもしくは零にすることによって、薄板の板厚分布を均一にする薄板生成装置および薄板生成方法を提供することである。

本発明は、半導体材料の融液を収容する坩堝と、坩堝の周りに巻きまわされるコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、半導体結晶成長用の基板を坩堝に収容される半導体材料の融液に浸漬させる浸漬手段とを備える薄板生成装置において、
坩堝に対するコイルの相対位置を修正するコイル設定位置修正手段と、
坩堝に収容される融液の液面である湯面が最高の盛上がり高さを示す位置である湧出し位置を検出する湧出位置検出手段と、
湯面の盛上がり高さを調整する湯面高さ調整手段と、
コイル設定位置修正手段、湧出位置検出手段および湯面高さ調整手段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする薄板生成装置である。

また本発明は、コイル設定位置修正手段が、コイルを坩堝の周方向に角変位移動させるコイル周方向移動手段であることを特徴とする。

また本発明は、コイル設定位置修正手段が、コイルを仮想水平面内で２次元的に移動させるコイル水平移動手段であることを特徴とする。

また本発明は、半導体材料の融液を収容する坩堝と、坩堝の周りに巻きまわされるコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、半導体結晶成長用の基板を坩堝に収容される半導体材料の融液に浸漬させる浸漬手段とを備える薄板生成装置において、
坩堝に収容される融液に対する基板の浸漬位置を調整する基板浸漬位置調整手段と、
坩堝に収容される融液の液面である湯面が最高の盛上がり高さを示す位置である湧出し位置を検出する湧出位置検出手段と、
湯面の盛上がり高さを調整する湯面高さ調整手段と、
基板浸漬位置調整手段、湧出位置検出手段および湯面高さ調整手段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする薄板生成装置である。

また本発明は、基板浸漬位置調整手段が、
坩堝に収容される融液に基板を浸漬する方向に対して直交する方向に基板を移動させる基板左右移動手段であることを特徴とする。

また本発明は、湧出位置検出手段が、
湯面の温度分布を検出する湯面温度分布検出手段と、
湯面温度分布検出手段によって検出される湯面の温度分布の経時変化に基づいて湯面の流動方向を検出する流動検出手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、湯面高さ調整手段が、コイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源とを含むことを特徴とする。

また本発明は、前記いずれか１つの薄板生成装置を用いて、坩堝に収容される半導体材料の融液中に半導体結晶成長用の基板を浸漬し、次いで引上げて薄板を生成する薄板生成方法であって、
半導体結晶成長用の基板が坩堝に収容される融液中に浸漬されるとき、高周波電源の出力をオフにすることを特徴とする薄板生成方法である。

本発明によれば、坩堝に対するコイルの相対位置を修正するコイル設定位置修正手段と、湧出し位置を検出する湧出位置検出手段と、融液の湯面の盛上がり高さを調整する湯面高さ調整手段とを、制御手段によって動作制御することができるので、たとえばシリコン等の半導体材料を坩堝内で溶融させた後、基板を融液に浸漬して薄板を生成するとき、コイルと坩堝との相対的な位置を調整して、湧出し位置を基板の浸漬位置に適合させ、さらに湯面の盛上がり高さを零にすることが可能であり、このことによって生成される薄板の板厚分布を均一にすることができる。

また本発明によれば、コイル設定位置修正手段が、コイルを坩堝の周方向に角変位移動させるコイル周方向移動手段であるので、コイルの位置を容易に移動させて湯面の湧出し位置と基板の浸漬位置とを適合させることができる。

また本発明によれば、コイル設定位置修正手段が、コイルを仮想水平面内で２次元的に移動させるコイル水平移動手段であるので、コイルの位置を容易に移動させて湯面の湧出し位置と基板の浸漬位置とを適合させることができる。

また本発明によれば、融液に対する基板の浸漬位置を調整する基板浸漬位置調整手段と、湧出し位置を検出する湧出位置検出手段と、融液の湯面の盛上がり高さを調整する湯面高さ調整手段とを、制御手段によって動作制御することができるので、たとえばシリコン等の半導体材料を坩堝内で溶融させた後、基板を融液に浸漬して薄板を生成するとき、湧出し位置と基板の浸漬位置とを適合させ、さらに湯面の盛上がり高さを零にすることが可能であり、このことによって生成される薄板の板厚分布を均一にすることができる。

また本発明によれば、基板浸漬位置調整手段が、坩堝に収容される融液に基板を浸漬する方向に対して直交する方向に基板を移動させる基板左右移動手段であるので、水平に保持される基板の左右方向の位置を容易に移動させて湯面の湧出し位置と基板の浸漬位置とを適合させることができる。

また本発明によれば、湧出位置検出手段が、湯面温度分布検出手段と湯面の流動方向を検出する流動検出手段とを含んで構成されるので、高い精度で湯面の湧出し位置を検出することができる。

また本発明によれば、湯面高さ調整手段がコイルとコイルに高周波電力を供給する高周波電源とを含むので、高周波電源の出力を調整するという簡単な方法で湯面の盛上がり高さを調整することができ、また出力をオフとすることによって湯面の盛上がり高さを零にすることができる。

また本発明の方法によれば、半導体結晶成長用の基板が坩堝に収容される融液中に浸漬されるとき、高周波電源の出力をオフにすることによって、湯面の盛上がり高さが零になるので、生成される薄板の板厚を全面でほぼ一様にすることができる。

図１は、本発明の実施の一形態である薄板生成装置２０の構成を簡略化して示す図である。薄板生成装置２０は、半導体材料の融液２１を収容する坩堝２２と、坩堝２２の周りに巻きまわされるコイル２３と、コイル２３に高周波電力を供給する高周波電源２４と、半導体結晶成長用の基板２５を坩堝２２に収容される半導体材料の融液２１に浸漬させる浸漬手段２６と、坩堝２２に収容される融液２１に対する基板２５の浸漬位置を調整する基板浸漬位置調整手段２７と、坩堝２２に対するコイル２３の相対位置を修正するコイル設定位置修正手段２８と、坩堝２２に収容される融液２１の液面である湯面２１ａが最高の盛上がり高さを示す位置である湧出し位置２９を検出する湧出位置検出手段３０と、湯面２１ａの盛上がり高さを調整する湯面高さ調整手段３１と、コイル設定位置修正手段２８、湧出位置検出手段３０および湯面高さ調整手段３１の動作を制御する制御手段３２とを含む。

融液２１を構成する半導体材料は、本実施形態ではシリコンである。なお半導体材料はシリコンに限定されることなく、たとえばゲルマニウムなどであってもよく、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの化合物であってもよい。融液２１を収容する坩堝２２は、有底円筒状の形状を有し、たとえばグラファイト製である。

坩堝２２の周りに巻きまわされるコイル２３は、高周波誘導加熱コイルであり、高周波電源２４から高周波の交流電力の供給を受けて交番磁界を発生し、該交番磁界中に配置される坩堝２２に誘導電流を発生させて、そのジュール発熱によって坩堝２２を加熱する。また交番磁界は、坩堝２２内に収容される融液２１に対して電磁撹拌力を作用させ、図１中で矢符３３および矢符３４にて示す坩堝２２の中央部へ向う流れと湯面２１ａに向う流れを生成し、湯面２１ａに湧出し位置２９を形成する。

コイル２３に高周波電力を供給する高周波電源２４は、電気的に制御手段３２に接続される。制御手段３２は、たとえば中央処理装置（ＣＰＵ）を備える処理回路であり、記憶部を備え、記憶部に予めストアされる装置全体の動作制御プログラムに従って、基板浸漬位置調整手段２７、コイル設定位置修正手段２８、湧出位置検出手段３０および湯面高さ調整手段３１の動作を制御する。

制御手段３２から出力される動作指令に従って、高周波電源２４がコイル２３に対する高周波電力の出力の大きさを調整するとともに出力をオフにする。融液２１の湯面２１ａの盛上がり高さは、高周波電源２４からコイル２３に対して供給される高周波電力の出力の大きさ、すなわちコイル２３が高周波電力に応じて発生する交番磁界の大きさに応じて変化し、高周波電力の出力がオフにされると交番磁界も消失して湯面２１ａが静止状態の水平面２１ｂになる。したがって、コイル２３と高周波電源２４とが、湯面高さ調整手段３１を構成する。

湧出位置検出手段３０は、湯面温度分布検出手段３５と湯面２１ａの流動方向を検出する流動検出手段３６とを含む。湯面温度分布検出手段３５は、たとえば放射赤外線により湯面の温度分布を測定するサーモビュアーなどによって実現される。流動検出手段３６は、湯面温度分布検出手段３５で測定した温度分布の経時変化を分析して湯面２１ａ付近の流動方向を検出するたとえば画像処理装置によって実現される。この流動検出手段３６で湯面温度分布の経時変化を画像処理することによって、湯面２１ａ付近における融液２１が坩堝２２の側面壁部方向へ向かって放射状に流れる様子が検出されるので、その放射状流れの始点位置を湧出し位置２９として検出することができる。

なお、湧出し位置２９は、上記構成の湧出位置検出手段３０に限定されることなく、以下の方法によってもよい。たとえば湯面２１ａの複数箇所にシリコン粒子を投下すると、シリコンの固体密度が液体より小さいので、シリコン粒子が湯面２１ａで浮く。シリコンの粒子温度が湯面温度よりも低温であることを利用して、サーモビュアーによりシリコン粒子を識別し、シリコン粒子の移動方向を追跡することによって湧出し位置２９を検出することができる。

湧出位置検出手段３０は、制御手段３２に電気的に接続され、制御手段３２からの動作指令に従って湧出位置検出動作を実行するとともに、湧出し位置２９の検出結果を制御手段３２に対して出力する。制御手段３２は、湧出位置検出手段３０から出力される湧出し位置２９の検出結果に応じて、基板浸漬位置調整手段２７およびコイル設定位置修正手段２８の動作を制御する。

コイル設定位置修正手段２８は、コイル２３が搭載されるコイル台３７と、コイル台３７に装着される車輪３８と、車輪３８を駆動させる駆動源である不図示のモータとを含んで構成される。詳細な構成を省くけれども、車輪３８は、コイル台３７に装着されたままで、車軸が所望の方向に向くように動作可能である。

コイル設定位置修正手段２８は、薄板生成装置２０が設置される基台であって、水平面に平行な仮想水平面に相当する設置面を有する不図示の基台上に設けられる。したがって、コイル設定位置修正手段２８は、コイル２３をコイル台３７上に載置したまま、基台上で坩堝２３の周方向に角変位移動させるコイル周方向移動手段であり、またＸ−Ｙ軸方向に２次元的に移動させるコイル水平移動手段でもある。

コイル２３の設定位置修正は、次のように行われる。予め坩堝２２内を２次元平面座標軸によって座標位置設定しておき、湧出位置検出手段３０による検出結果に応じて、制御手段３２は、湧出し位置２９が前記座標軸上の所望の座標位置に位置するように、コイル設定位置修正手段２８に対して動作指令を出力する。コイル設定位置修正手段２８は、制御手段３２からの動作指令に従って、基台上でコイル２３を坩堝２２の周方向に角変位および／またはＸ−Ｙ軸方向に移動させる。

浸漬手段２６は、坩堝２２に収容される融液２１に基板２５を浸漬する方向に対して直交する方向（左右方向）に基板２５を移動させる基板左右移動手段である基板浸漬位置調整手段２７と、基板２５を鉛直方向に移動させて融液２１に対して浸漬し引上げる不図示の上下移動手段と、基板２５を図１紙面の手前側から奥側へ向かって基板を移動させる不図示の基板搬送手段とを含んで構成される。

基板浸漬位置調整手段２７は、たとえば坩堝２２の上方で左右方向に延びるラック部材２７ａと、ラック部材２７ａに噛合するピニオンおよびピニオンを回転駆動させるモータを備える左右駆動部２７ｂとを含む。この基板浸漬位置調整手段２７は、制御手段３２に電気的に接続され、湧出位置検出手段３０の検出結果に応じて制御手段３２から出力される動作指令に従って動作し、基板２５を湧出し位置２９に対して所望の位置になるように左右方向に移動させる。

以下本実施形態の薄板生成装置２０の動作態様について説明する。図２は、薄板生成装置２０を用いた本発明の第１の動作態様を説明する上面図である。図２（ａ）では、坩堝２２とコイル２３とが同心円となる位置に配置されているが、コイル２３の製造誤差によって湧出し位置２９が同心円の中心からずれている（本態様では基板２５の浸漬方向を示す浸漬方向仮想線３９に関して右方側にずれている）例について示す。このまま基板２５を浸漬方向仮想線３９に従って融液２１中へ浸漬すると、基板２５の中心と湧出し位置２９とがずれているので、基板２５に形成される薄板の厚さが左右非対象になる。

そこで、図２（ｂ）に示すように、コイル設定位置修正手段２８のコイル周方向移動手段としての機能を用いて、コイル２３を坩堝２２の周方向に角変位移動させる。この移動量は、湧出位置検出手段３０による検出結果に応じ、坩堝２２の平面上に設定した座標上で、湧出し位置２９が浸漬方向仮想線３９上に位置するように制御手段３２によって決定される。該移動量が、制御手段３２からコイル設定位置修正手段２８に動作指令として与えられ、コイル２３が周方向に角変位移動される。このことによって、湧出し位置２９を浸漬方向仮想線３９上に位置させることができるので、基板２５に生成される薄板の厚さを左右で均一にすることができる。

さらに本発明の薄板生成方法によれば、基板２５を浸漬方向仮想線３９上で融液２１に浸漬させて薄板を生成するとき、制御手段３２が基板２５を移動および浸漬させる動作に同期させて湯面高さ調整手段３１の高周波電源２４の出力をオフにする。高周波電源２４の出力をオフにすることによって、コイル２３が交番磁界を発生しないので電磁撹拌力が消失し、湯面２１ａの盛上がり高さが零（０）になる。湯面２１ａの盛上がり高さを０とすることによって、基板２５が融液２１に浸漬される時間が、基板２５の全面でほぼ一様になるので、生成される薄板の板厚を一層均一にすることが可能になる。基板２５の融液２１に対する浸漬時間は数秒程度であり、その間高周波電源２４の出力をオフにしても湯面温度が急激に低下することはないので、融液２１の全体が凝固することはなく操業に支障はない。

図３は、薄板生成装置２０を用いた本発明の第２の動作態様を説明する上面図である。図３（ａ）は、前述の図２（ａ）と同じ状態であるので、説明を省略する。図３（ｂ）では、コイル設定位置修正手段２８のコイル水平移動手段としての機能を用いて、コイル２３を水平面に平行な平面内である基台上において２次元的に移動させる。第１の態様と同様に、コイル２３の移動方向と移動量とが、湧出位置検出手段３０による検出結果に応じ、湧出し位置２９が浸漬方向仮想線３９上であって坩堝２２の中心に合致するように制御手段３２によって決定される。該移動方向と移動量とが、制御手段３２からコイル設定位置修正手段２８に動作指令として与えられ、コイル２３がＸ−Ｙ軸方向に移動される。このことによって、湧出し位置２９を浸漬方向仮想線３９上であって、坩堝２２の中心に合致するように位置させることができるので、基板２５に生成される薄板の厚さを左右で均一にすることができる。

なお、基板２５を浸漬方向仮想線３９上で融液２１に浸漬させて薄板を生成するとき、湯面高さ調整手段３１の高周波電源２４の出力をオフにするのは、第１の実施態様と同じである。

図４は、薄板生成装置２０を用いた本発明の第３の動作態様を説明する上面図である。第３の動作態様では、コイル２３の設定位置を修正することに代えて、基板浸漬位置調整手段２７を用いて、基板２５を湧出し位置２９に対する好適位置へ移動させることを特徴とする。

図４（ａ）は、前述の図２（ａ）と同じ状態であるので、説明を省略する。図４（ｂ）では、基板浸漬位置調整手段２７によって、基板２５の左右方向の中央部が湧出し位置２９に一致するように、基板２５を左右方向に移動させる。この移動量は、湧出位置検出手段３０による検出結果に応じ、坩堝２２の平面上に設定した座標上で、基板２５の左右方向の中央部が、湧出し位置２９に位置するように制御手段３２によって決定される。該移動量が、制御手段３２から基板浸漬位置調整手段２７に動作指令として与えられ、基板２５が左右方向に移動される。このことによって、基板２５に生成される薄板の厚さを左右で均一にすることができる。

なお、基板２５を融液２１に浸漬させて薄板を生成するとき、湯面高さ調整手段３１の高周波電源２４の出力をオフにするのは、前述の実施態様と同じである。

図５は、薄板生成装置を用いた本発明の第４の動作態様を説明する上面図である。第４の動作態様に用いる薄板生成装置は、前述の薄板生成装置２０が備える坩堝２２およびコイル２３とは異なる形状の坩堝４１およびコイル４２を備えることを特徴とする。

坩堝およびコイルは、一般的に円筒形が多用されるけれども、平面形状が円形の坩堝から四角形の薄板を生成する場合、浸漬に利用できない領域が大きくなり、坩堝の交換の際に廃棄するシリコンの量が増加するというデメリットがあり、また装置の設置面積が増大するというデメリットもある。そこで大型の薄板を生成するために、四角形の薄板形状に合わせて坩堝およびコイルの形状を矩形の筒形にしたものが本態様で用いる薄板生成装置である。

図５（ａ）は、前述の図２（ａ）と同様に、コイル４２の製造誤差により湧出し位置２９と坩堝４１の中心とがずれている状態を示す。図５（ｂ）では、第２の動作態様と同様に、コイル設定位置修正手段２８のコイル水平移動手段としての機能を用いて、コイル４２を水平面に平行な平面内である基台上において２次元的に移動させ、湧出し位置２９が浸漬方向仮想線３９上であって坩堝４１の中心に合致するように位置修正する。

なお、基板２５を融液２１に浸漬させて薄板を生成するとき、湯面高さ調整手段３１の高周波電源２４の出力をオフにするのは、前述の実施態様と同じである。

図６は、薄板生成装置を用いた本発明の第５の動作態様を説明する上面図である。第５の態様に用いる薄板生成装置は、第４の動作態様で用いたものと同一である。図６（ａ）は、前述の図２（ａ）と同様に、コイル４２の製造誤差により湧出し位置２９と坩堝４１の中心とがずれている状態を示す。図６（ｂ）では、第３の動作態様と同様に、基板浸漬位置調整手段２７によって、基板２５の左右方向の中央部が湧出し位置２９に一致するように、基板２５を左右方向に移動させる。この移動量が、湧出位置検出手段３０による検出結果に応じて制御手段３２によって基板浸漬位置調整手段２７に動作指令として与えられ、基板浸漬位置調整手段２７が、基板２５の左右方向の中央部が、湧出位置２９に位置するように基板２５を左右方向に移動させることは第３の動作態様と同じである。

なお、基板２５を融液２１に浸漬させて薄板を生成するとき、湯面高さ調整手段３１の高周波電源２４の出力をオフにするのは、前述の実施態様と同じである。

本発明の実施の一形態である薄板製造装置２０の構成を簡略化して示す図である。 薄板生成装置２０を用いた本発明の第１の動作態様を説明する上面図である。 薄板生成装置２０を用いた本発明の第２の動作態様を説明する上面図である。 薄板生成装置２０を用いた本発明の第３の動作態様を説明する上面図である。 薄板生成装置を用いた本発明の第４の動作態様を説明する上面図である。 薄板生成装置を用いた本発明の第５の動作態様を説明する上面図である。 従来の薄板生成装置１の要部の構成を示す断面図である。 従来の薄板製造装置１において一般的な製造誤差を有するコイル３による加熱状態を示す断面図である。

符号の説明

２０ 薄板生成装置
２１ 融液
２２，４１ 坩堝
２３，４２ コイル
２４ 高周波電源
２５ 基板
２６ 浸漬手段
２７ 基板浸漬位置調整手段
２８ コイル設定位置修正手段
２９ 湧出し位置
３０ 湧出位置検出手段
３１ 湯面高さ調整手段
３２ 制御手段

Claims (8)

1. 半導体材料の融液を収容する坩堝と、坩堝の周りに巻きまわされるコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、半導体結晶成長用の基板を坩堝に収容される半導体材料の融液に浸漬させる浸漬手段とを備える薄板生成装置において、
   坩堝に対するコイルの相対位置を修正するコイル設定位置修正手段と、
   坩堝に収容される融液の液面である湯面が最高の盛上がり高さを示す位置である湧出し位置を検出する湧出位置検出手段と、
   湯面の盛上がり高さを調整する湯面高さ調整手段と、
   コイル設定位置修正手段、湧出位置検出手段および湯面高さ調整手段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする薄板生成装置。
2. コイル設定位置修正手段が、
   コイルを坩堝の周方向に角変位移動させるコイル周方向移動手段であることを特徴とする請求項１記載の薄板生成装置。
3. コイル設定位置修正手段が、
   コイルを仮想水平面内で２次元的に移動させるコイル水平移動手段であることを特徴とする請求項１記載の薄板生成装置。
4. 半導体材料の融液を収容する坩堝と、坩堝の周りに巻きまわされるコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、半導体結晶成長用の基板を坩堝に収容される半導体材料の融液に浸漬させる浸漬手段とを備える薄板生成装置において、
   坩堝に収容される融液に対する基板の浸漬位置を調整する基板浸漬位置調整手段と、
   坩堝に収容される融液の液面である湯面が最高の盛上がり高さを示す位置である湧出し位置を検出する湧出位置検出手段と、
   湯面の盛上がり高さを調整する湯面高さ調整手段と、
   基板浸漬位置調整手段、湧出位置検出手段および湯面高さ調整手段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする薄板生成装置。
5. 基板浸漬位置調整手段が、
   坩堝に収容される融液に基板を浸漬する方向に対して直交する方向に基板を移動させる基板左右移動手段であることを特徴とする請求項４記載の薄板生成装置。
6. 湧出位置検出手段が、
   湯面の温度分布を検出する湯面温度分布検出手段と、
   湯面温度分布検出手段によって検出される湯面の温度分布の経時変化に基づいて湯面の流動方向を検出する流動検出手段とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄板生成装置。
7. 湯面高さ調整手段が、
   コイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の薄板生成装置。
8. 前記請求項１〜７のいずれか１つに記載の薄板生成装置を用いて、坩堝に収容される半導体材料の融液中に半導体結晶成長用の基板を浸漬し、次いで引上げて薄板を生成する薄板生成方法であって、
   半導体結晶成長用の基板が坩堝に収容される融液中に浸漬されるとき、高周波電源の出力をオフにすることを特徴とする薄板生成方法。
   

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