JP4374857B2 - 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溶解対象物の析出板を製造する析出板製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の析出板製造装置は、溶解対象物の溶湯を収容した溶解炉の上方に析出機構を配設しておき、基板搬出入機構により装置外部から析出用基板を搬入して析出機構に引き渡し、この析出用基板を斜め上方から下降させて溶解炉の溶湯に浸漬させる。そして、析出用基板の基板面に溶解対象物を析出させた後、析出用基板を溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡して装置外部に搬出する。この後、析出用基板から析出物を引き剥がすことによって、所定厚の析出板を製造するように構成されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８９５４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させた後に基板搬出入機構に引き渡すまでの一連の動作が完了するまでの期間、次の析出用基板を溶解炉の溶湯に浸漬させることができない。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが増大することにより生産性が低いものになっているという問題がある。
【０００５】
従って、本発明は、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性を高めることができる析出板製造装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、溶解対象物を溶解し、該溶解対象物が溶解した溶湯を収容する溶解炉と、それぞれが装置外部に連結されて、前記溶湯に浸漬される析出板用基板を着脱位置に搬出入しており、前記析出板用基板の搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで配置された複数台の基板搬出入機構と、各基板搬出入機構により搬出入される前記析出用基板を前記着脱位置で着脱可能な基板把持機構と、前記基板把持機構を、前記着脱位置から前記溶解炉まで移動させた後、下降させることによって、該基板把持機構に装着された前記析出用基板を前記溶湯に浸漬させる析出機構とを有することを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【０００８】
また、基板把持機構を着脱位置に待機させておけば、装置外部からの析出用基板が着脱位置に搬入されると同時に基板把持機構による析出用基板の装着が完了する。そして、析出用基板を溶湯に浸漬させる場合においては、析出用基板の搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置から溶湯への移動時および溶湯への浸漬時に析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。また、溶湯から着脱位置への移動時においても、基板把持機構が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。この後、基板把持機構が着脱位置に移動され、搬出方向に移動されると同時に基板把持機構から析出用基板が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の析出板製造装置であって、前記基板搬出入機構は、前記溶解炉を中心にして前記搬出入方向に左右対称または左右一対に並列配置されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を２台の基板搬出入機構で共用することができるため、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構を各基板搬出入機構に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図７に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る析出板製造装置である半導体基板製造装置は、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させることによって、図２に示すように、Ｓｉを主成分とするシート状の析出板２を製造するように構成されている。尚、半導体基板製造装置１は、析出板製造装置の一種であり、析出板製造装置は、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２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。
【００１２】
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４を備えている。真空容器４は、密閉状態の処理室３を形成している。処理室３は、析出機構収容空間３ａと基板移動空間３ｂと溶湯収容空間３ｃとを上下方向に備えている。析出機構収容空間３ａは、最上部に位置されており、後述の析出機構１０を収容するように形成されている。基板移動空間３ｂは、析出機構収容空間３ａと溶湯収容空間３ｃとの間に位置されており、図１の上下方向に２セット設けられた後述の基板搬出入機構６０の中間機構部６０ｂを収容するように形成されている。溶湯収容空間３ｃは、最下部に位置されており、後述のルツボ装置７５を収容するように形成されている。
【００１３】
上記の真空容器４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処理室３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、処理室３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処理室３に出現させるようになっている。
【００１４】
また、図１に示すように、真空容器４に対して搬送方向の上流側（図中左側）には、基板搬出入機構６０の搬入機構部６０ａが配置されている。一方、真空容器４に対して搬送方向の下流側（図中右側）には、基板搬出入機構６０の搬出機構部６０ｃが配置されている。これらの搬入機構部６０ａおよび搬出機構部６０ｃと上述の中間機構部６０ｂとは、直線状に水平配置されている。搬入機構部６０ａは、縦断面が矩形状の隔壁６２ａ・６２ｂ・６２ｃと、隔壁６２ａ内をオペレータに目視可能にする複数の覗き窓６７と、隔壁６２ａ内に設けられ、析出用基板１４を載置しながら搬送方向に移動させる図２の搬送ローラ５９とを備えている。
【００１５】
上記の隔壁６２ａ・６２ｂ・６２ｃ内は、圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂと待機室６１ｃとに区画されている。これらの各室６１ａ・６１ｂ・６１ｃは、搬送方向の上流側からこの順に設けられている。圧力調整室６１ａは、６個分の析出用基板１４を直列状に収容可能なサイズに設定されている。また、圧力調整室６１ａは、一端が大気圧の装置外部に連通されていると共に、他端が予熱室６１ｂに連通されている。
【００１６】
圧力調整室６１ａの一端および他端には、第１遮蔽板６３および第２遮蔽板６４がそれぞれ設けられている。これらの各遮蔽板６３・６４は、図示しないシリンダ装置により昇降可能にされていると共に、図示しない制御装置で昇降動作が制御されている。具体的には、第１遮蔽板６３は、析出用基板１４を圧力調整室６１ａに搬入するときに上昇され、搬入後に圧力調整室６１ａの一端を気密状態に密閉するように下降される。一方、第２遮蔽板６４は、圧力調整室６１ａから予熱室６１ｂに析出用基板１４を搬送するときに、第２遮蔽板６４の他端を開放するように上昇される。また、圧力調整室６１ａには、電磁バルブ６５を介して排気系６６が接続されている。排気系６６は、圧力調整室６１ａを真空状態にまで減圧可能になっている。電磁バルブ６５は、圧力調整室６１ａへの析出用基板１４の搬入時において閉栓され、析出用基板１４の搬入後に、圧力調整室６１ａを減圧するように開栓される。
【００１７】
上記の圧力調整室６１ａに第２遮蔽板６４を介して連通された予熱室６１ｂは、圧力調整室６１ａと同様に、６個分の析出用基板１４を直列状に収容可能なサイズに設定されている。予熱室６１ｂは、真空容器４と同様に二重壁構造の隔壁６２ｂに囲まれている。また、予熱室６１ｂは、一端が上述の第２遮蔽板６４により開閉可能にされている一方、他端が第１仕切り部材６８により区画されている。第１仕切り部材６８は、図２に示すように、搬送ローラ５９で搬送される析出用基板１４を通過させる程度の隙間を形成するように設けられている。
【００１８】
上記の予熱室６１ｂには、第１予熱ヒーター８２が設けられている。第１予熱ヒーター８２は、搬送方向の上流側端部に位置する析出用基板１４に対向するように配置されている。そして、第１予熱ヒーター８２は、析出用基板１４が対向されたときに、この析出用基板１４を加熱して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。尚、第１予熱ヒーター８２は、電熱線を通電により発熱させて加熱する方式であっても良いし、電磁誘導を利用して加熱する方式であっても良い。また、図１に示すように、予熱室６１ｂには、予熱時に析出用基板１４から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系６６が接続されている。排気系６６の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第１予熱ヒーター８２に近接されている。
【００１９】
上記の予熱室６１ｂは、第１仕切り部材６８を介して待機室６１ｃに連通されている。待機室６１ｃは、真空容器４と同様に二重壁構造の隔壁６２ｃに囲まれている。また、待機室６１ｃの一端および他端は、第１仕切り部材６８および第２仕切り部材６９によりそれぞれ区画されている。第２仕切り部材６９は、析出用基板１４と後述の基板送り機構７０とを通過させるように形成および設けられている。また、待機室６１ｃには、上述の第１予熱ヒーター８２と同様の第２予熱ヒーター８３が設けられている。
【００２０】
上記の第２予熱ヒーター８３は、待機状態の析出用基板１４に対向するように配置されている。そして、第２予熱ヒーター８３は、析出用基板１４が対向されたときに、第１予熱ヒーター８２で予熱された析出用基板１４を加熱して昇温させることによって、溶湯１５と析出用基板１４との温度差を縮小した状態で一定にするようになっている。尚、第２予熱ヒーター８３は、析出用基板１４の予熱温度を微調整する用途に使用されても良いし、待機期間中における析出用基板１４の過大な温度低下を防止する用途に使用されても良い。さらに、待機室６１ｃには、予熱時に析出用基板１４から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系６６が接続されている。排気系６６の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第２予熱ヒーター８３に近接されている。
【００２１】
上記の待機室６１ｃは、第２仕切り部材６９を介して処理室３に連通されている。処理室３は、基板搬出入機構６０の中間機構部６０ｂを収容している。中間機構部６０ｂは、図２に示すように、析出用基板１４を移動自在に載置する第１搬送台８４および第２搬送台８５を備えている。第１搬送台８４は、搬送ローラ５９の端部に近接するように、一端部が待機室６１ｃに進出されている。第１搬送台８４と第２搬送台８５とは、処理室３の上流側（図中左側）と下流側（図中右側）とに所定間隔を隔てて直列配置されている。両搬送台８４・８５の隙間は、基板搬出入機構６０と析出機構１０との間で析出用基板１４を受け渡しする着脱位置Ａとして設定されている。
【００２２】
上記の第１搬送台８４の側方には、図１に示すように、基板送り機構７０が配設されている。基板送り機構７０は、複数の爪部材７１と、これらの爪部材７１を自由端側で片持ち支持する爪支持部材７２と、爪支持部材７２の基端部を回動可能に支持する爪旋回機構７３と、爪旋回機構７３と共に爪支持部材７２および爪部材７１を搬送方向に進退移動させる爪進退機構７４とを備えている。上記の各爪部材７１は、析出用基板１４の両測面を挟み込むように配設間隔が設定されていると共に、隣接する析出用基板１４・１４間の隙間を所定幅に拡大させるように所定の厚みに設定されている。また、爪旋回機構７３は、クラッチ付きモータ等からなっており、正逆方向に回動することにより爪部材７１を析出用基板１４の上方および側方に位置決め可能に旋回させるようになっている。爪進退機構７４は、エアーシンリンダ等からなっており、１回当りの移動距離が析出用基板１４の長さに設定されている。
【００２３】
そして、このように構成された基板送り機構７０は、析出用基板１４を爪部材７１で所定間隔をおいて把持する動作と、爪部材７１を搬送方向に移動させる動作と、析出用基板１４から爪部材７１を開放する動作と、爪部材７１を搬送方向とは逆方向に移動させる動作とを繰り返すことによって、予熱室６１ｂから待機室６１ｃに搬入された析出用基板１４を第２予熱ヒーター８３による予熱位置と着脱位置Ａとに順次送り込むようになっていると共に、着脱位置Ａから搬出機構部６０ｃに送り出すようになっている。
【００２４】
上記の各機構部６０ａ〜６０ｃからなる基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右対称に並列配置されている。ルツボ装置７５は、図２に示すように、溶湯１５を収容するルツボ７６と、ルツボ７６の側面壁の周囲に配置された誘導加熱コイル７７と、これらのルツボ７６および誘導加熱コイル７７を支持するルツボ支持台７８とを有している。誘導加熱コイル７７には、図示しない電力ケーブルを介して高周波電源が接続されている。これにより、誘導加熱コイル７７は、高周波電源から高周波数の交流電力が供給されることによって、ルツボ７６の周囲に交番磁場を生成させ、ルツボ７６の主に表面側を誘導加熱するようになっている。
【００２５】
上記のルツボ７６は、図１に示すように、平面視円形状に形成されている。尚、ルツボ７６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や楕円形状に形成されていても良い。この場合には、溶湯１５の収容量を最小限に抑制しながら、ルツボ７６の側面壁が析出用基板１４の浸漬時の障害物になることを回避することができる。また、ルツボ７６は、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、底面壁が十分に大きな厚みに設定されている。一方、ルツボ７６の側面壁は、電磁誘導の浸透深さ未満の厚みに設定されており、溶湯１５を対流させることにより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している。
【００２６】
上記のルツボ装置７５の斜め上方には、溶解対象物１０１を供給する供給機構９０が設けられている。供給機構９０は、真空容器４における搬送方向の下流側の壁面に設けられている。供給機構９０は、一端が処理室３内に開口された収容隔壁９１と、収容隔壁９１内を処理室３側の送給室９３と大気側の準備室９４とに気密状に分離可能な遮蔽機構９２と、準備室９４を大気側に開閉可能な蓋部材９５と、溶解対象物１０１を準備室９４からルツボ７６の上方に搬送する原料搬送機構９６とを有している。
【００２７】
また、供給機構９０の側方には、真空容器４の第１覗き窓部４ａが配置されている。第１覗き窓部４ａには、ＣＣＤカメラ等の第１撮像装置８ａが設けられている。第１撮像装置８ａは、ルツボ７６と共に溶湯１５を撮像するように設定されており、撮像信号に基づいて溶湯１５の湯面高さを検出可能にしている。また、真空容器４における搬送方向の下流側の側壁面には、第２覗き窓部４ｂが配置されている。第２覗き窓部４ｂには、ＣＣＤカメラ等の第２撮像装置８ｂが設けられている。第２撮像装置８ｂは、第１撮像装置８ａでは撮像できない逆方向から見た領域を撮像するように設定されている。
【００２８】
上記の各撮像装置８ａ・８ｂおよび供給機構９０は、図示しない制御装置で動作が制御されている。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、第１撮像装置８ａからの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９０における溶解対象物１０１の供給タイミングや供給量を制御する機能等を有している。
【００２９】
また、ルツボ装置７５の上方には、図２に示すように、析出機構１０が設けられている。析出機構１０は、後述の基板把持機構５１を着脱位置Ａとルツボ装置７５の溶湯１５との間で搬出入方向に対して直交する方向に移動させることによって、基板把持機構５１に装着された析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させて引き上げるように構成されている。具体的には、析出機構１０は、着脱位置Ａでは析出用基板１４の他方面を下側から着脱可能に基板把持機構５１を介して保持し、溶湯１５への浸漬位置では析出用基板１４の他方面を上側に位置させるように析出用基板１４を支持しながら回転軸を中心として旋回させることによって、基板把持機構５１と共に析出用基板１４を交差方向に移動させる構成にされている。
【００３０】
上記の析出機構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、待機室６１ｃを取り囲む隔壁６２ｃの上面に設けられている。水平移動機構１３は、図３に示すように、搬送方向に対して直交された水平搬送部１６と、この水平搬送部１６を駆動する水平駆動部１７とを有している。水平搬送部１６は、水平方向に配置されており、一端側が真空容器４外に配置され、他端側が真空容器４内の処理室３に配置されている。
【００３１】
上記の水平搬送部１６は、図２に示すように、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材１８と、ネジ軸部材１８に螺合されたブロック部材１９と、ブロック部材１９の下面を進退移動自在に支持するレール部材２０と、ブロック部材１９の上面に設けられ、垂直移動機構１１に連結された連結部材２１とを有している。さらに、水平搬送部１６は、図３に示すように、、ネジ軸部材１８の一端に連結され、真空容器４外に延設された連結軸部材２４を有している。連結軸部材２４の一端部には、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を有している。水平駆動装置２３は、連結軸部材２４を介してネジ軸部材１８を正逆回転させることにより垂直移動機構１１を水平方向の任意の位置に移動可能にしている。
【００３２】
上記の水平移動機構１３で水平移動される垂直移動機構１１は、図２に示すように、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、周面全体にネジ溝が形成された図示しないネジ軸部材と、ネジ軸部材に螺合され、前面（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の裏面（図中左面）を昇降自在に支持するレール部材３４とを有している。
【００３３】
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、ネジ軸部材の上端部に連結されており、ネジ軸部材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。
【００３４】
また、冷却装置３６は、垂直駆動装置３５を処理室３の処理環境から隔離するように収納し、窒素ガス等の不活性ガスや空気等の冷却ガスが封入された収納容器２５と、収納容器２５の壁面に接合することによって、この収納容器２５の壁面に沿って冷却水等の冷却媒体を流動させる図示しない冷却配管とを有している。そして、冷却装置３６は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換されることによって、収納容器２５内における収容環境を所定の温度以下に維持するようになっている。尚、冷却装置３６は、真空容器３外から収納容器２５内に冷却ガスを給排出して循環させるように構成されていても良い。
【００３５】
上記の垂直移動機構１１は、旋回機構１２を昇降可能に支持している。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の上面に連結された旋回駆動部３９と、旋回駆動部３９により旋回駆動される浸漬機構部３７とを有している。旋回駆動部３９は、任意の回転速度で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旋回駆動装置４０と、旋回駆動装置４０を冷却する冷却装置４１とを有している。
【００３６】
上記の冷却装置４１は、垂直駆動部３１と同様に、収納容器２５等を有した上述の冷却装置３６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。この冷却装置４１内の旋回駆動装置４０は、旋回駆動軸４０ａが水平配置されると共に、旋回駆動軸４０ａの先端部がブロック部材３３に対向するように配置されている。旋回駆動軸４０ａには、駆動用スプロケット４２ａが設けられている。駆動用スプロケット４２ａの下方には、中間スプロケット４２ｂと旋回用スプロケット４２ｃとがこの順に配置されている。そして、駆動用スプロケット４２ａは、第１チェーン４３ａを介して中間スプロケット４２ｂに連結され、中間スプロケット４２ｂは、第２チェーン４３ｂを介して旋回用スプロケット４２ｃに連結されている。
【００３７】
上記の旋回用スプロケット４２ｃは、回転軸部材４４に設けられている。回転軸部材４４は、第１支持部材４５により水平方向に回転自在に支持されている。第１支持部材４５は、中間スプロケット４２ｂを回転自在に支持している。第１支持部材４５は、図３にも示すように、連結支持体３８から垂下されていると共に、中間スプロケット４２ｂやチェーン４３ａ・４３ｂを溶湯１５の輻射熱から保護するように設けられている。
【００３８】
上記の第１支持部材４５に支持された回転軸部材４４の一端部は、ロータリーエンコーダ４６に連結されている。ロータリーエンコーダ４６は、回転軸部材４４の回転角度を検出することによって、浸漬機構部３７の旋回角度を検出可能にしている。また、ロータリーエンコーダ４６の周囲には、カバー部材４７が設けられている。カバー部材４７は、溶湯１５からの輻射熱を遮る熱遮蔽板としての機能と、溶湯１５等から飛散して浮遊する塵埃がロータリーエンコーダ４６に付着する防塵カバーとしての機能を備えている。
【００３９】
一方、回転軸部材４４の他端部は、浸漬機構部３７に連結されている。浸漬機構部３７は、連結支持体３８の下面から垂下された第２支持部材４８と、第２支持部材４８により水平方向に回転自在に支持された旋回軸４９と、旋回軸４９に設けられた一対の旋回部材５０・５０とを有している。これらの旋回部材５０・５０の先端部には、後述の基板把持機構５１が設けられている。尚、各旋回部材５０は、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ても良いし、耐熱性に優れたカーボンにより形成されていても良い。そして、このように構成された垂直移動機構１１は、旋回部材５０・５０を旋回させることによって、着脱位置Ａでは析出用基板１４を下側から着脱可能に保持し、析出位置Ｂでは析出用基板１４を保持した面を上側に位置させるようになっている。
【００４０】
上記のように各機構１１〜１３で構成された析出機構１０は、図３に示すように、水平移動機構１３による水平移動と、垂直移動機構１１による垂直移動と、旋回機構１２による旋回移動とを組み合わせることによって、基板把持機構５１を着脱位置Ａと析出位置Ｂとに位置決め可能にしていると共に、、析出用基板１４を所定の浸漬軌跡で溶湯１５に浸漬させるようになっている。尚、浸漬軌跡は、析出用基板１４を旋回方向（矢符方向）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、旋回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析出板２を生成させるように設定されている。
【００４１】
上記の析出用基板１４は、図４に示すように、カーボンにより平面視矩形状に形成されている。析出用基板１４は、析出板２が析出される基板面１４ａ（下面）と、析出用基板１４の上面（反析出面）に形成された逆台形形状の把持部１４ｂと、搬送方向の両側面に形成された突起部１４ｃとを有している。上記の突起部１４ｃは、析出用基板１４・１４同士が当接したときの突起部１４ｃ・１４ｃ間のブレを減少させるように、各側面の両端部に左右一対に配置されている。そして、これらの突起部１４ｃは、隣接する析出用基板１４・１４間に隙間を生じさせることによって、析出用基板１４のコーナー部の破損を防止するようになっていると共に、図１の基板送り機構７０による析出用基板１４の分離作業を容易化するようになっている。
【００４２】
尚、析出用基板１４の突起部１４ｃは、搬送方向の少なくとも一方の側面に形成されていれば良い。また、析出用基板１４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て良い。
【００４３】
上記の析出用基板１４は、図２の浸漬機構部３７に設けられた基板把持機構５１により着脱可能に保持される。基板把持機構５１は、チャック部５２・５２を左右対称に一体的に備えている。各チャック部５２・５２は、把持部１４ｂに係合するように下面に形成された係合部５２ａと、ゴミ等の落下物を受け止めるように形成された環状溝部５２ｂと、環状溝部５２ｂに周囲を囲まれた懸吊部５２ｃとを有している。上記の係合部５２ａは、析出用基板１４の把持部１４ｂを挿入するように左右対称に配置されている。これにより、基板把持機構５１は、析出用基板１４が搬送方向（搬出入方向）に移動されたときに、この析出用基板１４の把持部１４ｂを係合部５２ａ・５２ａ間に挿入させることにより析出用基板１４を上下方向に保持可能になっている。
【００４４】
一方、懸吊部５２ｃの上面には、２つの突設部５２ｄ・５２ｄが対向配置されている。両突設部５２ｄ・５２ｄの中央部には、ピン挿通穴５２ｅ・５２ｅが形成されている。これらの突設部５２ｄ・５２ｄ間には、図４に示すように、上述の浸漬機構部３７の旋回部材５０・５０が嵌合されるようになっている。そして、ピン挿通穴５２ｅ・５２ｅには、カーボン製のピン部材５３が抜脱可能に挿通されるようになっており、ピン部材５３は、各旋回部材５０・５０をチャック部５２・５２に連結させるようになっている。
【００４５】
上記のピン部材５３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５２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５３の表面には、硬化層５４が形成されており、ピン部材５３は、硬化層５４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５２のピン挿通穴５２ｅ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５２においては、ピン部材５３に接触するピン挿通穴５２ｅと、析出用基板１４に接触する係合部５２ａおよび下面とに硬化層５４が形成されている。そして、チャック部５２は、硬化層５４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５３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。
【００４６】
尚、硬化層５４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５４は、基板把持機構５１の全表面に形成されていても良く、この場合には、基板把持機構５１の全体の機械的強度を高めることができるため、基板把持機構５１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。また、本実施形態においては、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させるように設定した場合について説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、図６に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差するように設定されていても良いし、図７に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【００４７】
上記の構成において、半導体基板製造装置１の動作を説明する。
【００４８】
（準備・保全工程）
準備・保全工程は、析出板２の生産開始前および生産開始後において、半導体基板製造装置１を生産に適した状態にする場合に実施される。即ち、図２に示すように、ルツボ装置７５の検査やルツボ７６の交換、真空容器４内の各機構の検査が行われる。また、ルツボ装置７５の検査中に、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。各機器の検査や交換等が完了すると、真空容器４が密閉される。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処理室３に形成される。
【００４９】
この後、誘導加熱コイル７７に高周波数の交流電力が供給され、高周波磁界がルツボ７６の周囲に生成される。この結果、ルツボ７６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。そして、ルツボ７６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。
【００５０】
また、溶湯１５が形成されると、真空容器４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。この際、輻射熱の一部は、析出機構１０に向かって進行することになるが、析出機構１０の旋回駆動部３９に進行する輻射熱は、連結支持体３８が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより旋回駆動部３９を直射することがない。また、析出機構１０の第１チェーン４３ａ等の駆動力伝達機構に進行する輻射熱は、第１支持部材４５が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより駆動力伝達機構を直射ことがない。さらに、析出機構１０のロータリーエンコーダ４６に進行する輻射熱は、カバー部材４７が熱遮蔽板として機能を発揮することによりロータリーエンコーダ４６を直射することがない。これにより、析出機構１０の内部機器は、輻射熱が直射されることによる熱劣化が防止されることになる。
【００５１】
さらに、垂直駆動部３１および旋回駆動部３９は、垂直駆動装置３５および旋回駆動装置４０を冷却装置３６・４１の収納容器２５・２５内に収容することによって、処理室３の高温環境下での運転を回避している。従って、これらの駆動部３１・３９は、熱に起因した故障の発生が十分に防止されている。尚、冷却装置３６・４１は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換することにより収納容器２５内における収容環境を所定の温度以下に維持している。従って、溶解対象物を加熱溶融しているときに、冷却ガスが収納容器２５等の破損により漏洩しても、冷却水が溶湯１５に接触して重大な故障を引き起こすことがない。
【００５２】
（基板搬送工程）
上記のようにして所望の処理環境下で溶湯１５が形成されることによって、生産の準備が完了すると、図１に示すように、ルツボ装置７５を中心として上下対称に配置された基板搬出入機構６０・６０において析出用基板１４の搬送動作が実施される。尚、以降の説明においては、説明の便宜上、一方の基板搬出入機構６０における搬送動作を説明する。
【００５３】
具体的には、先ず、基板搬出入機構６０の上流側に配置された図示しない基板セット位置において６個等の複数の析出用基板１４が基板面１４ａを上向にして直列状態にセットされる。この後、電磁バルブ６５の閉栓により圧力調整室６１ａの排気動作が停止されると共に、第１遮蔽板６３が上昇されることにより圧力調整室６１ａの一端が開口される。そして、図示しない搬送ローラ等の搬送装置により析出用基板１４が直列状態で圧力調整室６１ａに搬入される。
【００５４】
上記の析出用基板１４のセット時や搬入時において、隣接する析出用基板１４・１４が接触や衝突することにより各析出用基板１４に衝撃が加わることがある。この際、析出用基板１４の搬送方向の前後の側面に一対の突起部１４ｃ・１４ｃが形成されているため、セット時や搬送時における接触や衝突は、析出用基板１４・１４の突起部１４ｃ１４ｃ同士で起ることになる。これにより、析出用基板１４のコーナー部に衝撃が加わることによるコーナ−部の欠け等の破損を防止することができる。この結果、析出用基板１４の基板面１４ａが元の形状を維持するため、所定形状の析出板を確実に得ることができる。
【００５５】
圧力調整室６１ａに全数の析出用基板１４が搬入されると、第１遮蔽板６３が下降され、圧力調整室６１ａの両端が閉口された状態にされる。この後、電磁バルブ６５が開栓され、排気系６６により圧力調整室６１ａが真空状態にされる。そして、第２遮蔽板６４の上昇により圧力調整室６１ａの他端が開口されることによって、圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂとが連通される。
【００５６】
この後、圧力調整室６１ａの析出用基板１４が圧力調整室６１ａに搬送され、全数が圧力調整室６１ａに搬入されると、第２遮蔽板６４の下降により圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂとが隔離される。尚、圧力調整室６１ａにおいては、上述の基板セット位置からの析出用基板１４の搬入動作が実施される。
【００５７】
予熱室６１ｂにおいては、搬送方向の先頭（最上流側）に位置する析出用基板１４が第１予熱ヒーター８２に対向されている。これにより、予熱ヒーター８２に予熱用電力が供給されると、この予熱ヒーター８２より先頭の析出用基板１４が所定の予熱温度に加熱される。尚、析出用基板１４を加熱したときに、析出用基板１４から塵埃等が飛散する場合があるが、飛散した塵埃等は、排気系６６に吸引されて装置外部に排出されるため、処理室３の雰囲気が悪化することはない。
【００５８】
この後、基板送り機構７０が作動され、予熱された先頭の析出用基板１４が爪部材７１・７１に挟持されながら、ほぼ析出用基板１４の長さ寸法分の距離を搬送されることにより待機室６１ｃに搬入される。待機室６１ｃに搬入された析出用基板１４は、第２予熱ヒーター８３によりさらに予熱され、所望の予熱温度に調整される。この後、基板送り機構７０による搬送動作が繰り返して実施されることによって、待機室６１ｃにおける析出用基板１４が順次着脱位置Ａ方向に搬送されながら、予熱室６１ｂにおける先頭の析出用基板１４が順次待機室６１ｃに搬送される。
【００５９】
上記のようにして析出用基板１４が基板送り機構７０により搬送されている間、着脱位置Ａにおいては、図３に示すように、基板把持機構５１が係合部５２ａ・５２ａを上側に位置した姿勢で待機している。従って、析出用基板１４が着脱位置Ａに搬送されると、図４に示すように、析出用基板１４の把持部１４ｂが基板把持機構５１の係合部５２ａ・５２ａ間に側方から挿入され、上下方向に係合した保持状態にされる。
【００６０】
また、図２に示すように、着脱位置Ａへの搬送時に、前回の析出用基板１４が基板把持機構５１に保持されていた場合には、今回の析出用基板１４により前回の析出用基板１４が基板把持機構５１から搬送方向に押し出される。そして、押し出された前回の析出用基板１４は、第２搬送台８５を介して真空容器４の外部に搬出され、図示しない剥離機構により析出板２が析出用基板１４から分離される。これにより、着脱位置Ａにおいては、析出前の析出用基板１４の基板把持機構５１への装着と、析出後の析出用基板１４の基板把持機構５１からの抜脱とを同時に行うことが可能になっている。
【００６１】
（析出工程）
上記のようにして両基板搬出入機構６０・６０において、基板把持機構５１への析出用基板１４の装着が完了すると、図３に示すように、一方の基板搬出入機構６０における着脱位置Ａの基板把持機構５１が向きを一定にした状態で搬送方向に対して直交方向に移動され、基板把持機構５１に保持された析出用基板１４が溶湯１５に浸漬される。
【００６２】
具体的には、基板把持機構５１が水平移動機構１３により析出位置Ｂに向かって水平移動されながら垂直移動機構１１により上昇される。そして、基板把持機構５１が溶湯１５の上方に位置したときに、旋回機構１２が作動されることによって、旋回部材５０の旋回中心を半径とした浸漬軌跡で基板把持機構５１および析出用基板１４が旋回される。尚、浸漬軌跡は、各機構１１・１２・１３の動作の組み合わせにより任意のカーブを描くことができる。
【００６３】
旋回時においては、基板把持機構５１が係合部５２ａ・５２ａの向きを搬送方向に一致させた状態で旋回する。従って、析出用基板１４の突起部１４ｃが係合部５２ａ・５２ａ内で搬送方向に移動しないため、析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することがない。そして、このようにして基板把持機構５１に保持された析出用基板１４が図示二点鎖線のように基板把持機構５１の下側に位置した状態となりながら析出位置Ｂで溶湯１５に浸漬され、析出用基板１４の基板面１４ａに溶湯１５の溶解対象物１０１が析出される。そして、一定時間の経過後に、析出用基板１４が溶湯１５から引き上げられることによって、析出用基板１４の基板面１４ａに所定厚みの析出板２が形成される。
【００６４】
上記の旋回部材５０の旋回動作は、基板把持機構５１が旋回前の位置に復帰するまで継続される。この際、旋回角度は、図のロータリーエンコーダ４６により検出されているため、基板把持機構５１の位置決めが高精度に行われる。この後、旋回機構１２が停止されると共に、垂直移動機構１１および水平移動機構１３が作動されることによって、基板把持機構５１が着脱位置Ａに復帰される。この後、上述の基板搬送工程において、次回の析出用基板１４が基板送り機構７０により着脱位置Ａに搬送されると、この次回の析出用基板１４により今回の析出用基板１４が送り出される。
【００６５】
また、上記のようにして一方の基板搬出入機構６０で析出動作が完了し、次回の析出用基板１４が基板把持機構５１に装着されるまでの間、他方の基板搬出入機構６０における析出動作が同様に実施される。これにより、両基板搬出入機構６０・６０で搬送された析出用基板１４が交互に使用されながら、１台のルツボ装置７５で析出板２が順次製造される。
【００６６】
以上のように、本実施形態の半導体基板製造装置１は、図１に示すように、溶解対象物１０１の溶湯１５を溶解、収容するルツボ装置７５（溶解炉）と、装置外部に連絡され、溶湯１５に浸漬される析出用基板１４を着脱位置Ａに搬出入し、２台が搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで並列配置された基板搬出入機構６０・６０と、析出用基板１４の搬送方向（搬出入方向）の移動により該析出用基板１４（基板）を着脱可能な基板把持機構５１と、基板把持機構５１を着脱位置Ａからルツボ装置７５まで移動させた後、下降させることによって、基板把持機構５１に装着された析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる析出機構１０とを有した構成にされている。
【００６７】
尚、本実施形態においては、２台の基板搬出入機構６０・６０を備えた場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、３台以上の基板搬出入機構６０が並列されたものであっても良い。また、本実施形態においては、析出機構１０が基板把持機構５１を搬送方向に対して直交方向に移動させることによって、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる場合について説明しているが、これに限定されるものでもなく、搬送方向に対して交差する方向に移動させるようになっていても良い。
【００６８】
また、本実施形態においては、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させるように設定した場合について説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、図６に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差するように設定されていても良いし、図７に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【００６９】
上記の構成によれば、溶湯１５を収容したルツボ装置７５を複数台の基板搬出入機構６０で共用することができるため、例えば析出用基板１４を基板搬出入機構６０から析出機構１０に引き渡して溶湯１５に浸漬させる動作と、析出用基板１４を溶湯１５から引き上げて基板搬出入機構６０に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【００７０】
また、基板搬出入機構６０を着脱位置Ａに待機させておけば、装置外部からの析出用基板１４が着脱位置Ａに搬入されると同時に基板把持機構５１による析出用基板１４の装着が完了する。そして、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる場合においては、析出用基板１４の搬送方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置Ａから溶湯１５への移動時および溶湯１５への浸漬時に析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することはない。また、溶湯１５から着脱位置Ａへの移動時においても、基板把持機構５１が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することはない。この後、基板把持機構５１が着脱位置Ａに移動され、搬送方向（搬出方向）に移動されると同時に基板把持機構５１から析出用基板１４が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板１４の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【００７１】
また、本実施形態の基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右対称に並列配置されている。尚、基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右一対に並列配置されていても良い。これにより、ルツボ装置７５を２台の基板搬出入機構６０で共用することができるため、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構１０を各基板搬出入機構６０に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体基板製造装置を平面視した場合における概略構成図である。
【図２】半導体基板製造装置を正面視した場合における概略構成図である。
【図３】半導体基板製造装置を側面視した場合における概略構成図である。
【図４】析出用基板を保持した基板把持機構の斜視図である。
【図５】搬送経路の説明図である。
【図６】搬送経路の説明図である。
【図７】搬送経路の説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板製造装置
２ 析出板
３ 処理室
３ａ 析出機構収容空間
３ｂ 基板移動空間
３ｃ 溶湯収容空間
４ 真空容器
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
１４ａ 基板面
１４ｂ 把持部
１４ｃ 突起部
１５ 溶湯
１６ 水平搬送部
１７ 水平駆動部
２３ 水平駆動装置
２４ 連結軸部材
２５ 収納容器
３０ 垂直搬送部
３１ 垂直駆動部
３３ ブロック部材
３５ 垂直駆動装置
３６ 冷却装置
３７ 浸漬機構部
３８ 連結支持体
３９ 旋回駆動部
４０ 旋回駆動装置
４１ 冷却装置
４６ ロータリーエンコーダ
４７ カバー部材
４９ 旋回軸
５０ 旋回部材
５１ 基板把持機構
５２ チャック部
５２ａ 係合部
６０ 基板搬出入機構
６０ａ 搬入機構部
６０ｂ 中間機構部
６０ｃ 搬出機構部
６１ａ 圧力調整室
６１ｂ 予熱室
６１ｃ 待機室
６３ 第１遮蔽板
６４ 第２遮蔽板
６５ 電磁バルブ
６６ 排気系
６７ 覗き窓
６８ 第１仕切り部材
６９ 第２仕切り部材
７５ ルツボ装置
７６ ルツボ
８２ 第１予熱ヒーター
８３ 第２予熱ヒーター
８４ 第１搬送台
８５ 第２搬送台
９０ 供給機構
９６ 原料搬送機構
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溶解対象物の析出板を製造する析出板製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の析出板製造装置は、溶解対象物の溶湯を収容した溶解炉の上方に析出機構を配設しておき、基板搬出入機構により装置外部から析出用基板を搬入して析出機構に引き渡し、この析出用基板を斜め上方から下降させて溶解炉の溶湯に浸漬させる。そして、析出用基板の基板面に溶解対象物を析出させた後、析出用基板を溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡して装置外部に搬出する。この後、析出用基板から析出物を引き剥がすことによって、所定厚の析出板を製造するように構成されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８９５４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させた後に基板搬出入機構に引き渡すまでの一連の動作が完了するまでの期間、次の析出用基板を溶解炉の溶湯に浸漬させることができない。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが増大することにより生産性が低いものになっているという問題がある。
【０００５】
従って、本発明は、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性を高めることができる析出板製造装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、溶解対象物を溶解し、該溶解対象物が溶解した溶湯を収容する溶解炉と、それぞれが装置外部に連結されて、前記溶湯に浸漬される析出板用基板を着脱位置に搬出入しており、前記析出板用基板の搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで配置された複数台の基板搬出入機構と、各基板搬出入機構により搬出入される前記析出用基板を前記着脱位置で着脱可能な基板把持機構と、前記基板把持機構を、前記着脱位置から前記溶解炉まで移動させた後、下降させることによって、該基板把持機構に装着された前記析出用基板を前記溶湯に浸漬させる析出機構とを有することを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【０００８】
また、基板把持機構を着脱位置に待機させておけば、装置外部からの析出用基板が着脱位置に搬入されると同時に基板把持機構による析出用基板の装着が完了する。そして、析出用基板を溶湯に浸漬させる場合においては、析出用基板の搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置から溶湯への移動時および溶湯への浸漬時に析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。また、溶湯から着脱位置への移動時においても、基板把持機構が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。この後、基板把持機構が着脱位置に移動され、搬出方向に移動されると同時に基板把持機構から析出用基板が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の析出板製造装置であって、前記基板搬出入機構は、前記溶解炉を中心にして前記搬出入方向に左右対称または左右一対に並列配置されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を２台の基板搬出入機構で共用することができるため、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構を各基板搬出入機構に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図７に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る析出板製造装置である半導体基板製造装置は、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させることによって、図２に示すように、Ｓｉを主成分とするシート状の析出板２を製造するように構成されている。尚、半導体基板製造装置１は、析出板製造装置の一種であり、析出板製造装置は、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２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。
【００１２】
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４を備えている。真空容器４は、密閉状態の処理室３を形成している。処理室３は、析出機構収容空間３ａと基板移動空間３ｂと溶湯収容空間３ｃとを上下方向に備えている。析出機構収容空間３ａは、最上部に位置されており、後述の析出機構１０を収容するように形成されている。基板移動空間３ｂは、析出機構収容空間３ａと溶湯収容空間３ｃとの間に位置されており、図１の上下方向に２セット設けられた後述の基板搬出入機構６０の中間機構部６０ｂを収容するように形成されている。溶湯収容空間３ｃは、最下部に位置されており、後述のルツボ装置７５を収容するように形成されている。
【００１３】
上記の真空容器４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処理室３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、処理室３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処理室３に出現させるようになっている。
【００１４】
また、図１に示すように、真空容器４に対して搬送方向の上流側（図中左側）には、基板搬出入機構６０の搬入機構部６０ａが配置されている。一方、真空容器４に対して搬送方向の下流側（図中右側）には、基板搬出入機構６０の搬出機構部６０ｃが配置されている。これらの搬入機構部６０ａおよび搬出機構部６０ｃと上述の中間機構部６０ｂとは、直線状に水平配置されている。搬入機構部６０ａは、縦断面が矩形状の隔壁６２ａ・６２ｂ・６２ｃと、隔壁６２ａ内をオペレータに目視可能にする複数の覗き窓６７と、隔壁６２ａ内に設けられ、析出用基板１４を載置しながら搬送方向に移動させる図２の搬送ローラ５９とを備えている。
【００１５】
上記の隔壁６２ａ・６２ｂ・６２ｃ内は、圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂと待機室６１ｃとに区画されている。これらの各室６１ａ・６１ｂ・６１ｃは、搬送方向の上流側からこの順に設けられている。圧力調整室６１ａは、６個分の析出用基板１４を直列状に収容可能なサイズに設定されている。また、圧力調整室６１ａは、一端が大気圧の装置外部に連通されていると共に、他端が予熱室６１ｂに連通されている。
【００１６】
圧力調整室６１ａの一端および他端には、第１遮蔽板６３および第２遮蔽板６４がそれぞれ設けられている。これらの各遮蔽板６３・６４は、図示しないシリンダ装置により昇降可能にされていると共に、図示しない制御装置で昇降動作が制御されている。具体的には、第１遮蔽板６３は、析出用基板１４を圧力調整室６１ａに搬入するときに上昇され、搬入後に圧力調整室６１ａの一端を気密状態に密閉するように下降される。一方、第２遮蔽板６４は、圧力調整室６１ａから予熱室６１ｂに析出用基板１４を搬送するときに、第２遮蔽板６４の他端を開放するように上昇される。また、圧力調整室６１ａには、電磁バルブ６５を介して排気系６６が接続されている。排気系６６は、圧力調整室６１ａを真空状態にまで減圧可能になっている。電磁バルブ６５は、圧力調整室６１ａへの析出用基板１４の搬入時において閉栓され、析出用基板１４の搬入後に、圧力調整室６１ａを減圧するように開栓される。
【００１７】
上記の圧力調整室６１ａに第２遮蔽板６４を介して連通された予熱室６１ｂは、圧力調整室６１ａと同様に、６個分の析出用基板１４を直列状に収容可能なサイズに設定されている。予熱室６１ｂは、真空容器４と同様に二重壁構造の隔壁６２ｂに囲まれている。また、予熱室６１ｂは、一端が上述の第２遮蔽板６４により開閉可能にされている一方、他端が第１仕切り部材６８により区画されている。第１仕切り部材６８は、図２に示すように、搬送ローラ５９で搬送される析出用基板１４を通過させる程度の隙間を形成するように設けられている。
【００１８】
上記の予熱室６１ｂには、第１予熱ヒーター８２が設けられている。第１予熱ヒーター８２は、搬送方向の上流側端部に位置する析出用基板１４に対向するように配置されている。そして、第１予熱ヒーター８２は、析出用基板１４が対向されたときに、この析出用基板１４を加熱して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。尚、第１予熱ヒーター８２は、電熱線を通電により発熱させて加熱する方式であっても良いし、電磁誘導を利用して加熱する方式であっても良い。また、図１に示すように、予熱室６１ｂには、予熱時に析出用基板１４から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系６６が接続されている。排気系６６の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第１予熱ヒーター８２に近接されている。
【００１９】
上記の予熱室６１ｂは、第１仕切り部材６８を介して待機室６１ｃに連通されている。待機室６１ｃは、真空容器４と同様に二重壁構造の隔壁６２ｃに囲まれている。また、待機室６１ｃの一端および他端は、第１仕切り部材６８および第２仕切り部材６９によりそれぞれ区画されている。第２仕切り部材６９は、析出用基板１４と後述の基板送り機構７０とを通過させるように形成および設けられている。また、待機室６１ｃには、上述の第１予熱ヒーター８２と同様の第２予熱ヒーター８３が設けられている。
【００２０】
上記の第２予熱ヒーター８３は、待機状態の析出用基板１４に対向するように配置されている。そして、第２予熱ヒーター８３は、析出用基板１４が対向されたときに、第１予熱ヒーター８２で予熱された析出用基板１４を加熱して昇温させることによって、溶湯１５と析出用基板１４との温度差を縮小した状態で一定にするようになっている。尚、第２予熱ヒーター８３は、析出用基板１４の予熱温度を微調整する用途に使用されても良いし、待機期間中における析出用基板１４の過大な温度低下を防止する用途に使用されても良い。さらに、待機室６１ｃには、予熱時に析出用基板１４から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系６６が接続されている。排気系６６の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第２予熱ヒーター８３に近接されている。
【００２１】
上記の待機室６１ｃは、第２仕切り部材６９を介して処理室３に連通されている。処理室３は、基板搬出入機構６０の中間機構部６０ｂを収容している。中間機構部６０ｂは、図２に示すように、析出用基板１４を移動自在に載置する第１搬送台８４および第２搬送台８５を備えている。第１搬送台８４は、搬送ローラ５９の端部に近接するように、一端部が待機室６１ｃに進出されている。第１搬送台８４と第２搬送台８５とは、処理室３の上流側（図中左側）と下流側（図中右側）とに所定間隔を隔てて直列配置されている。両搬送台８４・８５の隙間は、基板搬出入機構６０と析出機構１０との間で析出用基板１４を受け渡しする着脱位置Ａとして設定されている。
【００２２】
上記の第１搬送台８４の側方には、図１に示すように、基板送り機構７０が配設されている。基板送り機構７０は、複数の爪部材７１と、これらの爪部材７１を自由端側で片持ち支持する爪支持部材７２と、爪支持部材７２の基端部を回動可能に支持する爪旋回機構７３と、爪旋回機構７３と共に爪支持部材７２および爪部材７１を搬送方向に進退移動させる爪進退機構７４とを備えている。上記の各爪部材７１は、析出用基板１４の両測面を挟み込むように配設間隔が設定されていると共に、隣接する析出用基板１４・１４間の隙間を所定幅に拡大させるように所定の厚みに設定されている。また、爪旋回機構７３は、クラッチ付きモータ等からなっており、正逆方向に回動することにより爪部材７１を析出用基板１４の上方および側方に位置決め可能に旋回させるようになっている。爪進退機構７４は、エアーシンリンダ等からなっており、１回当りの移動距離が析出用基板１４の長さに設定されている。
【００２３】
そして、このように構成された基板送り機構７０は、析出用基板１４を爪部材７１で所定間隔をおいて把持する動作と、爪部材７１を搬送方向に移動させる動作と、析出用基板１４から爪部材７１を開放する動作と、爪部材７１を搬送方向とは逆方向に移動させる動作とを繰り返すことによって、予熱室６１ｂから待機室６１ｃに搬入された析出用基板１４を第２予熱ヒーター８３による予熱位置と着脱位置Ａとに順次送り込むようになっていると共に、着脱位置Ａから搬出機構部６０ｃに送り出すようになっている。
【００２４】
上記の各機構部６０ａ〜６０ｃからなる基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右対称に並列配置されている。ルツボ装置７５は、図２に示すように、溶湯１５を収容するルツボ７６と、ルツボ７６の側面壁の周囲に配置された誘導加熱コイル７７と、これらのルツボ７６および誘導加熱コイル７７を支持するルツボ支持台７８とを有している。誘導加熱コイル７７には、図示しない電力ケーブルを介して高周波電源が接続されている。これにより、誘導加熱コイル７７は、高周波電源から高周波数の交流電力が供給されることによって、ルツボ７６の周囲に交番磁場を生成させ、ルツボ７６の主に表面側を誘導加熱するようになっている。
【００２５】
上記のルツボ７６は、図１に示すように、平面視円形状に形成されている。尚、ルツボ７６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や楕円形状に形成されていても良い。この場合には、溶湯１５の収容量を最小限に抑制しながら、ルツボ７６の側面壁が析出用基板１４の浸漬時の障害物になることを回避することができる。また、ルツボ７６は、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、底面壁が十分に大きな厚みに設定されている。一方、ルツボ７６の側面壁は、電磁誘導の浸透深さ未満の厚みに設定されており、溶湯１５を対流させることにより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している。
【００２６】
上記のルツボ装置７５の斜め上方には、溶解対象物１０１を供給する供給機構９０が設けられている。供給機構９０は、真空容器４における搬送方向の下流側の壁面に設けられている。供給機構９０は、一端が処理室３内に開口された収容隔壁９１と、収容隔壁９１内を処理室３側の送給室９３と大気側の準備室９４とに気密状に分離可能な遮蔽機構９２と、準備室９４を大気側に開閉可能な蓋部材９５と、溶解対象物１０１を準備室９４からルツボ７６の上方に搬送する原料搬送機構９６とを有している。
【００２７】
また、供給機構９０の側方には、真空容器４の第１覗き窓部４ａが配置されている。第１覗き窓部４ａには、ＣＣＤカメラ等の第１撮像装置８ａが設けられている。第１撮像装置８ａは、ルツボ７６と共に溶湯１５を撮像するように設定されており、撮像信号に基づいて溶湯１５の湯面高さを検出可能にしている。また、真空容器４における搬送方向の下流側の側壁面には、第２覗き窓部４ｂが配置されている。第２覗き窓部４ｂには、ＣＣＤカメラ等の第２撮像装置８ｂが設けられている。第２撮像装置８ｂは、第１撮像装置８ａでは撮像できない逆方向から見た領域を撮像するように設定されている。
【００２８】
上記の各撮像装置８ａ・８ｂおよび供給機構９０は、図示しない制御装置で動作が制御されている。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、第１撮像装置８ａからの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９０における溶解対象物１０１の供給タイミングや供給量を制御する機能等を有している。
【００２９】
また、ルツボ装置７５の上方には、図２に示すように、析出機構１０が設けられている。析出機構１０は、後述の基板把持機構５１を着脱位置Ａとルツボ装置７５の溶湯１５との間で搬出入方向に対して直交する方向に移動させることによって、基板把持機構５１に装着された析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させて引き上げるように構成されている。具体的には、析出機構１０は、着脱位置Ａでは析出用基板１４の他方面を下側から着脱可能に基板把持機構５１を介して保持し、溶湯１５への浸漬位置では析出用基板１４の他方面を上側に位置させるように析出用基板１４を支持しながら回転軸を中心として旋回させることによって、基板把持機構５１と共に析出用基板１４を交差方向に移動させる構成にされている。
【００３０】
上記の析出機構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、待機室６１ｃを取り囲む隔壁６２ｃの上面に設けられている。水平移動機構１３は、図３に示すように、搬送方向に対して直交された水平搬送部１６と、この水平搬送部１６を駆動する水平駆動部１７とを有している。水平搬送部１６は、水平方向に配置されており、一端側が真空容器４外に配置され、他端側が真空容器４内の処理室３に配置されている。
【００３１】
上記の水平搬送部１６は、図２に示すように、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材１８と、ネジ軸部材１８に螺合されたブロック部材１９と、ブロック部材１９の下面を進退移動自在に支持するレール部材２０と、ブロック部材１９の上面に設けられ、垂直移動機構１１に連結された連結部材２１とを有している。さらに、水平搬送部１６は、図３に示すように、、ネジ軸部材１８の一端に連結され、真空容器４外に延設された連結軸部材２４を有している。連結軸部材２４の一端部には、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を有している。水平駆動装置２３は、連結軸部材２４を介してネジ軸部材１８を正逆回転させることにより垂直移動機構１１を水平方向の任意の位置に移動可能にしている。
【００３２】
上記の水平移動機構１３で水平移動される垂直移動機構１１は、図２に示すように、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、周面全体にネジ溝が形成された図示しないネジ軸部材と、ネジ軸部材に螺合され、前面（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の裏面（図中左面）を昇降自在に支持するレール部材３４とを有している。
【００３３】
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、ネジ軸部材の上端部に連結されており、ネジ軸部材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。
【００３４】
また、冷却装置３６は、垂直駆動装置３５を処理室３の処理環境から隔離するように収納し、窒素ガス等の不活性ガスや空気等の冷却ガスが封入された収納容器２５と、収納容器２５の壁面に接合することによって、この収納容器２５の壁面に沿って冷却水等の冷却媒体を流動させる図示しない冷却配管とを有している。そして、冷却装置３６は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換されることによって、収納容器２５内における収容環境を所定の温度以下に維持するようになっている。尚、冷却装置３６は、真空容器３外から収納容器２５内に冷却ガスを給排出して循環させるように構成されていても良い。
【００３５】
上記の垂直移動機構１１は、旋回機構１２を昇降可能に支持している。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の上面に連結された旋回駆動部３９と、旋回駆動部３９により旋回駆動される浸漬機構部３７とを有している。旋回駆動部３９は、任意の回転速度で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旋回駆動装置４０と、旋回駆動装置４０を冷却する冷却装置４１とを有している。
【００３６】
上記の冷却装置４１は、垂直駆動部３１と同様に、収納容器２５等を有した上述の冷却装置３６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。この冷却装置４１内の旋回駆動装置４０は、旋回駆動軸４０ａが水平配置されると共に、旋回駆動軸４０ａの先端部がブロック部材３３に対向するように配置されている。旋回駆動軸４０ａには、駆動用スプロケット４２ａが設けられている。駆動用スプロケット４２ａの下方には、中間スプロケット４２ｂと旋回用スプロケット４２ｃとがこの順に配置されている。そして、駆動用スプロケット４２ａは、第１チェーン４３ａを介して中間スプロケット４２ｂに連結され、中間スプロケット４２ｂは、第２チェーン４３ｂを介して旋回用スプロケット４２ｃに連結されている。
【００３７】
上記の旋回用スプロケット４２ｃは、回転軸部材４４に設けられている。回転軸部材４４は、第１支持部材４５により水平方向に回転自在に支持されている。第１支持部材４５は、中間スプロケット４２ｂを回転自在に支持している。第１支持部材４５は、図３にも示すように、連結支持体３８から垂下されていると共に、中間スプロケット４２ｂやチェーン４３ａ・４３ｂを溶湯１５の輻射熱から保護するように設けられている。
【００３８】
上記の第１支持部材４５に支持された回転軸部材４４の一端部は、ロータリーエンコーダ４６に連結されている。ロータリーエンコーダ４６は、回転軸部材４４の回転角度を検出することによって、浸漬機構部３７の旋回角度を検出可能にしている。また、ロータリーエンコーダ４６の周囲には、カバー部材４７が設けられている。カバー部材４７は、溶湯１５からの輻射熱を遮る熱遮蔽板としての機能と、溶湯１５等から飛散して浮遊する塵埃がロータリーエンコーダ４６に付着する防塵カバーとしての機能を備えている。
【００３９】
一方、回転軸部材４４の他端部は、浸漬機構部３７に連結されている。浸漬機構部３７は、連結支持体３８の下面から垂下された第２支持部材４８と、第２支持部材４８により水平方向に回転自在に支持された旋回軸４９と、旋回軸４９に設けられた一対の旋回部材５０・５０とを有している。これらの旋回部材５０・５０の先端部には、後述の基板把持機構５１が設けられている。尚、各旋回部材５０は、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ても良いし、耐熱性に優れたカーボンにより形成されていても良い。そして、このように構成された垂直移動機構１１は、旋回部材５０・５０を旋回させることによって、着脱位置Ａでは析出用基板１４を下側から着脱可能に保持し、析出位置Ｂでは析出用基板１４を保持した面を上側に位置させるようになっている。
【００４０】
上記のように各機構１１〜１３で構成された析出機構１０は、図３に示すように、水平移動機構１３による水平移動と、垂直移動機構１１による垂直移動と、旋回機構１２による旋回移動とを組み合わせることによって、基板把持機構５１を着脱位置Ａと析出位置Ｂとに位置決め可能にしていると共に、、析出用基板１４を所定の浸漬軌跡で溶湯１５に浸漬させるようになっている。尚、浸漬軌跡は、析出用基板１４を旋回方向（矢符方向）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、旋回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析出板２を生成させるように設定されている。
【００４１】
上記の析出用基板１４は、図４に示すように、カーボンにより平面視矩形状に形成されている。析出用基板１４は、析出板２が析出される基板面１４ａ（下面）と、析出用基板１４の上面（反析出面）に形成された逆台形形状の把持部１４ｂと、搬送方向の両側面に形成された突起部１４ｃとを有している。上記の突起部１４ｃは、析出用基板１４・１４同士が当接したときの突起部１４ｃ・１４ｃ間のブレを減少させるように、各側面の両端部に左右一対に配置されている。そして、これらの突起部１４ｃは、隣接する析出用基板１４・１４間に隙間を生じさせることによって、析出用基板１４のコーナー部の破損を防止するようになっていると共に、図１の基板送り機構７０による析出用基板１４の分離作業を容易化するようになっている。
【００４２】
尚、析出用基板１４の突起部１４ｃは、搬送方向の少なくとも一方の側面に形成されていれば良い。また、析出用基板１４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て良い。
【００４３】
上記の析出用基板１４は、図２の浸漬機構部３７に設けられた基板把持機構５１により着脱可能に保持される。基板把持機構５１は、チャック部５２・５２を左右対称に一体的に備えている。各チャック部５２・５２は、把持部１４ｂに係合するように下面に形成された係合部５２ａと、ゴミ等の落下物を受け止めるように形成された環状溝部５２ｂと、環状溝部５２ｂに周囲を囲まれた懸吊部５２ｃとを有している。上記の係合部５２ａは、析出用基板１４の把持部１４ｂを挿入するように左右対称に配置されている。これにより、基板把持機構５１は、析出用基板１４が搬送方向（搬出入方向）に移動されたときに、この析出用基板１４の把持部１４ｂを係合部５２ａ・５２ａ間に挿入させることにより析出用基板１４を上下方向に保持可能になっている。
【００４４】
一方、懸吊部５２ｃの上面には、２つの突設部５２ｄ・５２ｄが対向配置されている。両突設部５２ｄ・５２ｄの中央部には、ピン挿通穴５２ｅ・５２ｅが形成されている。これらの突設部５２ｄ・５２ｄ間には、図４に示すように、上述の浸漬機構部３７の旋回部材５０・５０が嵌合されるようになっている。そして、ピン挿通穴５２ｅ・５２ｅには、カーボン製のピン部材５３が抜脱可能に挿通されるようになっており、ピン部材５３は、各旋回部材５０・５０をチャック部５２・５２に連結させるようになっている。
【００４５】
上記のピン部材５３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５２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５３の表面には、硬化層５４が形成されており、ピン部材５３は、硬化層５４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５２のピン挿通穴５２ｅ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５２においては、ピン部材５３に接触するピン挿通穴５２ｅと、析出用基板１４に接触する係合部５２ａおよび下面とに硬化層５４が形成されている。そして、チャック部５２は、硬化層５４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５３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。
【００４６】
尚、硬化層５４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５４は、基板把持機構５１の全表面に形成されていても良く、この場合には、基板把持機構５１の全体の機械的強度を高めることができるため、基板把持機構５１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。また、本実施形態においては、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させるように設定した場合について説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、図６に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差するように設定されていても良いし、図７に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【００４７】
上記の構成において、半導体基板製造装置１の動作を説明する。
【００４８】
（準備・保全工程）
準備・保全工程は、析出板２の生産開始前および生産開始後において、半導体基板製造装置１を生産に適した状態にする場合に実施される。即ち、図２に示すように、ルツボ装置７５の検査やルツボ７６の交換、真空容器４内の各機構の検査が行われる。また、ルツボ装置７５の検査中に、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。各機器の検査や交換等が完了すると、真空容器４が密閉される。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処理室３に形成される。
【００４９】
この後、誘導加熱コイル７７に高周波数の交流電力が供給され、高周波磁界がルツボ７６の周囲に生成される。この結果、ルツボ７６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。そして、ルツボ７６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。
【００５０】
また、溶湯１５が形成されると、真空容器４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。この際、輻射熱の一部は、析出機構１０に向かって進行することになるが、析出機構１０の旋回駆動部３９に進行する輻射熱は、連結支持体３８が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより旋回駆動部３９を直射することがない。また、析出機構１０の第１チェーン４３ａ等の駆動力伝達機構に進行する輻射熱は、第１支持部材４５が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより駆動力伝達機構を直射ことがない。さらに、析出機構１０のロータリーエンコーダ４６に進行する輻射熱は、カバー部材４７が熱遮蔽板として機能を発揮することによりロータリーエンコーダ４６を直射することがない。これにより、析出機構１０の内部機器は、輻射熱が直射されることによる熱劣化が防止されることになる。
【００５１】
さらに、垂直駆動部３１および旋回駆動部３９は、垂直駆動装置３５および旋回駆動装置４０を冷却装置３６・４１の収納容器２５・２５内に収容することによって、処理室３の高温環境下での運転を回避している。従って、これらの駆動部３１・３９は、熱に起因した故障の発生が十分に防止されている。尚、冷却装置３６・４１は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換することにより収納容器２５内における収容環境を所定の温度以下に維持している。従って、溶解対象物を加熱溶融しているときに、冷却ガスが収納容器２５等の破損により漏洩しても、冷却水が溶湯１５に接触して重大な故障を引き起こすことがない。
【００５２】
（基板搬送工程）
上記のようにして所望の処理環境下で溶湯１５が形成されることによって、生産の準備が完了すると、図１に示すように、ルツボ装置７５を中心として上下対称に配置された基板搬出入機構６０・６０において析出用基板１４の搬送動作が実施される。尚、以降の説明においては、説明の便宜上、一方の基板搬出入機構６０における搬送動作を説明する。
【００５３】
具体的には、先ず、基板搬出入機構６０の上流側に配置された図示しない基板セット位置において６個等の複数の析出用基板１４が基板面１４ａを上向にして直列状態にセットされる。この後、電磁バルブ６５の閉栓により圧力調整室６１ａの排気動作が停止されると共に、第１遮蔽板６３が上昇されることにより圧力調整室６１ａの一端が開口される。そして、図示しない搬送ローラ等の搬送装置により析出用基板１４が直列状態で圧力調整室６１ａに搬入される。
【００５４】
上記の析出用基板１４のセット時や搬入時において、隣接する析出用基板１４・１４が接触や衝突することにより各析出用基板１４に衝撃が加わることがある。この際、析出用基板１４の搬送方向の前後の側面に一対の突起部１４ｃ・１４ｃが形成されているため、セット時や搬送時における接触や衝突は、析出用基板１４・１４の突起部１４ｃ１４ｃ同士で起ることになる。これにより、析出用基板１４のコーナー部に衝撃が加わることによるコーナ−部の欠け等の破損を防止することができる。この結果、析出用基板１４の基板面１４ａが元の形状を維持するため、所定形状の析出板を確実に得ることができる。
【００５５】
圧力調整室６１ａに全数の析出用基板１４が搬入されると、第１遮蔽板６３が下降され、圧力調整室６１ａの両端が閉口された状態にされる。この後、電磁バルブ６５が開栓され、排気系６６により圧力調整室６１ａが真空状態にされる。そして、第２遮蔽板６４の上昇により圧力調整室６１ａの他端が開口されることによって、圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂとが連通される。
【００５６】
この後、圧力調整室６１ａの析出用基板１４が圧力調整室６１ａに搬送され、全数が圧力調整室６１ａに搬入されると、第２遮蔽板６４の下降により圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂとが隔離される。尚、圧力調整室６１ａにおいては、上述の基板セット位置からの析出用基板１４の搬入動作が実施される。
【００５７】
予熱室６１ｂにおいては、搬送方向の先頭（最上流側）に位置する析出用基板１４が第１予熱ヒーター８２に対向されている。これにより、予熱ヒーター８２に予熱用電力が供給されると、この予熱ヒーター８２より先頭の析出用基板１４が所定の予熱温度に加熱される。尚、析出用基板１４を加熱したときに、析出用基板１４から塵埃等が飛散する場合があるが、飛散した塵埃等は、排気系６６に吸引されて装置外部に排出されるため、処理室３の雰囲気が悪化することはない。
【００５８】
この後、基板送り機構７０が作動され、予熱された先頭の析出用基板１４が爪部材７１・７１に挟持されながら、ほぼ析出用基板１４の長さ寸法分の距離を搬送されることにより待機室６１ｃに搬入される。待機室６１ｃに搬入された析出用基板１４は、第２予熱ヒーター８３によりさらに予熱され、所望の予熱温度に調整される。この後、基板送り機構７０による搬送動作が繰り返して実施されることによって、待機室６１ｃにおける析出用基板１４が順次着脱位置Ａ方向に搬送されながら、予熱室６１ｂにおける先頭の析出用基板１４が順次待機室６１ｃに搬送される。
【００５９】
上記のようにして析出用基板１４が基板送り機構７０により搬送されている間、着脱位置Ａにおいては、図３に示すように、基板把持機構５１が係合部５２ａ・５２ａを上側に位置した姿勢で待機している。従って、析出用基板１４が着脱位置Ａに搬送されると、図４に示すように、析出用基板１４の把持部１４ｂが基板把持機構５１の係合部５２ａ・５２ａ間に側方から挿入され、上下方向に係合した保持状態にされる。
【００６０】
また、図２に示すように、着脱位置Ａへの搬送時に、前回の析出用基板１４が基板把持機構５１に保持されていた場合には、今回の析出用基板１４により前回の析出用基板１４が基板把持機構５１から搬送方向に押し出される。そして、押し出された前回の析出用基板１４は、第２搬送台８５を介して真空容器４の外部に搬出され、図示しない剥離機構により析出板２が析出用基板１４から分離される。これにより、着脱位置Ａにおいては、析出前の析出用基板１４の基板把持機構５１への装着と、析出後の析出用基板１４の基板把持機構５１からの抜脱とを同時に行うことが可能になっている。
【００６１】
（析出工程）
上記のようにして両基板搬出入機構６０・６０において、基板把持機構５１への析出用基板１４の装着が完了すると、図３に示すように、一方の基板搬出入機構６０における着脱位置Ａの基板把持機構５１が向きを一定にした状態で搬送方向に対して直交方向に移動され、基板把持機構５１に保持された析出用基板１４が溶湯１５に浸漬される。
【００６２】
具体的には、基板把持機構５１が水平移動機構１３により析出位置Ｂに向かって水平移動されながら垂直移動機構１１により上昇される。そして、基板把持機構５１が溶湯１５の上方に位置したときに、旋回機構１２が作動されることによって、旋回部材５０の旋回中心を半径とした浸漬軌跡で基板把持機構５１および析出用基板１４が旋回される。尚、浸漬軌跡は、各機構１１・１２・１３の動作の組み合わせにより任意のカーブを描くことができる。
【００６３】
旋回時においては、基板把持機構５１が係合部５２ａ・５２ａの向きを搬送方向に一致させた状態で旋回する。従って、析出用基板１４の突起部１４ｃが係合部５２ａ・５２ａ内で搬送方向に移動しないため、析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することがない。そして、このようにして基板把持機構５１に保持された析出用基板１４が図示二点鎖線のように基板把持機構５１の下側に位置した状態となりながら析出位置Ｂで溶湯１５に浸漬され、析出用基板１４の基板面１４ａに溶湯１５の溶解対象物１０１が析出される。そして、一定時間の経過後に、析出用基板１４が溶湯１５から引き上げられることによって、析出用基板１４の基板面１４ａに所定厚みの析出板２が形成される。
【００６４】
上記の旋回部材５０の旋回動作は、基板把持機構５１が旋回前の位置に復帰するまで継続される。この際、旋回角度は、図のロータリーエンコーダ４６により検出されているため、基板把持機構５１の位置決めが高精度に行われる。この後、旋回機構１２が停止されると共に、垂直移動機構１１および水平移動機構１３が作動されることによって、基板把持機構５１が着脱位置Ａに復帰される。この後、上述の基板搬送工程において、次回の析出用基板１４が基板送り機構７０により着脱位置Ａに搬送されると、この次回の析出用基板１４により今回の析出用基板１４が送り出される。
【００６５】
また、上記のようにして一方の基板搬出入機構６０で析出動作が完了し、次回の析出用基板１４が基板把持機構５１に装着されるまでの間、他方の基板搬出入機構６０における析出動作が同様に実施される。これにより、両基板搬出入機構６０・６０で搬送された析出用基板１４が交互に使用されながら、１台のルツボ装置７５で析出板２が順次製造される。
【００６６】
以上のように、本実施形態の半導体基板製造装置１は、図１に示すように、溶解対象物１０１の溶湯１５を溶解、収容するルツボ装置７５（溶解炉）と、装置外部に連絡され、溶湯１５に浸漬される析出用基板１４を着脱位置Ａに搬出入し、２台が搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで並列配置された基板搬出入機構６０・６０と、析出用基板１４の搬送方向（搬出入方向）の移動により該析出用基板１４（基板）を着脱可能な基板把持機構５１と、基板把持機構５１を着脱位置Ａからルツボ装置７５まで移動させた後、下降させることによって、基板把持機構５１に装着された析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる析出機構１０とを有した構成にされている。
【００６７】
尚、本実施形態においては、２台の基板搬出入機構６０・６０を備えた場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、３台以上の基板搬出入機構６０が並列されたものであっても良い。また、本実施形態においては、析出機構１０が基板把持機構５１を搬送方向に対して直交方向に移動させることによって、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる場合について説明しているが、これに限定されるものでもなく、搬送方向に対して交差する方向に移動させるようになっていても良い。
【００６８】
また、本実施形態においては、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させるように設定した場合について説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、図６に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差するように設定されていても良いし、図７に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【００６９】
上記の構成によれば、溶湯１５を収容したルツボ装置７５を複数台の基板搬出入機構６０で共用することができるため、例えば析出用基板１４を基板搬出入機構６０から析出機構１０に引き渡して溶湯１５に浸漬させる動作と、析出用基板１４を溶湯１５から引き上げて基板搬出入機構６０に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【００７０】
また、基板搬出入機構６０を着脱位置Ａに待機させておけば、装置外部からの析出用基板１４が着脱位置Ａに搬入されると同時に基板把持機構５１による析出用基板１４の装着が完了する。そして、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる場合においては、析出用基板１４の搬送方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置Ａから溶湯１５への移動時および溶湯１５への浸漬時に析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することはない。また、溶湯１５から着脱位置Ａへの移動時においても、基板把持機構５１が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することはない。この後、基板把持機構５１が着脱位置Ａに移動され、搬送方向（搬出方向）に移動されると同時に基板把持機構５１から析出用基板１４が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板１４の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【００７１】
また、本実施形態の基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右対称に並列配置されている。尚、基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右一対に並列配置されていても良い。これにより、ルツボ装置７５を２台の基板搬出入機構６０で共用することができるため、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構１０を各基板搬出入機構６０に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体基板製造装置を平面視した場合における概略構成図である。
【図２】半導体基板製造装置を正面視した場合における概略構成図である。
【図３】半導体基板製造装置を側面視した場合における概略構成図である。
【図４】析出用基板を保持した基板把持機構の斜視図である。
【図５】搬送経路の説明図である。
【図６】搬送経路の説明図である。
【図７】搬送経路の説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板製造装置
２ 析出板
３ 処理室
３ａ 析出機構収容空間
３ｂ 基板移動空間
３ｃ 溶湯収容空間
４ 真空容器
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
１４ａ 基板面
１４ｂ 把持部
１４ｃ 突起部
１５ 溶湯
１６ 水平搬送部
１７ 水平駆動部
２３ 水平駆動装置
２４ 連結軸部材
２５ 収納容器
３０ 垂直搬送部
３１ 垂直駆動部
３３ ブロック部材
３５ 垂直駆動装置
３６ 冷却装置
３７ 浸漬機構部
３８ 連結支持体
３９ 旋回駆動部
４０ 旋回駆動装置
４１ 冷却装置
４６ ロータリーエンコーダ
４７ カバー部材
４９ 旋回軸
５０ 旋回部材
５１ 基板把持機構
５２ チャック部
５２ａ 係合部
６０ 基板搬出入機構
６０ａ 搬入機構部
６０ｂ 中間機構部
６０ｃ 搬出機構部
６１ａ 圧力調整室
６１ｂ 予熱室
６１ｃ 待機室
６３ 第１遮蔽板
６４ 第２遮蔽板
６５ 電磁バルブ
６６ 排気系
６７ 覗き窓
６８ 第１仕切り部材
６９ 第２仕切り部材
７５ ルツボ装置
７６ ルツボ
８２ 第１予熱ヒーター
８３ 第２予熱ヒーター
８４ 第１搬送台
８５ 第２搬送台
９０ 供給機構
９６ 原料搬送機構
１０１ 溶解対象物
Claims (2)
- 溶解対象物を溶解し、該溶解対象物が溶解した溶湯を収容する溶解炉と、
それぞれが装置外部に連結されて、前記溶湯に浸漬される析出板用基板を着脱位置に搬出入しており、前記析出板用基板の搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで配置された複数台の基板搬出入機構と、
各基板搬出入機構により搬出入される前記析出用基板を前記着脱位置で着脱可能な基板把持機構と、
前記基板把持機構を、前記着脱位置から前記溶解炉まで移動させた後、下降させることによって、該基板把持機構に装着された前記析出用基板を前記溶湯に浸漬させる析出機構とを有することを特徴とする析出基板製造装置。 - 前記基板搬出入機構は、前記溶解炉を中心にして前記搬出入方向に左右対称または左右一対に並列配置されていることを特徴とする請求項１に記載の析出板製造装置。
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