JP4307142B2

JP4307142B2 - Thin plate manufacturing apparatus and thin plate manufacturing method

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Publication number: JP4307142B2
Application number: JP2003126400A
Authority: JP
Inventors: 修二胡間
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: JP2004331429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板製造装置および薄板製造方法に関し、より具体的にはシリコン薄板製造装置およびシリコン薄板製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、薄板製造装置の１つとして、たとえば、特許文献１に開示される結晶シートの製造方法およびその製造装置ならびに太陽電池に関する技術が挙げられる。
【０００３】
図７は結晶シートの製造装置の概略図である。この結晶シートの製造装置は、主室７００内に連続的に送りこまれる、結晶シートが形成されるべき主表面を有する下地板７０１と、下地板の主表面が融液に接触した後、融液から離れるように下地板を移動させるために下地板を保持する可動部材７１０と、可動部材を冷却するための冷却手段と、断熱部材に囲まれた加熱室を備える。加熱室内には、抵抗加熱を用いたヒータ７０７が設置され、支持台７０２に保持されたるつぼ７０３内の原料７０４を溶解し、融液状態で保持することが可能である。
【０００４】
このように構成された結晶シートの製造装置では、下地板７０１は、主室７００の上部から主室内の可動部材７１０に連続的に供給される。冷却手段により冷却された可動部材７１０を介して、下地板７０１の主表面を冷却しながら次々に融液に浸漬させることで主表面に結晶シートを凝固成長させ、これを次々に融液から取り出す。結晶シートが成長した下地板は、次々に主室上部から主室外へ送出され、薄板を取り外される。これを繰り返すことで、連続的に結晶シートを得ることが可能となる。結晶シートの製造を継続的に行なうことにより、融液の液量が減少するため、原料投入ポート７０５を設け、原料の追加投入を行なう構造になっている。
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術における、結晶シートの製造方法およびその製造装置においては、下地板７０１を融液７０４に浸漬するための可動部材７１０は、下地板７０１を次々に同一軌道に沿って動かす部材であり、下地板７０１は唯一のるつぼ７０３にのみ浸漬することができる。この製造装置では、結晶シートの製造を継続的に行なうことにより融液の液量が減少した場合、原料投入ポート７０５から原料の追加投入を行なう。次に、融液温度を上げて追加投入した原料を溶解する。溶解が完了したら、融液の温度を結晶シート製造に適した温度に調整し、融液温度が安定するまで保持する。かかる技術においては原料の追加投入から融液温度が安定するまでの一連の工程中は、結晶シートの製造を中断する必要があり、その結果生産性が悪化するという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４７３９６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は原料の追加投入から融液温度が安定するまでの一連の工程において結晶シートの製造を中断する必要がなく、その結果生産性が改善された薄板製造装置および薄板製造方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明の薄板製造装置は、下地板浸漬機構が、下地板をるつぼ内の融液面に浸漬させ、融液から取り出すことで前記下地板表面に薄板を形成する薄板製造装置である。そして、下地板を複数のるつぼ内の融液に浸漬させることが可能な前記下地板浸漬機構を有する。
【０００９】
これにより、下地板浸漬機構が、第１のるつぼを使用して薄板の製造を行っている時に、第１のるつぼ以外のるつぼに対し、原料の追加、追加した原料の溶解、融液の温度調整、温度安定化の少なくともいずれかの動作を平行して実施することが可能であり、生産性を向上できる。
【００１０】
上記薄板製造装置は、下地板を前記下地板浸漬機構に装着／取外しする機構を設けた主室と、第１のるつぼを設けた副室と、第２のるつぼを設けた副室とを有し、下地板浸漬機構は下地板を第１のるつぼ内の融液面に浸漬させることが可能であり、その後下地板を第２のるつぼ内の融液面に浸漬させることが可能である。
【００１１】
これにより、下地板浸漬機構が、第１のるつぼを使用して薄板の製造を行っている時に、第２のるつぼに対し、原料の追加、追加した原料の溶解、融液の温度調整、温度安定化の少なくともいずれかの動作を平行して実施することが可能であり、生産性を向上できる。
【００１２】
さらに、下地板浸漬機構に装着／取外しする機構を設けた主室と、第１のるつぼを設けた副室と、第２のるつぼを設けた副室と、第３のるつぼを設けた副室とを有し、下地板浸漬機構は下地板を第１のるつぼ内の融液面に浸漬させることが可能であり、その後下地板を第２のるつぼ内の融液面に浸漬させることが可能であり、さらに下地板を第３のるつぼ内の融液面に浸漬させることが可能である薄板製造装置においては、下地板浸漬機構が、第１のるつぼおよび第２のるつぼを使用して薄板の製造を行っている時に、第３のるつぼに対し、原料の追加、追加した原料の溶解、融液の温度調整、温度安定化の少なくともいずれかの動作を平行して実施することが可能であり、さらに生産性を向上できる。
【００１３】
上記下地板浸漬機構は主室内に格納することが可能であり、主室と各副室を仕切ることが可能な仕切り扉を有することが望ましい。
【００１４】
操業開始時には、るつぼ内に固体原料を充填し、この原料を加熱溶解することで融液を作製するが、シリコンなどの原料を溶解する場合は、固体から融液に溶解する時点でＳｉＯ_X等の粉体が発生する。また、追加した原料を溶解する際も、同様の粉体が発生する。そのため、下地板浸漬機構が設置されている主室と副室の仕切り扉を閉じた状態で、副室内で溶解を行うことにより、下地板浸漬機構へ粉体が付着し、下地板浸漬機構の耐久性が劣化することを防ぐことができる。
【００１５】
さらに、るつぼ内の融液量を検知する機構を有することが望ましい。
薄板の品質、形状は、下地板を浸漬させるときの、下地板と融液の位置関係によって影響を受けるため、下地板を浸漬させるための軌道は融液量によって調整されるべきである。もしくは、融液量によってるつぼ高さを調整するべきである。上記のように、融液量を検知する機構を有することで、軌道もしくはるつぼ高さを調整することができる。融液量が規定値以下に減少した場合は、下地板とるつぼが干渉するため原料を追加する必要がある。上記のように、融液量を検知する機構を有することで、原料を追加するタイミングと、追加する量を決定することができる。
【００１６】
本発明の薄板製造方法は、下地板浸漬機構が、下地板をるつぼ内の融液に浸漬させ、融液から取り出すことで前記下地板表面に薄板を形成する薄板製造方法において、前記下地板浸漬機構が、前記下地板を複数のるつぼ内の融液に浸漬させることが可能である。
【００１７】
そして、下地板浸漬機構が、第１のるつぼを使用して薄板の製造を行っている間に、第１のるつぼ以外のるつぼに対し、原料の追加、追加した原料の溶解、融液の温度調整、温度安定化の少なくともいずれかの動作を実施することが可能である。
【００１８】
薄板を連続製造すると、融液は減少し下地板とるつぼが干渉するため、原料を追加する必要がある。上記のように複数のるつぼに下地板を浸漬できることにより、第１のるつぼを使用して薄板を製造している時、その他のるつぼに対して、原料の追加、追加した原料の溶解、溶解後の温度調整、温度安定などの作業を並行して行うことが可能であり、生産性を向上することができる。
【００１９】
下地板浸漬機構は、第１のるつぼ内の融液が規定量に減少するまで、第１のるつぼを使用して薄板を製造し、次に第１のるつぼ以外のるつぼを使用して薄板を製造することが望ましい。
【００２０】
上記方法によって、第１のるつぼ以外のるつぼに対し、原料を追加し、加熱溶解し、温度調整、温度安定を行う時間を長く確保できるため、加熱能力を増加させなくても、薄板の連続製造を継続することが可能となる。
【００２１】
第１のるつぼに対し、原料の追加、追加した原料の溶解、融液の温度調整、温度安定の少なくともいずれかの動作を実施している時に、第１のるつぼが設置されている副室と主室とを仕切る扉を閉めることが望ましい。
【００２２】
第１のるつぼを使用して薄板を製造する場合、第１のるつぼが設置されている副室と主室の間を下地板や下地板浸漬機構を通過させるために、扉は開放されている必要がある。しかしながら、第１のるつぼが原料の追加、追加した原料の溶解、温度調整、温度安定のいずれかの動作を実施している時は扉を閉めることにより、第１のるつぼ以外のるつぼを使用した薄板製造を継続しながら、第１のるつぼ内の追加原料を加熱溶解した際に発生するＳｉＯ_X粉等が下地板浸漬機構に付着することを防ぐことができる。
【００２３】
【発明の実施形態】
次に、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
以下、この発明に基いた各実施形態における薄板製造装置について、図を参照しながら説明する。
【００２５】
（発明の実施形態１）
図１は、本実施の形態における薄板製造装置の概略図である。本実施の形態は、ガイドレールを用いた下地板浸漬機構を備えた薄板製造装置の一例である。下地板を搬送し、下地板浸漬機構への装着／取外しを行う主室１００に隣接して、副室１００Ａ，１００Ｂが設置されている。浸漬前の下地板１が、矢印Ｓ１０１に沿って主室１００内部に投入され、下地板浸漬機構１１０に装着され、融液１０４Ａまたは融液１０４Ｂに浸漬され、下地板表面に薄板２を形成する。融液に浸漬された下地板１は、薄板２ごと下地板浸漬機構１１０から取外され、矢印Ｓ１０２に沿って主室１００から搬出される。
【００２６】
下地板を受け取ってから、薄板を製造し、薄板および下地板を取外すまでの一連の動作を、浸漬動作と定義する。下地板浸漬機構には、ガイドレールを使用する機構、ロボットアームのような構造を使用する機構等どのような機構を用いてもよい。
【００２７】
２つの副室には、それぞれるつぼ１０３Ａ，１０３Ｂとるつぼを加熱する機構（図示せず）が設置されており、るつぼ内に充填した原料を加熱溶解し、融液状態で所定温度に保持することが可能である。さらに、るつぼ１０３Ａ，１０３Ｂに原料を追加する原料追加機構１０５Ａ，１０５Ｂを有する。主室内および各副室内の雰囲気は、不活性ガス雰囲気に保持することが望ましい。これは、融液と大気との反応を防止するためである。
＜下地板浸漬機構の操作＞
図３は図１に示す本発明の装置において、ガイドレールを使用する下地板浸漬機構の操作の概略図である。図３に示す下地板浸漬機構１１０は、水平動作レール１１１に沿って動作するスライド体１１２に取付けられた昇降機構１１３を備え、この昇降機構１１３には懸垂支柱１１４と、懸垂支柱１１４に設置された回転機構１１５と、回転機構１１５によって動作される回転支柱１１６と、回転支柱１１６の先端に取付けた支持支柱１１７を有し、懸垂支柱１１４の末端と支持支柱１１７の末端を結ぶ位置に、下地板１が装着される台座１１８を有する。下地板１の水平方向の移送は、水平動作レール１１１に沿ってスライド体１１２が移動することにより昇降機構１１３と懸垂支柱１１４以下に吊り下がっている機構全体が水平動作することで行われる。下地板１の上下方向の移送は、昇降機構１１３が懸垂支柱１１４以下に吊り下がっている機構全体を昇降することで行う。下地板１の回転動作は、回転機構１１５によって行われる。回転動作の制御により下地板１の融液１０４Ａへの進入角度、脱出角度を決めることができる。上記の水平・上下・回転動作は相互に独立に行うことができる。
【００２８】
次に、下地板浸漬機構１１０による下地板１の浸漬動作のサイクルを、図３を用いて説明する。下地板１は、台座１１８が下地板交換位置１１９に位置しているときに、台座１１８に装着される。台座１１８に凹型あり溝が形成され、下地板１に凸型あり溝が形成されていることにより、両方のあり溝を嵌め合わせるようにスライドさせるようにして装着する。この際、下地板１表面は天頂方向を向いている。その位置で、図示しないヒーターを用いて下地板温度調整を実施してもよい。その後、下地板１は動作サイクル１２０のように時計回りに回転しながら右方向へ移動する。次いで、左方向に戻りながら、下地板１表面を融液１０４Ａに浸漬し、取出すことにより、下地板１の表面に薄板２を製造する。
【００２９】
薄板製造後、薄板２が成長した下地板１は、さらに左方向へ戻りつつ、回転し、下地板１表面が天頂方向に向いた形で、交換位置１１９まで戻る。その後、薄板２が形成された下地板１をスライドさせて台座１１８から押出し、新しい下地板１を台座１１８に装着する。
【００３０】
下地板１を交換するときの、下地板１の姿勢は、本実施の形態では表面を天頂方向に向けたが、横向きや下向きなど、どの方向を向いていても構わない。また、図３において、浸漬動作サイクル１２０を時計回りとしたが、反時計回り、もしくは途中まで時計回りで途中から反時計回り、もしくは途中まで反時計回りで途中から時計回り、のいずれでも構わない。
【００３１】
上記動作の設定は、通常は、パソコン等により、水平方向移動指令と昇降動作移動指令、回転動作指令をそれぞれプログラミングし、それをコントローラに送信しておくことで、プログラム通りの任意軌道を実現する。
【００３２】
シリコン融液は１４００〜１５００℃の高温であり、またシリコンの蒸着やＳｉＯ_X粉等の付着もあるので、水平動作レール１１１や下地板浸漬機構１１０上部を保護するため、断熱性もしくは冷却された遮蔽板（図示せず）をるつぼ上に、下地板浸漬機構１１０や下地板１の動作と干渉しない位置に配置することが望ましい。
【００３３】
下地板１の材質は、シリコン薄板を製造する場合には、耐熱性等の観点からカーボンを使用するのが好ましい。下地板１の表面に等間隔に凹凸を形成して結晶成長核の発生位置を制御することで、より結晶粒径の大きな多結晶薄板を製造することができる。
【００３４】
本実施の形態において、融液からの凝固成長により、薄板の結晶状態としては、温度などの条件によって、単結晶、多結晶、非晶質、結晶質と非晶質が混在した物質となることが考えられる。
＜２つのるつぼ間の下地板浸漬機構の移動操作＞
図２は図１に示す薄板製造装置において、下地板浸漬機構の第１のるつぼと第２のるつぼ間の移動操作の概略図である。
【００３５】
図２（Ａ）は、上記で図３を用いて説明したように、下地板交換位置１１９に対して右側に設置しているるつぼ１０３Ａ内の融液１０４Ａへ下地板１を浸漬している様子を示す。下地板１は、下地板交換位置１１９から、矢印Ｓ１００Ａのようにるつぼ１０３Ａ上へ移動し、融液１０４Ａに浸漬し、薄板を製造した後に、矢印Ｓ１００Ａのように下地板交換位置１１９へ戻る。図１（Ｂ）のように、交換位置に対して左側に設置されたるつぼ１０３Ｂ内の融液１０４Ｂへも、図３と同様のサイクルで浸漬動作を行うことが可能である。下地板１は、下地板交換位置１１９から、矢印Ｓ１００Ｂのようにるつぼ１０３Ｂ上へ移動し、融液１０４Ｂに浸漬し、薄板を製造した後に、矢印Ｓ１００Ｂのように下地板交換位置１１９へ戻る。
【００３６】
原料追加機構にはどのような機構を用いても構わないが、装置の簡略化のために、るつぼ１つに対し１つの原料追加機構を有することが望ましい。本実施形態では、柄杓型の原料追加機構１０５Ａ，１０５Ｂを設置した。柄杓内に追加原料１０６Ａ，１０６Ｂを充填し、るつぼ直上にて回転することで柄杓内の原料をるつぼに追加することが可能である。原料は、装置外から柄杓へ何度でも充填しなおせるように、柄杓への原料充填通路（図示せず）を設置することが望ましい。柄杓への原料充填は、副室１００Ａ，１００Ｂとは異なる副々室（図示せず）にて行えるように、柄杓を副室１００Ａ，１００Ｂと、それとは異なる副々室（図示せず）との間を行き来できるようにすることが望ましい。もしくは、柄杓に原料を充填するための充填機構（図示せず）と副々室（図示せず）をさらに設けることが望ましい。
【００３７】
副室１００Ａ，１００Ｂと主室１００間には、両者を仕切る扉１０７Ａ，１０７Ｂを有することが望ましい。
＜薄板製造の工程＞
次に、図１〜図３において、本実施の形態における、薄板の製造方法について説明する。まず、るつぼ１０３Ａ，１０３Ｂに固体原料を充填し、加熱機構によってるつぼの温度を昇温し、原料の初期溶解を行う。
【００３８】
初期溶解を実施している最中は、下地板浸漬機構１１０は、主室１００内で待機していることが望ましい。さらには、主室と副室の間を仕切る扉１０７Ａ，１０７Ｂを閉めていることが望ましい。これによって、下地板浸漬機構１１０に対する汚染を軽減することが出来る。ここで、下地板浸漬機構１１０に対する汚染とは、例えば、原料としてシリコンを用いた場合、固体シリコン原料が溶解する際に、ＳｉＯ_X粉等が発生し、下地板浸漬機構１１０に付着することなどである。下地板浸漬機構１１０及びその周辺にＳｉＯ_X粉が等付着することにより、下地板浸漬時にトラブルが発生しやすくなる。
【００３９】
扉１０７Ａ、１０７Ｂは、主室と副室を完全に閉めきる構造である必要は無い。例えば、図１によると、水平動作レール１１１が横切っているため、この部分を完全に覆うことは困難である。装置の簡略化、低コスト化のためには、水平動作レールに接触しないような扉を設置し、主室と副室の導通面積を狭くするだけでも、るつぼから発生した粉体が主室内に入りにくくすることは可能である。従って、扉を閉めるとは、主室と副室の導通面積を狭くすることと同義である。
【００４０】
同様に、扉を開けるとは、主室と副室の導通面積を広くすることと同義である。少なくとも、下地板浸漬機構１１０と下地板１、薄板２が扉と干渉することなく通過できるだけの導通面積を確保する必要がある。
【００４１】
溶解完了後、融液の温度を薄板製造に適した温度に調整する。るつぼや融液の温度を、熱電対や放射温度計などを用いて検知し、ＰＩＤ制御などの手法を用いて、加熱機構の出力を自動調整することで任意の融液温度に調整することが可能である。任意の温度に調整が完了した直後は、融液温度分布や対流が不安定であるため、加熱機構の出力を自動調整しながら融液温度安定化を行うことが望ましい。
【００４２】
温度が安定したら、下地板の浸漬動作を開始する。下地板浸漬機構１１０は矢印Ｓ１０１に沿って搬送された下地板１を受け取り、第１のるつぼ１０３Ａ内の融液１０４Ａに下地板を浸漬させて、薄板２を製造し、下地板交換位置に戻る。ここで、下地板交換位置は、図２に記載の位置１１９に対応する。この位置で、矢印Ｓ１０２の方向に、薄板２ごと下地板１を取外す。同時に、矢印Ｓ１０１に沿って搬送された新しい下地板１を受け取り、次の浸漬動作を行う。
【００４３】
下地板の浸漬動作を連続的に行い、薄板の連続製造を行うことにより、融液１０４Ａの量は減少する。そのため、融液量を検知する機構を有することが望ましい。これにより、融液面の高さが変化した際に、下地板を浸漬する軌道を融液面の高さにあわせて補正することが可能となる。さらに融液が規定量まで減少すると、下地板を浸漬する軌道とるつぼが干渉するため、浸漬続行が不可能となる。融液量を検知する機構を有することで、下地板や下地板浸漬機構とるつぼとの干渉を防止でき、るつぼへ原料を追加するタイミング、追加量を決定することができる。
【００４４】
図２（Ｂ）において、融液１０４Ａの液量が規定量まで減少した時に、原料追加機構１０５Ａから、追加原料をるつぼ１０３Ａ内に追加し、融液１０４Ａの温度を上昇させて追加原料１０６Ａを溶解する。その後、薄板製造に適した温度に融液温度を調整し、安定させる。その間、第１のるつぼ１０３Ａ内の融液１０４Ａへの浸漬動作は実施できないが、第２のるつぼ１０３Ｂ内の融液１０４Ｂへの浸漬動作は実施可能である。
【００４５】
図２（Ａ）は、下地板を第１のるつぼ１０３Ａ内の融液１０４Ａへ浸漬させている状態を示す。このとき同時に、第２のるつぼ１０３Ｂに対し、原料追加機構１０５Ｂを用いた追加原料１０６Ｂの追加、追加された原料の溶解、融液の温度調整、融液の温度安定化、の少なくともいずれかの動作を実施することが望ましい。
【００４６】
図２（Ｂ）は、下地板を第２のるつぼ１０３Ｂ内の融液１０４Ｂへ浸漬させている状態を示す。このとき同時に、第１のるつぼ１０３Ａに対し、原料追加機構１０５Ａを用いた原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化、の少なくともいずれかの動作を実施することが望ましい。
【００４７】
上記のように、一方のるつぼ内の融液へ浸漬動作を行っているときに、他のるつぼに対し、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程を同時に実施することで、下地板を浸漬できない時間を減らすことが可能となり、生産性が向上する。
【００４８】
第１の副室に設置されたるつぼ内の融液へ浸漬動作を行っているときは、第１の副室と主室との仕切り扉は開く必要がある。これにより、下地板浸漬機構や下地板、薄板と扉との干渉を防止できる。第１の副室に設置されたるつぼへ原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程を行っているときは、第１の副室と主室との仕切り扉は閉めることが望ましい。これによって、追加原料が溶解する際に発生する粉体から、下地板浸漬機構の汚染を守りつつ、下地板浸漬機構は他のるつぼ内の融液への浸漬動作を継続することが可能である。
【００４９】
本実施の形態において、主室内は少なくとも外気と遮断されていればよいのであるが、減圧下あるいは、ヘリウム、窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気であることが好ましい。
【００５０】
さらに、融液として、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム、ひ素、インジウム、リン、硼素、アンチモン、亜鉛、すずなどの半導体材料、または、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属材料を使用することが可能である。
＜薄板製造の操作時間＞
図８を用いて、薄板製造１枚あたりに必要な時間（以下、タクトという）を説明する。融液が規定量まで減少する間に製造される薄板製造枚数をＷ枚とし、原料を追加し溶解するために必要な時間をＹ秒、融液温度を調整し、安定させるために必要な時間をＺ秒とする。第１のるつぼ１０３Ａ内の融液１０４Ａへの連続浸漬時間（Ｗ枚製造するための時間）はＸ秒である。第２のるつぼへ原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程を行う時間は（Ｙ＋Ｚ）秒である。ここで、Ｘ＞（Ｙ＋Ｚ）のときは、第１のるつぼ１０３Ａの融液量が規定量減少した瞬間に、つづけて第２のるつぼ内の融液への浸漬を開始できるため、タクトは、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の影響を受けない。すなわち、タクト＝Ｘ／Ｗ秒である。このとき、温度が安定した後、浸漬動作が始まるまでの時間Ｘ−（Ｙ＋Ｚ）秒は、安定状態を維持しつつ浸漬動作開始を待つための保持時間となる。Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の時は、タクトは（Ｙ＋Ｚ）／Ｗ秒となる。保持時間は０秒となる。
【００５１】
（実施の形態２）
図４は本実施の形態２における薄板製造装置の概略図である。本実施形態は、ロボットアームを用いた下地板浸漬機構を備えた薄板製造装置の一例である。図１と同様に、下地板の搬送、装着／取外しを行う主室２００と隣接して、副室２００Ａ、２００Ｂを設置している。
【００５２】
浸漬前の下地板１は、矢印Ｓ２０１Ａまたは矢印Ｓ２０１Ｂに沿って主室２００内部に投入され、下地板浸漬機構２１０に装着され、融液２０４Ａまたは融液２０４Ｂに浸漬され、下地板表面に薄板２を形成する。融液に浸漬された下地板１は、薄板２ごと下地板浸漬機構から取外され、矢印Ｓ２０２Ａまたは矢印Ｓ２０２Ｂに沿って主室２００から搬出される。
＜るつぼ間の下地板浸漬機構の移動操作＞
図５に、図４に示すロボットアームを使用する下地板浸漬機構の一例を例示する。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す下地板浸漬機構２１０は、垂直動作軸２１４に沿って動作する昇降機構２１３に取付けられた水平方向伸縮アーム２１１の先端に設置される。水平方向伸縮アーム２１１先端に、傾斜アーム２１５を備え、その先に下地板１が装着される台座２１８を有する。下地板１の垂直方向の移送は、垂直動作軸２１４に沿って昇降機構２１３が移動することにより水平方向伸縮アームより先に接続されている機構全体が垂直動作することで行われる。下地板１の水平方向の移送は、水平方向伸縮アーム２１１が伸縮することで、傾斜アームより先に接続されている機構全体を水平移動することで行う。下地板１の傾斜動作は、傾斜アーム２１５によって行われる。下地板傾斜の制御により下地板１の融液２０４Ａ、２０４Ｂへの進入角度、脱出角度を決めることができる。上記の水平・上下・傾斜動作は相互に独立に行うことができる。
【００５３】
本発明の薄板製造装置は、上述の構成により、図３のガイドレールを使用した下地板浸漬機構と同様に、るつぼ内の融液へ、任意の軌道による浸漬動作を行うことができる。
【００５４】
さらに、図４に示すように、下地板浸漬機構２１０は、垂直動作軸２１４を中心として、矢印Ｓ２００Ｒのように下地板浸漬機構２１０全体が回転可能である。
【００５５】
図５（Ａ）は、垂直動作軸２１４に対して右側に設置しているるつぼ２０３Ａ内の融液２０４Ａへ下地板１を浸漬している様子を示す。下地板１は、下地板交換位置２１９Ａから、矢印Ｓ２００Ａのようにるつぼ２０３Ａ上へ移動し、融液２０４Ａに浸漬し、薄板を製造した後に、矢印Ｓ２００Ａのように下地板交換位置２１９Ａへ戻る。図５（Ｂ）のように、交換位置に対して左側に設置されたるつぼ２０３Ｂ内の融液２０４Ｂへも、同様のサイクルで浸漬を行うことが可能である。下地板１は、下地板交換位置２１９Ｂから、矢印Ｓ２００Ｂのようにるつぼ２０３Ｂ上へ移動し、融液２０４Ｂに浸漬し、薄板を製造した後に、矢印Ｓ２００Ｂのように下地板交換位置２１９Ｂへ戻る。下地板浸漬機構２１０は、下地板交換位置２１９Ａと２１９Ｂの間を、垂直動作軸２１４を中心として下地板浸漬機構２１０全体が回転することで行き来する。
＜薄板製造の工程＞
次に、本実施の形態における、薄板の製造方法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００５６】
原料の初期溶解は、実施の形態１と同様である。実施形態１と同様に、初期溶解時は扉２０７Ａ，２０７Ｂは、閉めていることが望ましい。扉２０７Ａ，２０７Ｂは、主室と副室を完全に閉めきる構造とすることが可能である。本実施形態の場合、図１による水平動作レール１１１のように、主室と副室をまたがって固定設置されている機構は存在しないため、例えばゲートバルブのように、主室と副室の雰囲気を分離することが容易である。
【００５７】
初期溶解が完了したら、融液を薄板製造に適した温度に調整する。温度が安定したら、下地板の浸漬動作を開始する。下地板浸漬機構２１０は矢印Ｓ２０１Ａに沿って搬送された下地板１を受け取り、第１のるつぼ２０３Ａ内の融液２０４Ａに下地板を浸漬させて、薄板を製造し、下地板交換位置に戻る。下地板交換位置は、図５の位置２１９Ａに対応する。この位置で、矢印Ｓ２０２Ａの方向に、薄板２ごと下地板１を取外す。同時に、矢印Ｓ２０１Ａに沿って搬送された新しい下地板１を受け取り、次の浸漬動作を行う。
【００５８】
融液２０４Ａの液量が規定量まで減少した時に、原料追加機構２０５Ａから、追加原料をるつぼ２０３Ａ内に追加し、融液２０４Ａの温度を上昇させて追加原料を溶解する。その後、薄板製造に適した温度に融液温度を調整し、安定させる。その間、第１のるつぼ２０３Ａ内の融液２０４Ａへの浸漬動作は実施できない。そのため、下地板浸漬機構は１８０°旋回し、矢印Ｓ２０１Ｂに沿って搬送された新しい下地板１を下地板交換位置にて受け取り、るつぼ２０３Ｂ内の融液２０４Ｂへの浸漬動作を実施する。このときの下地板交換位置は、図５に記載の位置２１９Ｂに対応する。
【００５９】
図５（Ａ）は、下地板を第１のるつぼ２０３Ａへ浸漬させている状態を示す。このとき同時に、第２のるつぼ２０３Ｂに、原料追加機構２０５Ｂを用いた原料の追加２０６Ｂ、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化、の少なくともいずれかの動作を実施することが望ましい。
【００６０】
図５（Ｂ）は、下地板を第２のるつぼ２０３Ｂへ浸漬させている状態を示す。このとき同時に、第１のるつぼ２０３Ａに、原料追加機構２０５Ａを用いた原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化、の少なくともいずれかの動作を実施することが望ましい。
【００６１】
上記のように、るつぼへ浸漬動作を行っているときに、他のるつぼに対し、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程を同時に実施することで、下地板を浸漬できない時間を減らすことが可能となり、生産性が向上する。
＜薄板製造の操作時間＞
図８を用いて、薄板製造１枚あたりに必要な時間（タクト）を説明する。融液が規定量まで減少する間に製造される薄板製造枚数をＷ枚とし、原料を追加し溶解するために必要な時間をＹ秒、融液温度を調整し、安定させるために必要な時間をＺ秒とする。第１のるつぼ２０３Ａ内の融液２０４Ａへの連続浸漬時間（Ｗ枚製造するための時間）はＸ秒とする。第２のるつぼに対し、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程を行う時間は（Ｙ＋Ｚ）秒である。下地板浸漬機構２１０を１８０°旋回する時間は、Ｘ、Ｙ、Ｚに対し十分小さいため無視できる。
【００６２】
実施の形態１と同様に、Ｘ＞（Ｙ＋Ｚ）の時は、タクト＝Ｘ／Ｗ秒である。このとき、温度が安定した後、浸漬動作が始まるまでの時間Ｘ−（Ｙ＋Ｚ）秒は、安定状態を維持しつつ浸漬動作開始を待つための保持時間となる。Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の時は、タクトは（Ｙ＋Ｚ）／Ｗ秒となる。保持時間は０秒である。
【００６３】
（実施の形態３）
図６は本実施の形態３における薄板製造装置の概略図である。本実施形態は、ロボットアームを用いた下地板浸漬機構を備えた薄板製造装置の一例である。下地板の搬送、装着／取外しを行う主室３００と隣接して、副室３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃを設置している。下地板浸漬機構３１０は、実施の形態２にて説明した、図５の下地板浸漬機構と同じ機構を使用できる。
【００６４】
浸漬前の下地板１は、矢印Ｓ３０１に沿って主室３００内部に投入され、下地板浸漬機構３１０に装着され、浸漬する融液の方向に矢印Ｓ３００Ｒに沿って回転する。その後、融液３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃのいずれかに浸漬され、下地板表面に薄板２を形成する。融液に浸漬された下地板１は、薄板２ごと、矢印Ｓ３００Ｒに沿って回転して下地板交換位置に戻り、下地板浸漬機構から取外され、矢印Ｓ３０２に沿って主室３００から搬出される。
＜薄板製造の工程＞
次に、本実施の形態における、薄板の製造方法について説明する。原料の初期溶解は、実施の形態２と同様である。
【００６５】
初期溶解が完了したら、融液を薄板製造に適した温度に調整する。温度が安定したら、下地板の浸漬動作を開始する。下地板浸漬機構３１０は矢印Ｓ３０１に沿って搬送された下地板１を受け取り、回転によってるつぼ３０３Ａの方向へ向き、その後、第１のるつぼ３０３Ａ内の融液３０４Ａに下地板を浸漬させて、薄板を製造し、回転によって下地板交換位置３１９に戻る。この位置で、矢印Ｓ３０２の方向に、薄板２ごと下地板１を取外す。同時に、矢印Ｓ３０１に沿って搬送された新しい下地板１を受け取り、次の浸漬動作を行う。
【００６６】
融液３０４Ａの液量が規定量まで減少した時に、原料追加機構３０５Ａから、追加原料をるつぼ３０３Ａ内に追加し、融液３０４Ａの温度を上昇させて追加原料を溶解する。その後、薄板製造に適した温度に融液温度を調整し、安定させる。その間、第１のるつぼ３０３Ａ内の融液３０４Ａへの浸漬動作は実施できない。るつぼ３０３Ｂまたは３０３Ｃ内の融液３０４Ｂまたは３０４Ｃへの浸漬動作は実施できるため、るつぼ３０３Ａに対し、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程を実施している間は、るつぼ３０３Ｂ内の融液３０４Ｂへの浸漬動作を実施する。
【００６７】
融液３０４Ｂの液量が規定量まで減少した時に、原料追加機構３０５Ｂから、追加原料をるつぼ３０３Ｂ内に追加し、融液３０４Ｂの温度を上昇させて追加原料を溶解する。その後、薄板製造に適した温度に融液温度を調整し、安定させる。その間、第２のるつぼ３０３Ｂ内の融液３０４Ｂへの浸漬動作は実施できない。るつぼ３０３Ａに対する、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程が完了していない場合は、るつぼ３０３Ｃ内の融液３０４Ｃへの浸漬動作のみ、実施できるため、続いてるつぼ３０３Ｃ内の融液３０４Ｃへの浸漬動作を実施する。
【００６８】
融液３０４Ｃの液量が規定量まで減少した時に、原料追加機構３０５Ｃから、追加原料をるつぼ３０３Ｃ内に追加し、融液３０４Ｃの温度を上昇させて追加原料を溶解する。その後、薄板製造に適した温度に融液温度を調整し、安定させる。その間、第３のるつぼ３０３Ｃ内の融液３０４Ｃへの浸漬動作は実施できない。るつぼ３０３Ａに対する、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程が完了している場合は、るつぼ３０３Ａ内の融液３０４Ａへの浸漬動作は実施できるため、続いてるつぼ３０３Ａ内の融液３０４Ａへの浸漬動作を実施する。るつぼ３０３Ａに対する、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程が完了していない場合は、浸漬動作を実施できるるつぼは存在しない。もっとも早く温度安定が完了するるつぼは３０３Ａであるため、るつぼ３０３Ａが温度の安定化を完了した後、るつぼ３０３Ａ内の融液３０４Ａへの浸漬動作を実施する。
【００６９】
上記のように、下地板を第１のるつぼ３０３Ａ内の融液３０４Ａへ浸漬させているとき同時に、第２のるつぼ３０３Ｂと、第３のるつぼ３０３Ｃに対して、原料追加機構３０５Ｂ、３０５Ｃから、追加原料を追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程の少なくともいずれかの動作を実施することが望ましい。第２、第３のるつぼ内の融液へ浸漬しているときも同様に、他のるつぼに対しては原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程の少なくともいずれかの動作を実施することが望ましい。るつぼ内の融液へ浸漬動作を行っているときに、他のるつぼに対し、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化を同時に実施することで、下地板を浸漬できない時間を減らすことが可能となり、生産性が向上する。
【００７０】
なお、図６において、矢印Ｓ３００Ａ，Ｓ３００Ｂ，Ｓ３００Ｃは下地板浸漬機構３０１の融液への移動、後退方向を示す。また、主室と副室には扉３０７Ａ，３０７Ｂ，３０７Ｃが設けられている。
＜薄板製造の操作時間＞
図９を用いて、薄板製造１枚あたりに必要な時間（タクト）を説明する。融液が規定量まで減少する間に製造される薄板製造枚数をＷ枚とし、原料を追加し溶解するために必要な時間をＹ秒、融液温度を調整し、安定させるために必要な時間をＺ秒とする。るつぼ３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ内の融液３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃへの連続浸漬時間（Ｗ枚製造するための時間）はそれぞれＸＡ、ＸＢ、ＸＣ秒とする。本実施の形態では、下地板交換位置３１９からるつぼ方向に向くまでの回転時間は、各々のるつぼによって異なるため、薄板Ｗ枚製造するために必要な時間も各々異なる。本実施の形態では、計算を簡略化するために、Ｘ＝ＸＡ＝ＸＢ＝ＸＣと近似する。るつぼに対し、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化の工程を行う時間は（Ｙ＋Ｚ）秒である。るつぼへの原料の追加から融液温度安定化までの工程は、他のるつぼ２つへの浸漬時間分かけて同時進行できることになるため、（２×Ｘ）＞（Ｙ＋Ｚ）の時は、タクト＝Ｘ／Ｗ秒である。このとき、温度が安定した後、浸漬動作が始まるまでの時間（２×Ｘ）−（Ｙ＋Ｚ）秒は、安定状態を維持しつつ浸漬開始を待つための保持時間となる。
【００７１】
同様に、るつぼをＮ個用意した場合、（Ｎ×Ｘ）＞（Ｙ＋Ｚ）の時は、タクト＝Ｘ／Ｗ秒である。すなわち、るつぼへ原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化に必要な時間（Ｙ＋Ｚ）秒が大きい場合、もしくは薄板成長条件によって薄板を製造する時間が早く連続浸漬時間Ｘ秒が小さい場合は、るつぼ数を増やすことで、タクトが原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化に影響を受けないようにすることが可能であり、タクトを最小値Ｘ／Ｗ秒とすることが可能である。このとき、温度安定した後、浸漬が始まるまでの時間（Ｎ×Ｘ）−（Ｙ＋Ｚ）秒は、安定状態を維持しつつ浸漬開始を待つための保持時間となる。
【００７２】
（比較例１）
図７に示す、従来装置を用いたシリコン薄板の製造装置について説明する。まず、るつぼ７０３に固体原料を充填し、加熱機構７０７によってるつぼの温度を昇温し、原料の初期溶解を行う。溶解完了後、融液の温度を薄板製造に適した温度に調整し、融液温度安定化を行う。
【００７３】
次に、融液７０４を保持したまま、るつぼ７０３を上昇し、下地板の表面を融液７０４に浸漬する。
【００７４】
下地板を、装置上部から連続的に可動部材７１０に投入し、可動部材７１０の回転により、下地板をシリコン融液に浸漬させ、続いて上方へ薄板ごと下地板を取出すことで、シリコン薄板を製造できる。
【００７５】
融液７０４の液量が規定量まで減少したら、るつぼを下降させる。次に、原料投入ポート７０５を通じて、るつぼ７０３内に、原料を追加し、ヒータ７０７にて追加した原料を溶解する。その後、融液７０４の温度を調整し、融液温度安定を行う。
【００７６】
その後、再び下地板浸漬位置までるつぼ７０３を上昇させることで、下地板の浸漬を再開きる。
【００７７】
融液が規定量まで減少する間に製造される薄板製造枚数をＷ枚とし、原料を追加し溶解するために必要な時間をＹ秒、融液温度を調整し、安定させるために必要な時間をＺ秒とする。るつぼ７０３内の融液７０４への連続浸漬時間（Ｗ枚製造するための時間）はＸ秒とする。
【００７８】
図１０に示されるように、比較例１におけるタクトは（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／Ｗ秒である。
（タクト比較）
実施の形態１、２によって薄板を製造した場合のタクトは、Ｘ＞（Ｙ＋Ｚ）のときは、Ｘ／Ｗ秒である。Ｘ＞Ｙ＋Ｚでない場合は、（Ｙ＋Ｚ）／Ｗ秒である。
【００７９】
比較例によるタクトは（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／Ｗ秒であるため、どちらの場合でもタクトが大幅に改善されることが分かる。
【００８０】
このように、下地板浸漬機構が２つのるつぼへ浸漬することにより、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化を浸漬動作と平行して行うことが可能となり、生産性を向上することが可能である。
【００８１】
実施の形態３によって薄板を製造した場合のタクトは、（２×Ｘ）＞（Ｙ＋Ｚ）のときは、Ｘ／Ｗ秒である。Ｘ＞（Ｙ＋Ｚ）でない場合は、るつぼや副室の数を増やすことで、タクトを（Ｙ＋Ｚ）／Ｗ秒からＸ／Ｗ秒に改善することが可能である。
【００８２】
同様に、（Ｎ×Ｘ）＞（Ｙ＋Ｚ）を満たすように、るつぼの個数Ｎを決定することで、タクトをＸ／Ｗ秒に改善することが可能である。
【００８３】
【発明の効果】
この発明における薄板製造装置によれば、下地板浸漬機構は複数のるつぼへの浸漬動作を行うことを可能とし、原料の追加、追加原料の溶解、融液の温度調整、融液温度安定化を浸漬動作と同時に行うことで、生産性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄板製造装置の概略図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の薄板製造装置における下地板浸漬機構の操作を示す概略図である。
【図３】本発明の薄板製造装置における下地板浸漬機構の操作を示す概略図である。
【図４】本発明の薄板製造装置の概略図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の薄板製造装置における下地板浸漬機構の操作を示す概略図である。
【図６】本発明の薄板製造装置の概略図である。
【図７】従来の薄板製造装置の概略図である。
【図８】本発明における実施の形態１及び２によるタクト表である。
【図９】本発明における実施の形態３によるタクト表である。
【図１０】比較例１によるタクト表である。
【符号の説明】
１下地板、２薄板、１０３Ａ，１０３Ｂ，２０３Ａ，２０３Ｂ，３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃるつぼ、１０４Ａ，１０４Ｂ，２０４Ａ，２０４Ｂ，３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃ融液、１０５Ａ，１０５Ｂ，２０５Ａ，２０５Ｂ，３０５Ａ，３０５Ｂ，３０５Ｃ原料追加機構、１０６Ａ，１０６Ｂ，２０６Ａ，２０６Ｂ，３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ追加原料、１０７Ａ，１０７Ｂ，２０７Ａ，２０７Ｂ，３０７Ａ，３０７Ｂ，３０７Ｃ扉、１１０，２１０下地板浸漬機構、１００，２００，３００，７００主室、１００Ａ，２００Ａ，３００Ａ，３００Ｃ，１００Ｂ，２００Ｂ，３００Ｂ副室。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin plate manufacturing apparatus and a thin plate manufacturing method, and more specifically to a silicon thin plate manufacturing apparatus and a silicon thin plate manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
As one of conventional thin plate manufacturing apparatuses, for example, a method for manufacturing a crystal sheet disclosed in Patent Document 1, a manufacturing apparatus therefor, and a technique relating to a solar cell can be cited.
[0003]
FIG. 7 is a schematic view of a crystal sheet manufacturing apparatus. In this crystal sheet manufacturing apparatus, a base plate 701 having a main surface on which a crystal sheet is to be formed, which is continuously fed into the main chamber 700, and the main surface of the base plate come into contact with the melt. A movable member 710 for holding the base plate to move the base plate away from the base plate, a cooling unit for cooling the movable member, and a heating chamber surrounded by the heat insulating member. A heater 707 using resistance heating is installed in the heating chamber, and the raw material 704 in the crucible 703 held on the support base 702 can be dissolved and held in a melted state.
[0004]
In the crystal sheet manufacturing apparatus configured as described above, the base plate 701 is continuously supplied from the upper part of the main chamber 700 to the movable member 710 in the main chamber. Crystal sheets are solidified and grown on the main surface by being immersed in the melt one after another while cooling the main surface of the base plate 701 through the movable member 710 cooled by the cooling means, and this is taken out from the melt one after another. . The base plate on which the crystal sheet has grown is successively sent from the upper part of the main chamber to the outside of the main chamber, and the thin plate is removed. By repeating this, it becomes possible to obtain a crystal sheet continuously. By continuously producing the crystal sheet, the amount of the melt is reduced, so that a raw material input port 705 is provided to supply additional raw materials.
[0005]
However, in the crystal sheet manufacturing method and manufacturing apparatus according to the conventional technique, the movable member 710 for immersing the base plate 701 in the melt 704 is a member that moves the base plate 701 along the same track one after another. The base plate 701 can be immersed only in the only crucible 703. In this manufacturing apparatus, when the amount of the melt is reduced by continuously manufacturing the crystal sheet, the raw material is additionally supplied from the raw material input port 705. Next, the melted raw material is dissolved by raising the melt temperature. When the dissolution is completed, the temperature of the melt is adjusted to a temperature suitable for crystal sheet production and held until the melt temperature is stabilized. In such a technique, it is necessary to interrupt the production of the crystal sheet during a series of steps from the addition of the raw material to the stabilization of the melt temperature, resulting in a problem that productivity deteriorates.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-247396 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a thin plate manufacturing apparatus and a thin plate manufacturing method in which the production of the crystal sheet does not need to be interrupted in a series of steps from the addition of the raw material to the stabilization of the melt temperature, and as a result, the productivity is improved.
[0008]
[Means for solving the problems]
The thin plate manufacturing apparatus of the present invention is a thin plate manufacturing apparatus in which a base plate immersion mechanism forms a thin plate on the surface of the base plate by immersing the base plate in a melt surface in a crucible and taking it out of the melt. And it has the said baseplate immersion mechanism which can immerse a baseplate in the melt in a some crucible.
[0009]
As a result, when the base plate immersion mechanism is manufacturing the thin plate using the first crucible, the addition of the raw material, the dissolution of the added raw material, the temperature of the melt with respect to the crucible other than the first crucible It is possible to carry out at least one of adjustment and temperature stabilization in parallel, and productivity can be improved.
[0010]
The thin plate manufacturing apparatus includes a main chamber provided with a mechanism for attaching / detaching a base plate to / from the base plate immersion mechanism, a sub chamber provided with a first crucible, and a sub chamber provided with a second crucible. The base plate immersing mechanism can immerse the base plate in the melt surface in the first crucible, and then immerse the base plate in the melt surface in the second crucible.
[0011]
As a result, when the base plate immersion mechanism is manufacturing the thin plate using the first crucible, the addition of the raw material, the dissolution of the added raw material, the temperature adjustment of the melt, the temperature of the second crucible At least one of the stabilization operations can be performed in parallel, and productivity can be improved.
[0012]
Further, a main chamber provided with a mechanism for mounting / removing the base plate immersion mechanism, a sub chamber provided with a first crucible, a sub chamber provided with a second crucible, and a sub chamber provided with a third crucible The base plate immersing mechanism can immerse the base plate in the melt surface in the first crucible, and then immerse the base plate in the melt surface in the second crucible. Further, in the thin plate manufacturing apparatus capable of immersing the base plate in the melt surface in the third crucible, the base plate immersion mechanism uses the first crucible and the second crucible to make the thin plate During the manufacturing process, it is possible to perform at least one of the operations of adding the raw material, dissolving the added raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the temperature in parallel with the third crucible. Yes, productivity can be further improved.
[0013]
The base plate dipping mechanism can be stored in the main chamber, and preferably has a partition door that can partition the main chamber and each sub chamber.
[0014]
At the start of operation, a crucible is filled with a solid raw material, and this raw material is melted by heating to prepare a melt. _X Etc. are generated. In addition, the same powder is generated when the added raw material is dissolved. Therefore, the powder adheres to the base plate immersion mechanism by dissolving in the sub chamber with the main chamber and sub chamber partition doors where the base plate immersion mechanism is installed. It is possible to prevent the durability from deteriorating.
[0015]
Furthermore, it is desirable to have a mechanism for detecting the amount of melt in the crucible.
Since the quality and shape of the thin plate are affected by the positional relationship between the base plate and the melt when the base plate is immersed, the trajectory for immersing the base plate should be adjusted by the amount of the melt. Alternatively, the crucible height should be adjusted according to the amount of melt. As described above, the track or crucible height can be adjusted by having a mechanism for detecting the melt amount. When the amount of the melt decreases below the specified value, the base plate and the crucible interfere with each other, and it is necessary to add a raw material. As described above, by having a mechanism for detecting the melt amount, it is possible to determine the timing for adding the raw material and the amount to be added.
[0016]
In the thin plate manufacturing method of the present invention, the base plate dipping mechanism includes the base plate immersion in the thin plate manufacturing method in which the base plate is immersed in the melt in the crucible and the thin plate is formed on the surface of the base plate by taking out the melt. A mechanism can immerse the base plate in a melt in a plurality of crucibles.
[0017]
And while the base plate immersion mechanism is manufacturing the thin plate using the first crucible, the addition of the raw material, the dissolution of the added raw material, the temperature of the melt with respect to the crucible other than the first crucible It is possible to perform at least one of adjustment and temperature stabilization.
[0018]
When the thin plate is continuously manufactured, the melt is reduced and the crucible for removing the base plate interferes, so it is necessary to add a raw material. Since the base plate can be immersed in a plurality of crucibles as described above, when a thin plate is manufactured using the first crucible, the addition of raw materials to the other crucibles, the dissolution of the added raw materials, and after the dissolution It is possible to perform operations such as temperature adjustment and temperature stabilization in parallel, and productivity can be improved.
[0019]
The base plate dipping mechanism uses the first crucible to produce a thin plate until the melt in the first crucible is reduced to a specified amount, and then uses a crucible other than the first crucible to remove the thin plate. It is desirable to manufacture.
[0020]
By the above method, the raw material can be added to the crucible other than the first crucible, heated and melted, temperature adjustment, and temperature stabilization can be ensured for a long time. Therefore, continuous production of thin plates is possible without increasing the heating capacity. Can be continued.
[0021]
A sub-chamber in which the first crucible is installed when performing at least one of the operation of adding the raw material, dissolving the added raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the temperature with respect to the first crucible. It is desirable to close the door that separates the main room.
[0022]
When manufacturing a thin plate using the first crucible, the door is opened in order to allow the base plate and the base plate immersion mechanism to pass between the sub chamber and the main chamber where the first crucible is installed. There is a need. However, the crucible other than the first crucible was used by closing the door when the first crucible was performing any of the operations of adding the raw material, dissolving the added raw material, adjusting the temperature, and stabilizing the temperature. SiO generated when the additional raw material in the first crucible is heated and melted while continuing to manufacture the thin plate _X It is possible to prevent powder or the like from adhering to the base plate dipping mechanism.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
Hereinafter, the thin plate manufacturing apparatus in each embodiment based on this invention is demonstrated, referring a figure.
[0025]
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a schematic view of a thin plate manufacturing apparatus in the present embodiment. This embodiment is an example of a thin plate manufacturing apparatus provided with a base plate immersion mechanism using a guide rail. Sub-chambers 100A and 100B are installed adjacent to the main chamber 100 that transports the base plate and mounts / removes it to / from the base plate immersion mechanism. The base plate 1 before immersion is put into the main chamber 100 along the arrow S101, and is attached to the base plate immersion mechanism 110 and immersed in the melt 104A or the melt 104B to form the thin plate 2 on the surface of the base plate. . The base plate 1 immersed in the melt is removed from the base plate immersion mechanism 110 together with the thin plate 2, and is carried out of the main chamber 100 along the arrow S102.
[0026]
A series of operations from receiving a base plate to manufacturing a thin plate and removing the thin plate and the base plate is defined as a dipping operation. Any mechanism such as a mechanism using a guide rail or a mechanism using a structure such as a robot arm may be used as the base plate immersion mechanism.
[0027]
In the two sub chambers, mechanisms (not shown) for heating the crucibles 103A and 103B, respectively, are installed, and the raw materials filled in the crucibles are heated and melted and kept at a predetermined temperature in the melt state. Is possible. Furthermore, it has the raw material addition mechanism 105A, 105B which adds a raw material to the crucible 103A, 103B. It is desirable to maintain the atmosphere in the main chamber and each sub chamber in an inert gas atmosphere. This is to prevent the reaction between the melt and the atmosphere.
<Operation of base plate immersion mechanism>
FIG. 3 is a schematic view of the operation of the base plate immersion mechanism using guide rails in the apparatus of the present invention shown in FIG. The base plate immersion mechanism 110 shown in FIG. 3 includes an elevating mechanism 113 attached to a slide body 112 that operates along a horizontal operation rail 111. The elevating mechanism 113 is installed on a suspension column 114 and the suspension column 114. The rotating strut 116, the rotating strut 116 operated by the rotating mechanism 115, and the supporting strut 117 attached to the tip of the rotating strut 116, and at the position connecting the end of the suspension strut 114 and the end of the supporting strut 117. A pedestal 118 on which the main plate 1 is mounted is provided. The horizontal movement of the base plate 1 is performed by the horizontal movement of the entire mechanism suspended below the lifting mechanism 113 and the suspension column 114 by moving the slide body 112 along the horizontal operation rail 111. The base plate 1 is moved in the vertical direction by moving the lifting mechanism 113 up and down the entire mechanism suspended below the suspension column 114. The rotation operation of the base plate 1 is performed by the rotation mechanism 115. By controlling the rotation operation, the angle of entry and exit of the base plate 1 from the melt 104A can be determined. The horizontal, vertical, and rotational operations described above can be performed independently of each other.
[0028]
Next, the cycle of the dipping operation of the base plate 1 by the base plate immersion mechanism 110 will be described with reference to FIG. The base plate 1 is mounted on the base 118 when the base 118 is located at the base plate replacement position 119. Since the groove with the concave shape is formed on the pedestal 118 and the groove with the convex shape is formed on the base plate 1, it is mounted so as to slide so that both the grooves are fitted. At this time, the surface of the base plate 1 faces the zenith direction. At that position, the base plate temperature may be adjusted using a heater (not shown). Thereafter, the base plate 1 moves to the right while rotating clockwise as in the operation cycle 120. Next, the thin plate 2 is manufactured on the surface of the base plate 1 by immersing the surface of the base plate 1 in the melt 104 A while returning to the left direction.
[0029]
After the thin plate is manufactured, the base plate 1 on which the thin plate 2 has grown further rotates while returning to the left, and returns to the exchange position 119 in a form in which the surface of the base plate 1 faces the zenith direction. Thereafter, the base plate 1 on which the thin plate 2 is formed is slid and extruded from the pedestal 118, and the new base plate 1 is mounted on the pedestal 118.
[0030]
As for the attitude of the base plate 1 when the base plate 1 is replaced, the surface of the base plate 1 is directed to the zenith direction in the present embodiment, but may be oriented in any direction such as sideways or downward. In FIG. 3, the immersion operation cycle 120 is clockwise, but it may be counterclockwise, clockwise halfway, counterclockwise from the middle, or counterclockwise halfway, clockwise from the middle. .
[0031]
The above settings are usually made by programming a horizontal movement command, a lifting / lowering movement command, and a rotation operation command on a personal computer, etc., and sending them to the controller to realize an arbitrary trajectory as programmed. .
[0032]
The silicon melt has a high temperature of 1400 to 1500 ° C., and silicon deposition and SiO _X In order to protect the horizontal operation rail 111 and the upper part of the base plate immersion mechanism 110, since there is also adhesion of powder etc., the base plate immersion mechanism 110 and the base plate are placed on the crucible with a heat insulating or cooled shielding plate (not shown). It is desirable to arrange at a position that does not interfere with the operation of 1.
[0033]
As the material of the base plate 1, when manufacturing a silicon thin plate, it is preferable to use carbon from the viewpoint of heat resistance and the like. By forming irregularities at equal intervals on the surface of the base plate 1 and controlling the generation position of crystal growth nuclei, a polycrystalline thin plate having a larger crystal grain size can be produced.
[0034]
In the present embodiment, due to solidification growth from the melt, the crystal state of the thin plate becomes a single crystal, polycrystal, amorphous, or a mixture of crystalline and amorphous depending on conditions such as temperature. Can be considered.
<Operation of moving the base plate immersion mechanism between two crucibles>
FIG. 2 is a schematic view of the movement operation between the first crucible and the second crucible of the base plate immersion mechanism in the thin plate manufacturing apparatus shown in FIG.
[0035]
2A, as described above with reference to FIG. 3, the base plate 1 is immersed in the melt 104A in the crucible 103A installed on the right side with respect to the base plate replacement position 119. Indicates. The base plate 1 moves from the base plate replacement position 119 onto the crucible 103A as indicated by an arrow S100A, is immersed in the melt 104A, and returns to the base plate replacement position 119 as indicated by an arrow S100A after manufacturing a thin plate. As shown in FIG. 1B, the dipping operation can be performed in the same cycle as in FIG. 3 also in the melt 104B in the crucible 103B installed on the left side with respect to the replacement position. The base plate 1 moves from the base plate replacement position 119 onto the crucible 103B as indicated by an arrow S100B, is immersed in the melt 104B, and returns to the base plate replacement position 119 as indicated by an arrow S100B.
[0036]
Any mechanism may be used for the raw material addition mechanism, but it is desirable to have one raw material addition mechanism for each crucible in order to simplify the apparatus. In this embodiment, a handle-shaped material addition mechanism 105A, 105B is installed. It is possible to add the raw material in the handle to the crucible by filling the handle with additional raw materials 106A and 106B and rotating the handle directly above the crucible. It is desirable to provide a raw material filling passage (not shown) to the handle so that the raw material can be refilled into the handle from the outside as many times as possible. The handle is filled with the sub chambers 100A and 100B and the sub chambers (not shown) different from the sub chambers 100A and 100B so that the material filling into the handle can be performed in the sub chambers (not shown) different from the sub chambers 100A and 100B. It is desirable to be able to go between. Alternatively, it is desirable to further provide a filling mechanism (not shown) and a sub chamber (not shown) for filling the handle with the raw material.
[0037]
Between the sub chambers 100A and 100B and the main chamber 100, it is desirable to have doors 107A and 107B for partitioning them.
<Thin plate manufacturing process>
Next, a method for manufacturing a thin plate in the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the crucibles 103A and 103B are filled with a solid raw material, the temperature of the crucible is raised by a heating mechanism, and the raw material is initially melted.
[0038]
During the initial melting, it is desirable that the base plate immersion mechanism 110 is waiting in the main chamber 100. Furthermore, it is desirable that the doors 107A and 107B that partition the main chamber and the sub chamber are closed. Thereby, the contamination with respect to the baseplate immersion mechanism 110 can be reduced. Here, the contamination of the base plate immersion mechanism 110 means, for example, when silicon is used as a raw material, when the solid silicon raw material is dissolved, _X For example, powder is generated and adhered to the base plate immersion mechanism 110. The base plate immersion mechanism 110 and its surroundings are made of SiO. _X When the powder adheres, troubles are likely to occur when the base plate is immersed.
[0039]
The doors 107A and 107B do not need to have a structure that completely closes the main chamber and the sub chamber. For example, according to FIG. 1, since the horizontal operation rail 111 crosses, it is difficult to completely cover this portion. To simplify equipment and reduce costs, install a door that does not contact the horizontal operation rail, and reduce the conduction area between the main and sub-chambers. It is possible to make it difficult to enter. Therefore, closing the door is synonymous with reducing the conduction area between the main chamber and the sub chamber.
[0040]
Similarly, opening the door is synonymous with increasing the conduction area between the main chamber and the sub chamber. It is necessary to secure at least a conduction area that allows the base plate immersion mechanism 110, the base plate 1, and the thin plate 2 to pass through without interfering with the door.
[0041]
After completion of melting, the temperature of the melt is adjusted to a temperature suitable for thin plate production. The temperature of the crucible or melt can be detected using a thermocouple, radiation thermometer, etc., and the temperature of the heating mechanism can be automatically adjusted using a technique such as PID control to adjust the temperature to any melt temperature. Is possible. Immediately after the adjustment to an arbitrary temperature is completed, the melt temperature distribution and convection are unstable, so it is desirable to stabilize the melt temperature while automatically adjusting the output of the heating mechanism.
[0042]
When the temperature is stabilized, the dipping operation of the base plate is started. The base plate immersion mechanism 110 receives the base plate 1 conveyed along the arrow S101, immerses the base plate in the melt 104A in the first crucible 103A, manufactures the thin plate 2, and returns to the base plate replacement position. . Here, the base plate replacement position corresponds to the position 119 described in FIG. At this position, the base plate 1 is removed together with the thin plate 2 in the direction of the arrow S102. At the same time, a new base plate 1 conveyed along the arrow S101 is received and the next dipping operation is performed.
[0043]
By continuously immersing the base plate and continuously manufacturing the thin plate, the amount of the melt 104A is reduced. Therefore, it is desirable to have a mechanism for detecting the melt amount. Thereby, when the height of the melt surface changes, it becomes possible to correct the trajectory in which the base plate is immersed according to the height of the melt surface. When the melt is further reduced to a specified amount, the track and the crucible for dipping the base plate interfere with each other, so that dipping cannot be continued. By having a mechanism for detecting the amount of melt, it is possible to prevent interference with the base plate or the base plate immersion mechanism and the crucible, and the timing and amount of addition of the raw material to the crucible can be determined.
[0044]
In FIG. 2 (B), when the amount of the melt 104A is reduced to a specified amount, an additional raw material is added from the raw material addition mechanism 105A into the crucible 103A, and the temperature of the melt 104A is increased to add the additional raw material 106A. Dissolve. Thereafter, the melt temperature is adjusted to a temperature suitable for thin plate production and stabilized. Meanwhile, the immersion operation in the melt 104A in the first crucible 103A cannot be performed, but the immersion operation in the melt 104B in the second crucible 103B can be performed.
[0045]
FIG. 2A shows a state where the base plate is immersed in the melt 104A in the first crucible 103A. At the same time, at least one of addition of the additional raw material 106B using the raw material addition mechanism 105B, dissolution of the added raw material, temperature adjustment of the melt, and stabilization of the temperature of the melt with respect to the second crucible 103B. It is desirable to perform the operation.
[0046]
FIG. 2B shows a state where the base plate is immersed in the melt 104B in the second crucible 103B. At the same time, at least one of the operations of adding the raw material using the raw material addition mechanism 105A, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature is performed on the first crucible 103A. Is desirable.
[0047]
As described above, when immersing into the melt in one crucible, the process of adding raw materials, dissolving additional raw materials, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature relative to the other crucible By carrying out simultaneously, it is possible to reduce the time during which the base plate cannot be immersed, and the productivity is improved.
[0048]
When the dipping operation is performed in the melt in the crucible installed in the first sub chamber, the partition door between the first sub chamber and the main chamber needs to be opened. Thereby, interference with a baseplate immersion mechanism, a baseplate, a thin plate, and a door can be prevented. When adding the raw material to the crucible installed in the first sub chamber, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature, the first sub chamber and the main chamber It is desirable to close the partition door. This allows the base plate immersion mechanism to continue the immersion operation in the melt in the other crucible while protecting the contamination of the base plate immersion mechanism from the powder generated when the additional raw material is dissolved. .
[0049]
In this embodiment mode, it is sufficient that the main chamber is at least shut off from the outside air, but it is preferable to be under a reduced pressure or an inert atmosphere such as helium, nitrogen, or argon.
[0050]
Further, a semiconductor material such as silicon, germanium, gallium, arsenic, indium, phosphorus, boron, antimony, zinc, tin, or a metal material such as aluminum, nickel, or iron can be used as the melt.
<Operation time for thin plate manufacturing>
With reference to FIG. 8, the time required for manufacturing one thin plate (hereinafter referred to as tact) will be described. The number of sheets produced while the melt is reduced to the specified amount is W, the time required to add and melt the raw material is Y seconds, the time required to stabilize the melt temperature by adjusting the melt temperature Is Z seconds. The continuous immersion time (time for producing W sheets) in the melt 104A in the first crucible 103A is X seconds. The time for adding the raw material to the second crucible, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature is (Y + Z) seconds. Here, when X> (Y + Z), the immersion in the melt in the second crucible can be started at the moment when the amount of the melt in the first crucible 103A is reduced by a specified amount. Unaffected by addition of raw materials, dissolution of additional raw materials, temperature adjustment of melt, and stabilization of melt temperature. That is, tact = X / W seconds. At this time, the time X− (Y + Z) seconds until the dipping operation starts after the temperature is stabilized is a holding time for waiting for the dipping operation to start while maintaining the stable state. When X <(Y + Z), the tact is (Y + Z) / W seconds. The holding time is 0 seconds.
[0051]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic view of a thin plate manufacturing apparatus according to the second embodiment. This embodiment is an example of a thin plate manufacturing apparatus provided with a base plate immersion mechanism using a robot arm. As in FIG. 1, sub chambers 200 A and 200 B are installed adjacent to a main chamber 200 that transports and mounts / removes a base plate.
[0052]
The base plate 1 before immersion is put into the main chamber 200 along the arrow S201A or the arrow S201B, mounted on the base plate immersion mechanism 210, immersed in the melt 204A or the melt 204B, and the thin plate 2 on the surface of the base plate. Form. The base plate 1 immersed in the melt is removed from the base plate immersion mechanism together with the thin plate 2 and is carried out of the main chamber 200 along the arrow S202A or the arrow S202B.
<Operation of moving the base plate immersion mechanism between crucibles>
FIG. 5 illustrates an example of the base plate immersion mechanism using the robot arm shown in FIG. The base plate immersion mechanism 210 shown in FIGS. 5A and 5B is installed at the tip of a horizontal telescopic arm 211 attached to an elevating mechanism 213 that operates along a vertical operation axis 214. An inclined arm 215 is provided at the tip of the horizontal telescopic arm 211, and a pedestal 218 on which the base plate 1 is mounted is provided at the tip. The vertical transfer of the base plate 1 is performed by the vertical movement of the entire mechanism connected before the horizontal telescopic arm as the elevating mechanism 213 moves along the vertical operation axis 214. The horizontal transfer of the base plate 1 is performed by horizontally moving the entire mechanism connected before the inclined arm by extending and contracting the horizontal extension / contraction arm 211. The inclination operation of the base plate 1 is performed by the inclination arm 215. By controlling the inclination of the base plate, the angle of entry and exit of the base plate 1 into the melts 204A and 204B can be determined. The above horizontal / vertical / tilting operations can be performed independently of each other.
[0053]
The thin plate manufacturing apparatus of the present invention can perform a dipping operation with an arbitrary trajectory into the melt in the crucible, similarly to the base plate dipping mechanism using the guide rail of FIG.
[0054]
Further, as shown in FIG. 4, the base plate immersion mechanism 210 is rotatable about the vertical operation axis 214 as indicated by an arrow S200R.
[0055]
FIG. 5A shows a state in which the base plate 1 is immersed in the melt 204 A in the crucible 203 A installed on the right side with respect to the vertical operation axis 214. The base plate 1 moves from the base plate exchanging position 219A onto the crucible 203A as indicated by an arrow S200A, is immersed in the melt 204A, and returns to the base plate exchanging position 219A as indicated by an arrow S200A. As shown in FIG. 5B, it is possible to immerse the melt 204B in the crucible 203B installed on the left side with respect to the replacement position in the same cycle. The base plate 1 moves from the base plate replacement position 219B onto the crucible 203B as indicated by the arrow S200B, is immersed in the melt 204B, and after manufacturing the thin plate, returns to the base plate replacement position 219B as indicated by the arrow S200B. The base plate immersion mechanism 210 moves back and forth between the base plate replacement positions 219A and 219B as the entire base plate immersion mechanism 210 rotates about the vertical operation axis 214.
<Thin plate manufacturing process>
Next, the manufacturing method of the thin plate in this Embodiment is demonstrated using FIG.4 and FIG.5.
[0056]
The initial dissolution of the raw material is the same as in the first embodiment. As in the first embodiment, it is desirable that the doors 207A and 207B are closed during initial melting. The doors 207A and 207B can be configured to completely close the main chamber and the sub chamber. In the case of the present embodiment, there is no mechanism that is fixedly installed across the main chamber and the sub chamber unlike the horizontal operation rail 111 according to FIG. 1, and therefore, the atmosphere of the main chamber and the sub chamber, such as a gate valve, for example. Is easy to separate.
[0057]
When the initial dissolution is complete, the melt is adjusted to a temperature suitable for thin plate production. When the temperature is stabilized, the dipping operation of the base plate is started. The base plate immersion mechanism 210 receives the base plate 1 conveyed along the arrow S201A, immerses the base plate in the melt 204A in the first crucible 203A, manufactures a thin plate, and returns to the base plate replacement position. The base plate replacement position corresponds to position 219A in FIG. At this position, the base plate 1 is removed together with the thin plate 2 in the direction of the arrow S202A. At the same time, the new base plate 1 conveyed along the arrow S201A is received and the next dipping operation is performed.
[0058]
When the liquid amount of the melt 204A is reduced to a specified amount, an additional raw material is added from the raw material addition mechanism 205A into the crucible 203A, and the temperature of the melt 204A is increased to dissolve the additional raw material. Thereafter, the melt temperature is adjusted to a temperature suitable for thin plate production and stabilized. Meanwhile, the dipping operation into the melt 204A in the first crucible 203A cannot be performed. Therefore, the base plate immersion mechanism turns 180 °, receives a new base plate 1 conveyed along the arrow S201B at the base plate replacement position, and performs an immersion operation in the melt 204B in the crucible 203B. The base plate replacement position at this time corresponds to the position 219B described in FIG.
[0059]
FIG. 5A shows a state in which the base plate is immersed in the first crucible 203A. At the same time, the second crucible 203B is subjected to at least one of the following operations: addition of the raw material 206B using the raw material addition mechanism 205B, dissolution of the additional raw material, temperature adjustment of the melt, and stabilization of the melt temperature. Is desirable.
[0060]
FIG. 5B shows a state where the base plate is immersed in the second crucible 203B. At the same time, at least one of the operations of adding the raw material using the raw material addition mechanism 205A, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature may be performed on the first crucible 203A. desirable.
[0061]
As described above, by performing the steps of adding raw materials, dissolving additional raw materials, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature with respect to other crucibles while performing an immersion operation in the crucible. The time during which the base plate cannot be immersed can be reduced, and the productivity is improved.
<Operation time for thin plate manufacturing>
The time (tact) required per sheet manufacturing will be described with reference to FIG. The number of sheets produced while the melt is reduced to the specified amount is W, the time required to add and melt the raw material is Y seconds, the time required to stabilize the melt temperature by adjusting the melt temperature Is Z seconds. The continuous immersion time (time for producing W sheets) in the melt 204A in the first crucible 203A is X seconds. The time for performing the steps of adding the raw material, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature in the second crucible is (Y + Z) seconds. Since the time for turning the base plate immersion mechanism 210 by 180 ° is sufficiently small with respect to X, Y, and Z, it can be ignored.
[0062]
Similar to the first embodiment, when X> (Y + Z), tact = X / W seconds. At this time, the time X− (Y + Z) seconds until the dipping operation starts after the temperature is stabilized is a holding time for waiting for the dipping operation to start while maintaining the stable state. When X <(Y + Z), the tact is (Y + Z) / W seconds. The holding time is 0 seconds.
[0063]
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a schematic view of a thin plate manufacturing apparatus according to the third embodiment. This embodiment is an example of a thin plate manufacturing apparatus provided with a base plate immersion mechanism using a robot arm. Sub-chambers 300A, 300B, and 300C are installed adjacent to the main chamber 300 where the base plate is transported and mounted / removed. The base plate immersion mechanism 310 can use the same mechanism as the base plate immersion mechanism of FIG. 5 described in the second embodiment.
[0064]
The base plate 1 before immersion is put into the main chamber 300 along the arrow S301, is attached to the base plate immersion mechanism 310, and rotates along the arrow S300R in the direction of the melt to be immersed. Thereafter, it is immersed in one of the melts 304A, 304B, 304C to form the thin plate 2 on the base plate surface. The base plate 1 immersed in the melt is rotated along the arrow S300R together with the thin plate 2 to return to the base plate exchange position, removed from the base plate immersion mechanism, and carried out of the main chamber 300 along the arrow S302. The
<Thin plate manufacturing process>
Next, the manufacturing method of the thin plate in this Embodiment is demonstrated. The initial dissolution of the raw material is the same as in the second embodiment.
[0065]
When the initial dissolution is complete, the melt is adjusted to a temperature suitable for thin plate production. When the temperature is stabilized, the dipping operation of the base plate is started. The base plate dipping mechanism 310 receives the base plate 1 conveyed along the arrow S301 and turns it in the direction of the crucible 303A by rotation. Thereafter, the base plate is immersed in the melt 304A in the first crucible 303A, and the thin plate And return to the base plate replacement position 319 by rotation. At this position, the base plate 1 is removed together with the thin plate 2 in the direction of the arrow S302. At the same time, the new base plate 1 conveyed along the arrow S301 is received and the next dipping operation is performed.
[0066]
When the liquid amount of the melt 304A is reduced to a specified amount, an additional raw material is added into the crucible 303A from the raw material addition mechanism 305A, and the temperature of the melt 304A is increased to dissolve the additional raw material. Thereafter, the melt temperature is adjusted to a temperature suitable for thin plate production and stabilized. Meanwhile, the dipping operation into the melt 304A in the first crucible 303A cannot be performed. Since the immersion operation in the melt 304B or 304C in the crucible 303B or 303C can be performed, the steps of adding the raw material, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature are performed on the crucible 303A. During the operation, the dipping operation into the melt 304B in the crucible 303B is performed.
[0067]
When the liquid amount of the melt 304B decreases to a specified amount, an additional raw material is added into the crucible 303B from the raw material addition mechanism 305B, and the temperature of the melt 304B is increased to dissolve the additional raw material. Thereafter, the melt temperature is adjusted to a temperature suitable for thin plate production and stabilized. Meanwhile, the dipping operation in the melt 304B in the second crucible 303B cannot be performed. If the steps of adding the raw material, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature are not completed for the crucible 303A, only the dipping operation into the melt 304C in the crucible 303C can be performed. Then, the dipping operation into the melt 304C in the crucible 303C is performed.
[0068]
When the liquid amount of the melt 304C decreases to a specified amount, an additional raw material is added from the raw material addition mechanism 305C into the crucible 303C, and the temperature of the melt 304C is increased to dissolve the additional raw material. Thereafter, the melt temperature is adjusted to a temperature suitable for thin plate production and stabilized. Meanwhile, the dipping operation into the melt 304C in the third crucible 303C cannot be performed. When the process of adding the raw material, melting the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature is completed with respect to the crucible 303A, the immersion operation in the melt 304A in the crucible 303A can be performed. Subsequently, an immersion operation in the melt 304A in the crucible 303A is performed. If the steps of adding the raw material, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature are not completed with respect to the crucible 303A, there is no crucible capable of performing the dipping operation. Since the crucible whose temperature stabilization is completed earliest is 303A, after the crucible 303A completes the stabilization of the temperature, the dipping operation into the melt 304A in the crucible 303A is performed.
[0069]
As described above, when the base plate is immersed in the melt 304A in the first crucible 303A, simultaneously with the second crucible 303B and the third crucible 303C, from the raw material addition mechanisms 305B and 305C, It is desirable to carry out at least one of the steps of adding an additional raw material, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature. Similarly, when immersed in the melt in the second and third crucibles, the steps of adding raw materials, dissolving additional raw materials, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature for the other crucibles It is desirable to perform at least one of the operations. During the immersion operation in the melt in the crucible, the base plate can be added to the other crucibles simultaneously by adding raw materials, dissolving additional raw materials, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature. It is possible to reduce the time during which the material cannot be immersed, and productivity is improved.
[0070]
In FIG. 6, arrows S300A, S300B, and S300C indicate the movement and retreat directions of the base plate immersion mechanism 301 to the melt. Further, doors 307A, 307B, and 307C are provided in the main chamber and the sub chamber.
<Operation time for thin plate manufacturing>
The time (tact) required per sheet manufacturing will be described with reference to FIG. The number of sheets produced while the melt is reduced to the specified amount is W, the time required to add and melt the raw material is Y seconds, the time required to stabilize the melt temperature by adjusting the melt temperature Is Z seconds. The continuous immersion time (time for manufacturing W sheets) in the melts 304A, 304B, and 304C in the crucibles 303A, 303B, and 303C is set to XA, XB, and XC seconds, respectively. In the present embodiment, since the rotation time from the base plate replacement position 319 to the crucible direction differs depending on each crucible, the time required for manufacturing the thin plate W also differs. In the present embodiment, in order to simplify the calculation, it is approximated as X = XA = XB = XC. The time for adding the raw material, dissolving the additional raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the melt temperature is (Y + Z) seconds for the crucible. Since the process from the addition of the raw material to the crucible to the stabilization of the melt temperature can proceed simultaneously over the immersion time in the other two crucibles, when (2 × X)> (Y + Z), = X / W seconds. At this time, the time (2 × X) − (Y + Z) seconds until the dipping operation starts after the temperature is stabilized is a holding time for waiting for the dipping start while maintaining the stable state.
[0071]
Similarly, when N crucibles are prepared, tact = X / W seconds when (N × X)> (Y + Z). In other words, when the time required for adding raw materials to the crucible, dissolving the additional raw materials, adjusting the temperature of the melt, stabilizing the melt temperature (Y + Z) seconds is large, or the time for producing the thin plate depending on the thin plate growth conditions, continuous immersion is fast When time X seconds is small, it is possible to increase the number of crucibles so that tact is not affected by the addition of raw materials, dissolution of additional raw materials, melt temperature adjustment, and melt temperature stabilization. The tact can be set to the minimum value X / W seconds. At this time, the time (N × X) − (Y + Z) seconds until the dipping starts after the temperature is stabilized is a holding time for waiting for the dipping start while maintaining a stable state.
[0072]
(Comparative Example 1)
A silicon thin plate manufacturing apparatus using a conventional apparatus shown in FIG. 7 will be described. First, the crucible 703 is filled with a solid raw material, the temperature of the crucible is raised by the heating mechanism 707, and the raw material is initially melted. After melting is complete, the melt temperature is adjusted to a temperature suitable for thin plate production to stabilize the melt temperature.
[0073]
Next, while holding the melt 704, the crucible 703 is raised and the surface of the base plate is immersed in the melt 704.
[0074]
The base plate is continuously put into the movable member 710 from the upper part of the apparatus, and the base plate is immersed in the silicon melt by the rotation of the movable member 710. Can be manufactured.
[0075]
When the amount of the melt 704 is reduced to a specified amount, the crucible is lowered. Next, the raw material is added into the crucible 703 through the raw material charging port 705, and the added raw material is melted by the heater 707. Thereafter, the temperature of the melt 704 is adjusted to stabilize the melt temperature.
[0076]
Thereafter, the crucible 703 is raised again to the base plate immersion position to reopen the base plate.
[0077]
The number of sheets produced while the melt is reduced to the specified amount is W, the time required to add and melt the raw material is Y seconds, the time required to stabilize the melt temperature by adjusting the melt temperature Is Z seconds. The continuous immersion time (time for manufacturing W sheets) in the melt 704 in the crucible 703 is X seconds.
[0078]
As shown in FIG. 10, the tact in Comparative Example 1 is (X + Y + Z) / W seconds.
(Tact comparison)
The tact when the thin plate is manufactured according to the first and second embodiments is X / W seconds when X> (Y + Z). When X> Y + Z is not satisfied, (Y + Z) / W seconds.
[0079]
Since the tact according to the comparative example is (X + Y + Z) / W seconds, it can be seen that the tact is greatly improved in either case.
[0080]
In this way, by immersing the base plate immersion mechanism in two crucibles, it becomes possible to add raw materials, dissolve additional raw materials, adjust the temperature of the melt, and stabilize the melt temperature in parallel with the immersion operation. It is possible to improve productivity.
[0081]
The tact when the thin plate is manufactured according to the third embodiment is X / W seconds when (2 × X)> (Y + Z). If X> (Y + Z) is not satisfied, the number of crucibles and sub chambers can be increased to improve the tact from (Y + Z) / W seconds to X / W seconds.
[0082]
Similarly, by determining the number N of crucibles so as to satisfy (N × X)> (Y + Z), the tact can be improved to X / W seconds.
[0083]
【The invention's effect】
According to the thin plate manufacturing apparatus of the present invention, the base plate dipping mechanism can perform a dipping operation in a plurality of crucibles, and can add raw materials, dissolve additional raw materials, adjust the temperature of the melt, and stabilize the melt temperature. Productivity can be improved by performing it simultaneously with the dipping operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a thin plate manufacturing apparatus of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic views showing the operation of the base plate immersion mechanism in the thin plate manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing the operation of the base plate immersion mechanism in the thin plate manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a thin plate manufacturing apparatus of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are schematic views showing the operation of the base plate dipping mechanism in the thin plate manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of a thin plate manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view of a conventional thin plate manufacturing apparatus.
FIG. 8 is a tact table according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 9 is a tact table according to the third embodiment of the present invention.
10 is a tact table according to Comparative Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 ground plate, 2 thin plate, 103A, 103B, 203A, 203B, 303A, 303B, 303C crucible, 104A, 104B, 204A, 204B, 304A, 304B, 304C melt, 105A, 105B, 205A, 205B, 305A, 305B, 305C Raw material addition mechanism, 106A, 106B, 206A, 206B, 306A, 306B, 306C Additional raw material, 107A, 107B, 207A, 207B, 307A, 307B, 307C Door, 110, 210 Substrate immersion mechanism, 100, 200, 300, 700 Main room, 100A, 200A, 300A, 300C, 100B, 200B, 300B Sub room.

Claims

In the thin plate manufacturing apparatus in which the base plate immersion mechanism forms a thin plate on the surface of the base plate by immersing the base plate in the melt surface in the crucible and taking it out of the melt.
While the base plate immersion mechanism is manufacturing the thin plate using the first crucible, the addition of the raw material, the dissolution of the added raw material, and the temperature adjustment of the melt to the crucible other than the first crucible In order to carry out at least one of the temperature stabilization operations in parallel,
Having the base plate immersion mechanism capable of immersing the base plate in a melt in a plurality of crucibles ;
A mechanism for detecting the amount of melt in the crucible;
A main chamber provided with a mechanism for attaching / detaching the base plate to / from the base plate immersion mechanism, and a sub chamber provided with the crucible, and arranged so that the sub chamber faces the main chamber A thin plate manufacturing apparatus.

A main chamber provided with a mechanism for attaching / detaching the base plate to / from the base plate immersion mechanism, a sub chamber provided with a first crucible, and a sub chamber provided with a second crucible,
2. The base plate immersion mechanism according to claim 1, wherein the base plate is capable of selectively immersing the base plate in a melt surface in the first crucible or a melt surface in the second crucible. Sheet metal manufacturing equipment.

A main chamber provided with a mechanism for attaching / detaching the base plate to / from the base plate immersion mechanism, a sub chamber provided with a first crucible, a sub chamber provided with a second crucible, and a third crucible provided A sub-chamber,
The base plate dipping mechanism is capable of selectively immersing the base plate into the melt surface in the first crucible, the melt surface in the second crucible, or the melt surface in the third crucible. The thin plate manufacturing apparatus according to claim 1, wherein:

Said immersion mechanism it is possible to store in the main chamber, and having a door that separates the main chamber and the subchamber sheet manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3.

In the thin plate manufacturing method in which the base plate immersion mechanism forms a thin plate on the surface of the base plate by immersing the base plate in the melt in the crucible and taking out from the melt, the base plate immersion mechanism includes a plurality of the base plates. Immerse them sequentially in the melt in the crucible ,
The amount of the melt is adjusted based on a mechanism for detecting the amount of the melt provided in the crucible,
The base plate is sequentially immersed in a sub chamber provided with the crucible disposed so as to face the main chamber provided with a mechanism for mounting / removing the base plate immersion mechanism . Thin plate manufacturing method.

While the base plate immersion mechanism is manufacturing the thin plate using the first crucible, the addition of the raw material, the dissolution of the added raw material, and the temperature adjustment of the melt to the crucible other than the first crucible 6. The thin plate manufacturing method according to claim 5 , wherein at least one of temperature stabilization operations is performed.

The base plate immersion mechanism produces a thin plate using the first crucible until the melt in the first crucible decreases to a specified amount, and then uses a crucible other than the first crucible to make the thin plate The thin plate manufacturing method according to claim 6 , wherein:

While at least one of the operation of adding the raw material, dissolving the added raw material, adjusting the temperature of the melt, and stabilizing the temperature is performed on the first crucible, the secondary crucible where the first crucible is installed. The method for producing a thin plate according to any one of claims 5 to 7, wherein a door that partitions the chamber and the main chamber is closed.