KR100754489B1 - 박판 제조방법 및 박판 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 박판제조방법 및 박판제조장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 실리콘 박판제조방법 및 실리콘 박판제조장치에 관한 것이다.

본 발명에서는, 주실(1)에 배치된 도가니(2) 내의 실리콘 융액(7)에 기판의 표층부를 담그고, 상기 기판의 표면에 실리콘(5)을 부착시켜 실리콘 박판을 제조하는 데 해당하고, 기판의 주실로의 반입 및 주실로부터의 반출을, 주실(1)과 인접하는 적어도 하나의 부실(3,4)을 통하여 행한다.

본 발명에 의해, 고품질의 실리콘 박판을 장시간 연속하여 대량으로 안정생산할 수 있다. 이 때문에, 실리콘 박판을 저렴하게 대량으로 공급할 수 있어, 예컨대, 태양광 발전용 실리콘 박판의 제조에 광범위하게 이용될 것이 기대된다.

Description

박판 제조방법 및 박판 제조장치{THIN SHEET PRODUCTION METHOD AND THIN SHEET PRODUCTION DEVICE}

본 발명은, 박판 제조방법 및 박판 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 실리콘 박판 제조방법 및 실리콘 박판 제조장치에 관한 것이다.

민생용의 태양전지에는, 실리콘이 사용된다. 실리콘은, 단결정, 다결정, 비정질의 순으로 변환 효율이 저하되지만, 상기한 순으로 코스트가 낮으며, 대면적화가 쉬워진다. 이 중, 비정질 실리콘은, SiH₄를 원료로 하여 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해, 유리, 플라스틱, 금속기판 등의 위에 퇴적할 수 있기 때문에 저렴하며, 또한 대면적화하기 쉽다. 변환 효율은 최고 약 12% 정도이다.

또한, 단결정 실리콘은 CZ(Czochralski)법에 의해 직경 150mm(6인치)나 200mm(8인치)의 인고트(ingot)가 제조되어, 대형화도 가능하며, 변환 효율은 15%를 넘을 수 있다.

또한, 다결정 실리콘은, 액상으로부터 응고 성장시키는 방법이나 기상으로부터 퇴적하는 방법이 검토되고 있다. 다결정 실리콘은 비정질 실리콘과 같이 대면적화하기 쉽지만, 변환 효율은, 단결정 실리콘과 비정질 실리콘의 중간에 위치한다.

상기 각 종 실리콘의 제조방법은, 대면적화, 변환 효율의 향상 및 제조 코스트의 저감을 실시하고 있다. 그러나, 현재의 원자력 발전이나 화력 발전 등의 대규모 발전 방식에 비해 그 발전 단가는 높아, 제조 코스트를 저감할 필요가 있다.

본 발명은, 고품질을 확보하면서, 생산 규모의 확대에 의해 제조 효율을 크게 높일 수 있어, 단위면적 당 제조 코스트를 획기적으로 감소시킬 수 있는, 실리콘의 박판 제조방법 및 그 박판 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 박판 제조방법은, 주실(main chamber)에 배치되는 도가니 내의, 금속재료 및 반도체 재료 중 적어도 일방을 포함하는 물질의 융액에, 기판의 표층부를 담그고, 그 기판의 표면에 융액을 응고시켜 박판을 제조하는 방법이다. 그리고, 기판의 주실로의 장입을, 주실과 인접하는 적어도 하나의 장입용 부실을 통해 행하고, 기판의 주실로부터의 취출을, 주실과 인접하는 적어도 하나의 취출용 부실을 통해 행한다.

불활성 가스 분위기인 주실에, 대기가 혼입하면, 예컨대, 융액이 실리콘 융액인 경우, 실리콘과 산소가 반응하고, SiOx의 발생에 의해 Si손실 및 주실 내벽으로의 분체 부착의 원인으로 된다. 상기와 같이, 부실을 사용하고, 부실을 경유시켜 기판을 출입 시켜, 주실로의 대기의 혼입 등을 확실히 방지하고, 고품질을 확보한 후, 조업 능률을 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 고능률로 대량의 기판을 주실로 출입시킬 경우, 부실을 경유시킴으로써, 직접, 대기를 주실로 혼입시키는 것을 방지할 수 있다.

또한, 예상 외의 사태가 발생한 경우 등에 대비하여, 주실과 부실의 사이에 는 개폐 수단을 배치해 두는 것이 좋다. 개폐수단을 비상시에 폐쇄하도록 설정해 두면, 문제의 정도를 경미하게 할 수 있다. 이 때문에, 제조 수율을 향상시켜, 고품질의 박판을 확보할 수 있다.

개폐수단은, 예컨대, 각 종의 기밀성 도어를 사용할 수 있다. 게이트 밸브가 기밀성 도어의 대표적인 것이다. 또한, 기판에 부착하는 박판은, 예컨대, 기판의 성장면에 응고성장한 다결정 실리콘의 박판이다.

또한, 상기 부실과 주실을 조합한 장치의 조작 방법을 이하 설명한다. 기판을 주실에 장입할 때, 개폐수단을 폐쇄 상태에서 상기 부실에 기판을 반입하고, 이어서 그 부실의 분위기를 주실의 분위기와 동일하게 한 후, 개폐수단을 개방하여 기판을 주실에 장입한다. 또한, 예컨대, 실리콘 박판을 부착한 기판을 주실로부터 외부로 취출할 때, 부실의 분위기를 주실의 분위기와 동일하게 한 후 개폐수단을 개방하여, 기판을 주실로부터 부실로 취출하고, 개폐수단을 폐쇄한 후, 그 기판을 외부로 반출한다.

상기 주실에는 불활성 가스를 도입하고, 주실의 분위기 압력을 대기압 이하로 하는 것이 좋다.

상기와 같이, 주실의 압력을 음압으로 함으로써, 주실의 기밀성을 유지하기 쉬워지고, 또한, 불활성 가스의 사용량을 감소시킬 수 있어, 제조 코스트를 저감할 수 있다.

상기 부실이 장입용 부실과 취출용 부실로 구성되고, 그 장입용 부실을 통해 기판을 주실로 장입하고, 취출용 부실을 통해 박판을 부착시킨 기판을 주실로부터 취출할 수 있다.

상기 방법에 의해, 기판의 장입의 흐름과, 예컨대, 실리콘 박판을 부착한 기판의 흐름이 간섭하지 않도록, 배치할 수 있다. 또한, 박판을 부착시킨 기판이란, 기판이 소정 시간, 상기 융액 중에 침지되고, 그 융액이 기판의 성장면에서 응고하여 박판으로 되어 기판상에 있는 상태를 가리킨다. 응고한 박판이, 충격 등에 의해 어긋나, 기판상에 박판이 단순히 재치되어만 있어도 좋다. 또한, 상기 응고 후, 그대로 밀착된 상태여도 된다. 또한, 더 넓게, 기판의 성장면이 융액 중에 있을 때, 고상이 성장하여 박판이 형성되어 있는 상태여도 된다.

또한, 상기 개폐수단의 개폐에 의해, 장입용 부실 및 취출용 부실과, 주실과의 개방 및 폐쇄를 행할 때, 장입용 부실측의 개폐수단 및 취출용 부실측의 개폐수단의 개폐의 타이밍을 동기시킬 수 있다.

부실의 진공화, 불활성 가스 퍼지(purge)는 소요시간이 길고, 택트(박판 제조의 사이클 타임)가 길어지는 주요 원인이다. 상기와 같이, 2개의 부실의 동작을 맞춤으로써, 1개의 부실의 조업에 필요한 시간으로 2개의 부실을 조업하는 것이 가능해진다.

상기 주실에 있어서, 침지기구에 기판을 장착하고, 그 기판의 결정 성장면을, 예컨대, 실리콘 융액에 대해 대면시켜 실리콘 박판을 부착한 후, 도가니 바로 위 이외의 장소에서 실리콘 박판이 부착된 박판 성장면을 상향으로 하여, 박판마다 기판을 침지기구로부터 분리하는 것이 좋다. 성장면을 융액에 대면시킴으로써, 박판을 성장시키고 싶은 표면 이외의 측면이 융액에 침지되는 것을 최대한 억제하고, 그 부위에 응고하는 융액량을 억제함으로써 재료 이용 효율을 향상시키는 동시에, 융액 오염을 저감할 수 있게 된다. 또한, 성장면을 상향으로 함으로써, 이송 중이나, 기판 분리시의 충격에 의해 박판이 기판으로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기와 같이, 기판의 침지기구로의 장착과 분리는, 도가니 바로 위 이외의 장소에서 행하는 것이 바람직하다. 도가니 바로 위 이외의 장소에서 장착과 분리를 행함으로써, 장착 및 분리 시에 결합부로부터 낙하하는 미립자가, 도가니 내의 융액으로 들어가는 것으로 인한 융액의 오염을 방지할 수 있다.

상기 박판을 기판으로부터 분리하기 전에, 주실 내, 부실 내 및 실외(주실 외 및 부실 외)의 적어도 1 개소에서, 박판을 부착한 기판을 냉각하는 것이 좋다.

상기 방법에 의해, 기판과 박판을 분리하는 분리장치에 이르기 전에, 충분히 냉각되기 때문에, 분리장치나 그 주변기기가 고열로 조사되어 내구성 등이 열화되는 일이 없게 된다. 또한, 분리 후의 박판이나 기판의 핸들링이 용이해진다.

상기 도가니 내의 융액이 소정 레벨까지 감소한 때, 침지기구의 조업을 정지하고, 도가니 내에 원료를 재충전한 후, 도가니 내의 융액의 온도 및 융액면의 물결이 안정될 때까지 침지기구의 조업을 재개하지 않도록 할 수 있다.

상기에 의해, 재충전에 의한 융액의 온도변화, 융액의 요동을 억제할 수 있다. 이 때문에, 박판의 형상과 품질을 유지하는 것이 가능하다.

상기 재충전에 있어서는, 도가니 내에 원료를 재충전할 때, 주실과 인접하는 재충전용 부실을 통해, 원료를 주실 내에 장입하는 것이 가능하다.

또한, 상기 부실에 기판을 통합하여 외부로부터 복수 개 반입하고, 그 부실로부터 1개씩 기판을 주실로 장입할 수 있다. 또한, 박판이 부착된 기판을, 주실로부터 1개씩 부실로 취출하고, 그 부실로부터 복수개 통합하여 외부로 반출해도 된다. 당연한 것이지만, 주실과 부실의 사이에 게이트 밸브 등의 개폐수단을 개재시켜도 된다.

부실에 있어서의 진공화, 불활성 가스 퍼지는 소요시간이 길기 때문에, 택트 시간을 길게 하는 원인이 된다. 상기와 같이, 복수의 기판을 부실로 반입함으로써, 부실에 있어서의 분위기 조정 동작이 택트에 미치는 영향을 완화할 수 있다.

상기 기판을 복수 개 통합하여 외부로부터 부실로 반입하고, 그 부실로부터 복수 개 통합하여 주실 내의 장착대기위치로 이송하고, 그 장착대기위치로부터 1개씩, 침지기구로의 장착위치에 옮겨도 된다. 또한, 침지기구로부터 박판이 부착된 기판을 분리하는 분리위치로부터, 기판을 1개씩 주실 내의 취출대기위치로 이송하고, 그 취출대기위치에 있어서 기판이 소정 개수 모였을 때, 복수 개 통합하여 그 취출대기위치로부터 부실로 기판을 취출해도 된다.

상기 방법에 의해, 부실의 동작과, 침지기구의 동작을 독립하여 행할 수 있기 때문에, 택트를 단축할 수 있게 된다.

상기 침지기구는, 박판이 부착된 기판의 분리와, 새롭게 박판을 부착시키는 기판의 장착을 동일한 동작으로 행해도 된다.

이 방법에 의해도, 침지기구로의 기판의 장착과 분리를 1동작으로 행할 수 있어, 택트를 단축시킬 수 있다.

본 발명의 다른 박판제조방법은, 주실에 배치된 도가니 내의, 금속재료 및 반도체 재료 중 적어도 일방을 포함하는 물질의 융액에, 침지기구에 유지된 기판의 표층부를 담그고, 그 기판의 표면에 상기 융액을 응고시켜 박판을 제조하는 방법이다. 이 박판제조방법에서는, 침지기구는, 융액에 침지시켜 취출 방향으로, 기판을 반송하기 위한 제1 기판반송수단과, 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 기판의 반송을 가능하게 하는 제2 기판반송수단과, 기판을 360°회전가능한 기판회전수단을 구비하고, 제1 및 제2 기판반송수단과, 기판회전수단의 동작을 제어함으로써 기판의 표층부를 도가니 내의 융액에 담근다.

상기 제1 기판반송수단을 상하방향의 반송수단으로 하고, 또한, 제2 기판반송수단을 기판의 진행이동방향의 반송수단으로 할 수 있다. 상기 기판회전수단과 상기 2방향의 동작을 조합하여, 무리없이 제어성이 좋은 침지동작을 행할 수 있게 된다.

상기 기판회전수단은, 그 회전 중심을 지점으로 하여, 지점과 상이한 역점에 작동력을 부가하여 그 역점을 지점 주위로 회전시킴으로써 기판을 회전시키는 것이 좋다.

상기와 같은 구성에 의해, 침지동작과, 그 후에, 형성된 박판이 떨어지지 않도록 상향으로 회전하는 것을 용이하게 행할 수 있다.

상기 기판을, 지점의 주위에 회전동작이 자유롭게, 또한 역점의 주위에 회전동작이 자유롭게 부착된 기판장착부재에 장착하는 것이 좋다.

상기 구조에 따르면, 역점과 협동하여, 지점의 주위에 기판장착부재를 양호 한 제어성을 가지고 용이하게 회전시킬 수 있다. 이 기판장착부재는, 예컨대, 기판이 직접 감입되는 대좌와, 그 대좌를 지점과 지점 사이에 고정하는 대좌지지부재로 구성된다. 대좌지지부재는 지점과도, 또한 역점과도 회전동작이 자유롭게 부착되어 있다.

상기 지점 1개에 대해, 역점을 복수배치할 수 있다.

이 구조의 경우에는, 예컨대 기판장착부재의 관성이 큰 경우, 복수의 역점을 사용하여 제어함으로써, 의도한 궤도와 실제의 궤도의 오차를 작게 할 수 있어, 궤도의 자유도가 증가하기 때문에 제어성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 침지기구가, 기판을 장착분리하는 위치인 장착/분리 위치로부터 융액에 침지되는 위치까지 이동하고, 기판에 침지동작을 행하여 침지한 후, 기판을 분리하는 장착/분리 위치로 이동하는 일련의 동작에 있어서, 침지동작을 행하게 할 때의 기판의 수평 동작의 방향을, 장착/분리 위치로 이동하는 동작 방향과 동일하게 할 수 있다.

상기 방법에 따르면, 기판을 융액에 침지시켜 상향으로 하는 사이, 이동 방향을 역전시킬 필요가 없다. 이 때문에, 박판을 기판에 부착한 후 상향으로 하는 시간을 짧게 할 수 있다. 그 결과, 형성된 박판이 탈락할 가능성이 있는 시간을 짧게 할 수 있어, 박판의 회수율을 향상시킬 수 있다.

상기 침지기구는, 주실 내의 제1 위치에 있어서, 제1 기판을 장착하고, 도가니 위로 이동하여 융액에 상기 기판을 담근 후, 이동하고, 제1 위치와 상이한 제2 위치에 있어서, 상기 박판을 부착한 제1 기판을 분리하고, 그 위치에서 새롭게 박 판을 부착하는 제2 기판을 장착하고, 도가니 위로 이동하여 그 도가니에 상기 기판을 침지한 후, 제1 위치로 이동하여, 거기서 박판을 부착한 제2 기판을 분리할 수 있다.

상기 방법에 의해, 예컨대, 침지기구가 도가니 위를 소정의 궤도를 따라 왕복운동할 때, 왕복 경로에 침지동작을 행하기 때문에, 동작 효율을 높일 수 있다. 그 결과, 택트를 단축하는 것이 가능해진다.

상기 도가니 내의 융액면의 위치를 검지하고, 그 융액면의 위치에 따라, 침지기구에 장착한 기판의 융액으로의 침지동작을 제어해도 된다. 예를 들면, 융액면의 위치에 따라, 침지기구에 장착한 기판의 융액으로의 침지 깊이가 일정해지도록 제어해도 된다. 상기 침지동작의 제어는, 기판의 두께의 변동이 있는 경우에도, 사용할 수 있다.

상기 방법에 의해, 융액의 액면을 일정 위치로 유지할 필요가 없어지고, 융액의 재충전 빈도를 적게 할 수 있다. 이 때문에, 박판의 품질을 유지하고, 동작 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 도가니 1개에 대해 복수기의 침지기구를 사용하여, 기판에 박판을 부착시켜도 된다.

상기 방법에 의해, 일정량의 융액을 박판에 변화시키는 시간을 짧게 할 수 있다. 그 결과, 택트를 단축할 수 있다.

본 발명의 타 박판제조방법은, 주실에 제공된 침지기구에 기판을 장착하고, 그 박판의 표층부를 주실에 배치된 도가니 내의 융액에 담그고, 그 기판의 표면에 박판을 부착시켜 박판을 제조하는 방법으로서, 도가니에 대해, 복수의 침지기구를 배치하여 박판을 제조한다.

상기한 바와 같이, 복수의 침지기구를 사용함으로써, 일정량의 융액을 박판에 변화시키는 시간을 단축시킬 수 있다.

상기 복수의 침지기구 중, 제1 침지기구가 침지동작을 행하고 있을 때, 제1 침지기구와는 다른 제2 침지기구에서는, 기판의 장착, 박판이 부착된 기판의 분리, 기판의 온도 조정, 및 기판의 이동 중 적어도 하나를 행하는 것이 바람직하다.

택트 율속으로 되는 침지동작의 시간을 변경하는 것은 가능하지 않지만, 그 침지동작을 일방의 침지기구가 행하고 있는 시간 내에, 병행하여 타 침지기구가 다른 소정의 동작을 행함으로써, 택트를 단축할 수 있다.

상기 모든 박판제조방법에 있어서, 기판을 침지기구에 장착하기 전에, 기판의 온도 조정을 행하는 것이 좋다. 이 방법에 의해, 택트 시간을 단축하여 작업 능률을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 기판의 온도 조정은, 통상은 주실에서 행하지만, 부실에서 행해도 된다.

본 발명의 박판제조장치는, 주실에 제공된 침지기구에 기판을 장착하고, 그 기판의 표층부를 주실에 배치된 도가니 내의 상기 융액에 담그고, 그 기판의 표면에 박판을 장착시켜 박판을 제조하는 박판제조장치이다. 이 박판제조장치는, 장치의 외부로부터 기판을 반입하고, 주실로 반입하기 위한 적어도 하나의 장입용 부실을 갖고, 박판이 부착된 기판을 주실로부터 취출하고, 외부로 반출하기 위한 적어도 하나의 취출용 부실을 갖는다.
불황성 가스 분위기인 주실에, 대기가 혼입되면, 예컨대 융액이 실리콘 융액의 경우, 실리콘과 산소가 반응하여, SiOx의 발생에 의해 Si손실 및 주실 내벽으로의 분체부착의 원인으로 된다. 상기와 같이 부실을 사용하여, 부실을 경유시켜 기판을 출입시킴으로써, 주실로의 대기의 혼입 등을 확실하게 방지하여, 고품질을 확보하고, 조업능률을 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 고능률로 대량의 기판을 주실에 출입시킬 경우, 부실을 경유시킴으로써, 직접, 대기를 주실에 혼입시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 주실과 부실 사이에 개폐수단을 갖는 것이 가능하다.

상기 구성에 의해, 기판의 부실로의 반입이나 주실로의 장입 등에 맞춰, 부실의 분위기를 주실의 분위기에 맞추도록, 진공화하고, 불활성 가스 퍼지하는 것이 가능하다. 이 때문에, 주실의 분위기를 음압의 불활성 가스 분위기로 높은 안정성을 가지면서 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 장입용 부실 및 취출용 부실은, 주실을 협지하여, 대향하는 위치에 제공해도 된다.

상기 구성에 의해, 박판 부착 전의 기판과, 박판 부착 후의 기판의 간섭을 방지할 수 있어, 기판의 흐름을 스무드하게 할 수 있다.

또한, 개폐수단을 개재시켜 주실과 인접하는 재충전용 부실을 갖고, 그 재충전용 부실을 통해 주실에 재충전용 원료를 공급해도 된다.

상기 구성에 의해, 주실의 분위기를 유지하면서, 재충전을 행할 수 있기 때문에, 재충전을 위한 침지동작의 정지로부터 침지동작의 재개까지의 시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 다른 박판 제조장치는, 주실에 배치된 도가니 내의, 금속재료 및 반도체 재료 중 적어도 일방을 포함하는 물질의 융액에, 침지기구에 유지된 기판의 표층부를 담그고, 그 기판의 표면에 융액을 응고시켜 박판을 제조하는 제조장치이다. 상기 박판제조장치에서는, 침지기구는, 융액에 침지하여 취출하는 방향으로, 기판을 반송하기 위한 제1 기판반송수단과, 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 기판의 반송을 가능하게 하는 제2 기판반송수단과, 기판을 360°회전가능하게 하는 기 판회전수단을 구비한다.

상기 구성에 의해, 상기 기판회전수단과 상기 2방향의 반송수단을 조합하여, 무리없고 제어성이 좋은 침지동작을 행하는 것이 가능해진다.

상기 기판회전수단은, 그 회전 중심을 지점으로 하여, 지점과 상이한 역점에 작동력을 부가하여 그 역점을 상기 지점 주위에 회전시킴으로써 기판을 회전시키는 기구를 가져도 좋다.

상기와 같은 구성에 의해, 침지동작과, 그 후에, 형성된 박판이 탈락되지 않도록 상향으로 회전하는 것을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 상기 지점의 주위에 회전동작이 자유롭게, 또한 역점의 주위에 회전동작이 자유롭게 부착하고, 기판을 장착하는 기판장착부재를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 구조에 따르면, 역점과 협동하여, 지점의 주위에 기판장착부재를 양호한 제어성을 가지며 용이하게 회전시킬 수 있다.

또한, 지점 1개에 대해, 역점을 복수배치해도 된다. 그 결과, 침지기구가 대형화되고, 예컨대, 기판장착부재가 대형화된 경우에도, 양호한 제어성을 가지며 침지동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 또 다른 박판제조장치는, 주실에 제공된 침지기구에 기판을 장착하고, 그 기판의 표층부를 상기 융액에 담그고, 그 기판의 표면에 박판을 부착시켜 박판을 제조하는 박판제조장치이다. 이 박판제조장치에는, 침지기구가 도가니에 대해 복수기 제공되어 있다.

상기에 의해, 고능률의 박판제조장치를 구성할 수 있다.

상기 본 발명의 모든 박판제조장치에 있어서, 기판장착위치의 전단 위치에 기판온도 조정수단을 구비하는 것이 좋다.

상기 장치 구성에 의해, 택트 시간을 단축하고, 제조능률을 향상시켜 제조 코스트를 낮출 수 있다.

도1은, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다.

도2는, 도1의 박판제조장치의 침지기구의 일례를 나타내는 도면이다.

도3은, 도1의 박판제조장치의 침지기구의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도4는, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 박판제조방법을 나타내는 도면이다.

도5는, 본 발명의 실시예 3에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다.

도6은, 도5의 박판제조장치이 침지기구를 나타내는 도면이다.

도7은, 도5의 박판제조장치를 사용한 박판제조의 시계열을 나타내는 도면이다.

도8은, 본 발명의 실시예 4에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다.

도9는, 도8의 박판제조장치의 침지기구를 나타내는 도면이다.

도10은, 도8의 박판제조장치를 사용한 박판제조의 시계열을 나타내는 도면이다.

도11은, 본 발명의 실시예 5의 박판제조장치에 있어서의 침지기구를 나타내는 도면이다.

도12는, 기판유지구를 나타내는 도면이다.

도13은, 다른 기판유지구를 나타내는 도면이다.

도14는, 도12에 나타낸 기판유지구를 사용하고 있는 도면이다.

도15는, 도13에 나타낸 기판유지구를 사용하고 있는 도면이다.

도16은, 본 발명의 실시예 7에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다.

도17은, 도16에 나타낸 장치를 사용하여 박판을 제조하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도18은, 본 발명의 실시예 8에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다.

도19는, 도18의 박판제조장치를 사용한 박판제조의 시계열을 나타내는 도면이다.

도20은, 본 발명의 실시예 8에 있어서의 박판제조장치의 변형례를 나타내는 도면이다.

도21은, 본 발명의 실시예 9에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다.

도22는, 도21의 박판제조장치를 사용한 박판제조의 시계열을 나타내는 도면이다.

도23은, 본 발명의 실시예 10에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다.

도24는, 도23의 박판제조장치를 사용한 박판제조의 시계열을 나타내는 도면이다.

도25는, 본 발명의 실시예 11에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이 다.

이하, 도면을 사용하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

(실시예 1)

도1은, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 박판제조장치를 설명하는 도면이다. 도1에 나타낸 박판제조장치(10)는, 도가니(2)가 배치된 주실(1)과, 그 주실에 인접하여 제공된 2개의 부실(3,4)를 갖는다. 주실(1)의 도가니(2)에는 실리콘 융액(7)이 저류되고, 그 실리콘 융액(7)에 기판(11)의 표층부를 침지시키는 침지기구(30)가 배치되어 있다. 주실에는 불활성 가스가 도입되고, 대기압보다도 약간 낮은 압력, 즉, 음악으로 유지된다. 도1의 박판제조장치에는, Ar가스가 도입되고, 압력 700 Torr로 되어 있다. 이 Ar가스는 배기에 즈음하여, 필터 등을 통해 실리콘 산화물이나 그 외 진개를 제거하여, 순환사용할 수 있다.

부실(3)은, 기판을 장입하기 위한 장입용 부실이다. 또한, 부실(4)은, 실리콘(5)을, 부착된 기판(11)을 주실(1)로부터 취출하기 위한 취출용 부실이다. 장입용 부실과 취출용 부실이란, 도가니(2)를 사이에 두고 대면하도록 위치시킴으로써, 기판의 흐름이 단순화된다. 그러나, 반드시 도가니를 사이에 두고 대면할 필요는 없다. 이 후, 설명하는 침지기구의 구성이나 형상에 의해, 2개의 부실이 주실의 동일한 벽측으로 배치되는 경우도 있다. 그 경우, 부실을 2개 제공할 필요는 없고, 1개의 부실에 반입용 라인과 반출용 라인을 제공해도 된다. 부실의 분위기는, 주실과 동일한 분위기, 즉, 불활성 가스 분위기에서 음압으로 되어 있다.

다음, 박판제조방법에 대해 설명한다. 주실(1)이 가동중일 때, 부실(3)과 주실간의 기밀성 도어(23)를 폐쇄한 상태에서, 기밀성 도어(21)를 개방하고, 기판(11)을 부실(3)로 반입한다. 이어서, 기밀성 도어(21)를 폐쇄하고, 부실(3) 내를 진공배기한 후, Ar가스를 도입하고, 압력을 주실(1)과 동일하게 함으로써, 부실(3)의 분위기를 주실과 동일하게 한다. 이 후, 주실에 있어서의 침지기구의 가동에 따라, 주실(1)과의 사이의 기밀성 도어(23)를 개방하고, 기판(11)을 주실로 장입한다.

주실에서는, 침지기구(30)가 기판(11)을 파악하고, 도가니(2)의 위로 이송한다. 이어서, 기판(11)을 하강시켜, 기판(11)의 표층부를 실리콘 융액(7)에 침지하고, 기판(11)의 표면에 실리콘 박판을 형성한다. 이 후, 실리콘 박판을 부착시킨 기판(11)은 상승하고, 도가니(2)의 위를 떠난다. 기판을 융액에 침지시키고 있는 사이, 부착된 실리콘 융액은 냉각되고, 고상이 성장하여, 소정의 실리콘 박판이 형성된다.

실리콘 박판이 형성된 기판(11)은, 부실(4)의 기밀성 도어(21)가 폐쇄되고, 부실의 분위기가 주실과 동일하게 되어 있는 것을 확인하여 개방된 기밀성 도어(23)를 통해 취출용 부실(4)로 취출된다. 이 후, 실리콘 박판이 형성된 기판(11)은, 기밀성 도어(23)가 폐쇄된 상태에서 기밀성 도어(21)를 개방시켜 외부로 반출된다. 기판(11)의 표면에 형성된 실리콘 박판을 냉각하기 위해, 주실(1), 부실(4) 또는 외부의 적어도 1 개소에 있어서, 냉각을 가속하는 냉각장치를 제공하고, 그 냉각장치에 의해, 실리콘을 부착한 기판을 냉각해도 된다. 무엇보다도, 단순한 냉 각장치로서, 냉각수에 의한 냉각판을 설치하고, 그 위에 기판을 필요시간 동안 접촉시킴으로써, 발열냉각하는 방법이 있다.

주실(1)에 있어서, 기판(11)을 이송하고, 실리콘 융액(7)에 침지되는 침지기구(30)에는, 어떠한 기구를 사용해도 된다. 도2 및 도3에, 몇몇 침지기구를 예시한다. 도2에 나타낸 침지기구에서는, 지지판(36)을 레일(32)을 따라 주행시켜, 수평방향의 이송을 행한다. 또한, 상하방향의 이송은, 레일(32)을 지지하고, 폴(pole)을 따라 오르내리는 승강장치(33)를 승강시킴으로써 행한다.

기판(11)은, 로드(38)에 의해 지지판(36)에 연결된 대좌(31)에 부착되고, 지지판(36)의 레일(32) 상의 주행에 따라 이동한다. 도가니(2) 안의 실리콘 융액(7)의 위에서 승강장치(33)가 하강함으로써, 레일(32)과 함께 지지판(36), 로드(38), 대좌(31) 및 기판(11)이 하강하고, 기판의 표층부가 실리콘 융액에 침지된다. 그 결과, 기판의 표면에 실리콘이 부착된다. 이 후, 승강장치(33)는 상승하고, 기판은 실리콘 융액으로부터 이탈한다. 이 사이, 수평방향의 이동과, 승강동작과, 기판 경사 동작은, 서로 독립한 제어 기구에 의해 동작된다. 그 결과, 기판은 임의의 궤도 및 경사 상태에서 융액에 돌입하고, 융액 내를 이동하고, 융액으로부터 탈출할 수 있다. 이 때, 통상은, 퍼스날 컴퓨터에 의해 수평방향 이동 지령과, 승강동작이동 지령과, 경사동작 지령을, 각각 프로그래밍하여, 이를 컨트롤러에 송신해 둠으로써, 프로그램대로 임의 궤도를 실현한다. 또한, 융액으로부터 빠져나온 후에 수평운동으로 되고, 도가니로부터 이탈된 위치에서 실리콘을 부착한 기판을 대좌로부터 빼낸다. 실리콘 융액은, 1400~1500℃의 고온이고, 또한 실리콘의 증착도 있기 때문 에, 레일 등의 침지기구를 보호하기 위해, 단열성 또는 냉각된 차폐판(37)을 도가니 위에 배치한다. 상기 수평방향이동과, 승강동작이동과, 경사동작은, 각각의 동작에 1개의 모터를 할당하고, 합계 3개의 모터에 의해 개별로 구동된다. 상기 프로그램은, (a1)융액의 액면의 변동 및 (a2)기판의 판두께의 변동에 대응하여 소정 두께의 실리콘 박판이 얻어지도록, 상기 3개의 독립한 이동(동작)을 제어한다.

도3에 나타낸 침지기구에는, 가이드 홀을 갖는 지지판(36)을 레일(32)을 따라 주행시킨다. 승강레일(34,35)은, 실리콘 융액(7)의 위에서 대좌가 실리콘 융액에 근접하도록, 도가니상에서 얕은 U자형의 궤도를 형성하고 있다. 로드(38)의 상단부는 주행이 자유롭게 레일(34,35)에 부착되어 있다.

기판(11)을 대좌(31)에 부착하고, 레일(32,34,35)을 따라 주행시킨다. 도가니에 접급하면 레일(34,35)은 매끄러운 활모양을 그리며 실리콘 융액에 접근하는 궤도를 취한다. 이 때, 지지판(36)에 개방된 가이드 홀을 통해 로드가 실리콘 융액측으로 접근하고, 그 결과, 기판(11)의 표층부가 실리콘 융액에 침지된다. 이 후에는, 레일(34,35)은 상승하는 궤도를 취한다. 이 후의 움직임은, 도2의 경우와 동일하다.

본 실시예에 따르면, 대량생산 규모로 실리콘 박판을 제조한 경우, 기판의 장입 및 취출에 부수하여 주실에 칩입하는 산소 등을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 도가니 내의 실리콘 융액에 생성되는 산화물을 억제할 수 있어, 제품인 실리콘 박판의 품질을 확보할 수 있고, 또한, 제조 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 도가니로부터 증발하는 실리콘이 산화물로 되기 어렵기 때문에, 유지보수 작업 그 자체 를 용이하게 할 수 있다. 또한, 주실 내의 각종 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

(실시예 2)

도4는, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 박판 제조의 흐름을 설명하는 도면이다. 도4에 있어서, 기판(11)은 장입용 부실(3)을 통해 주실(장치본체)(1)로 들어가고, 침지기구(30)의 장착 위치에 놓여진다. 침지기구에 장착된 기판은 온도가 제어되고, 그 표층부는 실리콘 융액에 침지된다. 상기 실리콘 융액으로 침지할 때, 실리콘 박판을 성장시키는 기판의 표면을 실리콘 융액에 대면시켜 침지한다. 즉, 기판의 결정 성장면을 하향시켜 침지한다. 침지위치로부터 기판을 꺼낸 후, 생성된 실리콘 박판이 중력에 의해 기판으로부터 떨어지지 않도록, 기판의 결정 성장면을 상향으로 한다. 또한, 실리콘 박판을 탑재한 채로 기판은, 침지기구로부터 분리되는 분리위치에 놓여진다. 이 후, 실리콘 박판을 탑재한 기판은 취출용 부실(4)에 취출된다. 이 후, 실리콘 박판을 냉각하고, 실리콘 박판과 기판을 분리한다.

상기 실리콘 박판의 제조에 따라, 도가니 내의 용융 실리콘은 감소한다. 이를 보충하기 위해, 실리콘 원료를 보충한다. 이 때문에, 주실에 인접시켜 재충전용 부실(6)을 제공하고, 재충전용 부실을 통해, 원료를 재충전 기구, 예컨대, 재충전용 도가니(9)에 장입하여, 실리콘 융액을 제조한다. 재충전 기구는, 이 실리콘 융액을 도가니에 재충전하여, 실리콘 융액의 보급을 도모한다. 재충전 기구는, 도가니 주위의 기판 이동이 방해되지 않도록, 재충전용 도가니로부터 도가니로 실리콘 융액을 유입하는 단열성 홈통 등을 사용할 수 있다. 상기 재충전 기구에 의해, 예 컨대, 실리콘 융액의 액면을 소정 변동 범위로 유지할 수 있다.

상기 장입용 부실(3), 취출용 부실(4) 및 재충전용 부실(6)에는, 주실과의 사이 및 장치 외와의 사이에, 기밀성 도어를 구비하고 있다. 또한, 주실 및 상기 장입용 부실, 취출용 부실 및 재충전용 부실에는, 불활성 가스가 도입되어 소정의 압력으로 유지되어 있다. 주실의 분위기 압력과 각 부실의 분위기 압력은, 거의 동일하게 한다. 단, 소정의 범위 내에 있으면, 주실의 압력과 부실의 압력은 서로 상이해도 된다.

상기와 같이, 3개의 부실을 사용함으로써, 대량생산할 때에 산소 등 실리콘 박판의 제조에 악영향을 미치는 기체의 침입을 억제할 수 있다. 그 결과, 불측의 사태가 발생해도, 안정되게 사태에 대처하여 조업에 미치는 영향을 억제할 수 있다.

(실시예 3)

도5는, 본 발명의 실시예 3에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다. 도5에 나타낸 박판제조장치에는, 기판이 일정 방향으로 흘러 실리콘 박판이 제조되는 점에 특징이 있다. 주실(1)의 일방 측에 장입용 부실(3)이, 또한, 주실을 사이에 두고 대향하는 위치에 취출용 부실(4)이 제공되어 있다. 각 부실(3,4)와 주실의 사이에는, 게이트 밸브(22)가 배치되고, 주실에 있어서의 기밀성을 확보하고 있다.

주실(1)에는, 재충전용 부실(6)도 제공되고, 주실과의 사이에 배치된 기밀성 도어(23)와 함께, 원료의 장입에 있어서 주실의 분위기의 안정성을 확보하고 있다. 장입된 원료는, 재충전용 도가니(9)로 들어가 용융되고, 도가니(7)에 재충전된다.

실리콘 박판이 제조되는 흐름의 개략은 다음과 같다. 우선, 기판(11)이 장치 외로부터 장입용 부실로 반입된다. 반입되는 기판이 개수는, 1개씩이어도 좋고 복수개씩이어도 좋다. 도5에 나타낸 박판제조장치에 있어서, 기판(11)은, 장입용 부실(3)로부터 주실(1)에 1개씩 게이트 밸브(22)를 거쳐 장입된다. 주실 내에서, 기판은 장착위치(19)에서 침지기구(30)에 장착된다. 기판(11)은, 침지기구(30)에 의해, 실리콘 융액(7)에 대해 일방 측으로부터 이송되고, 실리콘 융액에 침지된다. 이 후, 실리콘 박판을 부착한채로 기판은 침지기구로부터 분리되고, 타방 측으로 배치된 취출용 부실(4)에 게이트 밸브(22)를 거쳐 취출된다. 그 사이에, 침지기구는 기판의 장착위치(19)로 돌아간다. 실리콘 박판(5)이 형성된 기판(11)은, 취출용 부실에 소정 개수까지 유지되고, 소정 개수에 도달한 후에 장치 외로 반출된다.

도6은, 상기 침지기구의 상세한 설명을 나타내는 도면이다. 상기 침지기구(30)는, 횡행축(51)을 주행하는 승강기구(52)를 구비하고, 상기 승강기구에 기판유지구(27)가 매달려 있다. 기판유지구(27)는, 회전기구(54)에 의해 회전하는 회전지주(55)와 현수지주(53)를 구비하고 있다. 회전지주(55)와 현수지주(53)의 사이에는 대좌(31)가 지지되어 있다. 대좌(31)는 중앙부에, 기판과 연결되는 연결구(31a)를 갖고 있다. 도6에 나타낸 기판(11)은 이면에 묘상돌기(11a)를 갖고, 그 묘상돌기(11a)와, 대좌의 연결구(31a)가 연결되고, 양자는 일체화된다.

주실 내에 장입된 기판(11)은, 기판장착위치에 있어서 침지기구(30)에 장착된다. 도6의 좌단에 위치하는 기판유지구(27)는, 대좌(31)에 기판이 연결된 상태를 나타낸다. 회전지주(55)는 현수지주(53)보다도 앞에 위치해 있고, 대좌의 지지위치 도 앞에 위치해 있다. 승강기구(52)가 우측으로 주행함에 따라, 회전기구(54)가 회전하고, 회전지주(55)를 현수지주(53)보다도 좌측에 위치하도록 한다. 상기 회전에 의해, 대좌(31)는 기판(11)의 상측에 위치하게 된다. 그 결과, 기판의 결정 성장면이 실리콘 융액(7)에 대면하게 된다. 그 후, 실리콘 융액 내에 기판의 표층부를 침지시킴으로써, 결정 성장면에 실리콘 결정을 성장시킨다. 실리콘 융액으로부터 기판을 끌어올린 후, 회전기구(54)가 다시 회전함으로써, 기판을 대좌의 상측에 위치하도록 한다. 이 때, 기판의 결정 성장면은 위쪽을 향한다.

상기 침지기구를 사용함으로써, 기판으로부터의 실리콘 박판의 탈락을 방지할 수 있다.

다음, 상기 박판 제조의 시계열에 대해, 도7을 사용하여 설명한다. 도7에 있어서, 박판제조 흐름은 5초 간격으로 기술되어 있다. 우선, 최초에, 기판은 4개를 1조로 장입용 부실에 반입된다. 이어서, 장입용 부실을 진공화한다. 그 후, 장입용 부실을 아르곤 가스로 퍼지한다. 여기까지의 처리는 장입용 부실에 대해 행하기 때문에, 4개의 기판에 공통으로 이루어진다. 이 때, 동시에, 취출용 부실에 대해서도 진공화와 아르곤 가스 퍼지를 행한다.

그 후, 기판을 1개, 주실 내에 반송하고, 침지기구에 장착한다. 기판의 온도 조정을 행한 후, 실리콘 융액에 침지하고, 끌어올린다. 이어서, 침지기구로부터 기판을 취출한다. 그 후, 침지기구를 원래의 장착위치로 되돌리면서, 2개째의 기판을 장입용 부실로부터 주실로 반송한다. 이 때, 1개째의 실리콘 박판이 형성된 기판은 취출용 부실 내에 취출되고, 거기에 유지된다. 2개째 이후의 기판에 대해, 주실 내 에 반송된 후, 1개째의 기판과 동일한 처리가 반복되고, 4개째의 기판이 취출용 부실로 취출된 때에는, 취출용 부실에는 실리콘 박판이 형성된 기판이 4개 유지된다.

이들 4개의 실리콘 박판이 형성된 기판은, 4개가 함께 취출용 부실로부터 취출된다. 이 때, 최초에 장입용 부실에 기판이 4개 반입된 시점에서, 거의 80초에 달하는 시간이 경과해 있다. 따라서, 장입용 부실에 4개를 통합하여 반입하고, 1개씩 침지처리를 행하고, 4개 통합하여 취출할 경우, 택트(사이클 타임)는 80초이며, 1개당 20초의 처리 시간을 필요하게 된다.

본 실시예에 있어서의 제조방법에 따르면, 기판의 장입용 부실로부터 주실로의 장입 및 주실로부터 취출용 부실로의 취출은, 독립적으로 행한다. 이 때문에, 장입 및 취출의 기구를 간략화할 수 있기 때문에, 박판제조장치의 기구의 신뢰성을 높일 수 있다.

(실시예 4)

도8은, 본 발명의 실시예 4에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는, 침지기구에 의한 기판의 이송방향과, 장입용 부실로부터 취출용 부실로 향하는 방향이 교차하는 점에 특징이 있다. 침지기구는, 장착된 기판을 도가니의 위로 이송하고, 실리콘 융액에 침지한 후, 원래의 장착위치(19)로 돌아간다. 여기서, 실리콘 박판이 형성된 기판을 분리하면서, 새로운 기판을 침지기구에 장착한다. 그 결과, 기판의 장착과 분리를 독립적으로 행할 경우에 비해, 시간을 단축할 수 있다.

상기와 같이, 기판의 침지기구로의 장착과 분리를 병행하여 행하는 것을 가 능하게 하는 장치로서, 예컨대, 도9에 나타낸 기판 착탈 기구가 있다. 도9에 있어서, 실리콘 박판이 형성된 기판이, 장착위치(19)로 되돌아가고 있다. 실리콘 박판이 형성된 기판(11)은, 그 이면에 제공된 묘상돌기가 대좌(31)의 연결구에 감입됨으로써, 대좌에 장착되어 있다. 기판장착위치(19)에는, 주실 내에 배치된 기판이송장치(39)에 의해 기판(11)이 이송되어진다. 기판이송장치의 기판(11)과, 실리콘 박판이 형성된 기판은 높이가 일치되게 하고, 기판이송장치는, 새로운 기판을 대좌(31)의 연결구가 연장되는 방향으로 감입된다. 이 때, 실리콘 박판이 형성된 기판은 새로운 기판에 의해 압출되고, 침지기구로부터 분리된다. 이 경우, 기판의 장착위치와 분리는 서로 이웃한 위치 또는 거의 동일한 위치로 된다. 이 때문에, 장착위치(19)는, 분리위치도 나타내고 있다.

도10은, 상기 박판 제조의 시계열을 나타내는 도면이다. 상기 제조 흐름은, 대부분, 도7의 제조 흐름과 동일하다. 상이한 점은, 도7에서는, 침지기구로부터 기판을 분리하고, 이어서, 침지기구를 원래의 장착위치로 되돌린 후, 2개째의 기판을 침지기구로 장착하지만, 도10에서는, 기판의 침지기구로의 장착과 분리를 동시병행적으로 행하는 점이다. 이 때문에, 시간 단축을 실현할 수 있다. 즉, 도10의 경과시간 35초 난에 있어서, 2개째의 기판의 침지기구로의 장착과, 1개째의 기판의 침지기구로부터의 분리를 동시병행적으로 진행시키는 것이 가능하다. 이 때문에, 4개의 실리콘 박판의 제조 택트를, 75초로 단축할 수 있다. 이는, 실리콘 박판 1개당 19초이며, 도7에 나타낸 제조 흐름보다도 1개당 1초간 단축할 수 있다. 그 결과, 제조 코스트가 큰 웨이트를 차지하는 태양전지 등의 분야에 있어서, 제조능률을 높 이고, 제조 코스트를 저감할 수 있다.

(실시예 5)

도11은, 본 발명의 실시예 5의 박판제조장치에 있어서의 침지기구의 동작을 나타내는 도면이다. 삽입용 부실이나 취출용 부실, 침지기구의 배치나 기판의 흐름은, 모두 실시예 4와 동일하다. 본 실시예에서는, 실시예4의 도8과 같이, 기판의 장착과 분리를 행하는 장착/분리 위치(19)로부터, 기판이 도가니로 향하여 이동하고, 침지하고, 박판을 성장시킨다. 이 후, 기판을 장착/분리 위치(19)로 돌려보내고, 기판을 분리한다. 상기 일련의 침지기구의 동작에 대해 설명한다.

기판유지구(27)는, 횡행축(51)을 주행하고, 기판에 대해 상하방향 이동, 수평방향 이동 및 회전 이동을 행하게 한다. 현수지주(53)상의 말단에 지점(76)이 있다. 지점(76)에는 대좌(31)를 고정하는 대좌지지부재(59)가 회전운동이 자유롭게 부착되고, 대좌지지부재에 기판을 감합시키는 대좌(31)가 접속되어 있다. 대좌지지부재(59)는, 회전지주(55)의 말단에 위치하는 역점(77)과 지점(76)을 결합하도록 접속되어 있다. 현수지주(53)의 상부에는, 회전기구(54,75)가 있고, 회전 아암(78)을 통해 회전지주(55)를 지지하고 있다. 회전기구(54,75)를 회전시킴으로써, 기판을 회전시키는 것이 가능해진다. 대좌지지부재는, 지점에도 역점에도 회전동작이 자유롭게 부착되어 있다.

도11에 있어서, 침지동작은 다음이 어느쪽인가에 대한 이동방향(공전궤도)을 잡게 된다. 즉, 지면에 있어서 반시계방향(64) 또는 시계방향(65)의 공전궤도이다. 공전궤도가 반시계방향(64)에서의 침지동작은, 다음의 동작을 1사이클로 하는 반복 동작으로 된다.

(1) 기판장착/분리 위치(19)에서, 기판(11)을 장착한다.

(2a)침지 전 위치(이 경우는 위치(63))까지 기판(11)을 이동시킨다.

(3a)기판(11)을 침지하고, 침지 후의 위치(이 경우는 위치(62))로 이동시킨다.

(4a)기판(11)을 침지 후 위치로부터 기판장착/분리 위치(19)로 돌려보낸다.

(5)박판을 부착한 기판(11)의 분리를 행한다.

반시계방향(64)의 경우는, 침지동작시의 수평동작 방향은 도면 중의 우방향이고, 상기 리턴동작(4a)의 방향과 역방향으로 된다.

한편, 시계방향(65)에서의 침지동작은, 이하의 동작을 1사이클로 하는 반복 동작으로 된다.

(1)기판장착/분리 위치(19)에서, 기판(11)을 장착한다.

(2b)침지 전 위치(이 경우는 위치(62))까지 기판(11)을 이동시킨다.

(3b)기판(11)을 침지하고, 침지 후의 위치(이 경우는 위치(63))로 이동시킨다.

(4b)기판(11)을 침지위치로부터 기판장착/분리 위치(19)로 되돌려보낸다.

(5)박판을 부착한 기판(11)의 분리를 행한다.

공전궤도가 시계방향(65)인 경우에 있어서, 침지동작시의 수평동작 방향은 도면 중의 좌방향이고, 상기 리턴 동작 방향(4b)과 동일한 방향으로 된다.

상기에 나타낸 바와 같이, 공전궤도가 반시계방향(64)과, 시계방향(65)에서 는, 침지 전 위치와 침지 후 위치가 교체된다. 침지 전 위치 및 침지 후 위치에 있어서의 기판 표면의 융액의 액면에 대한 경사각은, 본 실시예에서는 ±80°으로 하고 있다.

도12는, 횡행축(51)을 주행하는 기판유지구(27)의 상세한 설명을 나타내는 도면이다. 현수지주(53)상의 말단에 지점(76)이 있다. 대좌지지부재(59)는, 회전지주(55)의 말단에 위치하는 역점(77)과 지점(76)을 결합하도록 접속되어 있다. 대좌지지부재(59)에는 기판(11)을 연결하는 대좌(31)가 접속되어 있다. 현수지주(53)의 상부에는, 회전기구(54,75)가 있고, 회전 아암(78)을 통해 회전지주(55)를 지지하고 있다. 회전기구(54,75)를 회전시킴으로써, 기판(11)을 자전시키는 것이 가능하게 된다.

가장 단순한 구조는, 지점과 역점에 관통축을 제공하는 구조이다. 그러나, 이 방법에서는 관통축과 지주가 물리적으로 간섭하기 때문에, 360°자전하는 것은 불가능하다. 일례로서, 기판표면이 바로 밑을 향해 있는 상태를 회전각도 0°로 하고, 침지기구에 있어서의 자전의 시계방향을 정방향으로 하면, +90°부근에서 역점(77)의 관통축과 현수지주(53)가 부딪히게 된다. 이 때문에, 기판회전범위는, 정방향으로는 80°까지, 부방향으로는 -260°까지로 된다. 이 회전의 정방향 및 부방향은, 어디까지나 침지기구의 자전의 방향이다. 침지기구의 공전을 나타내는 도면 중의 화살표(64,65)와는 구별하여 설명한다. 한편, 지점 또는 역점의 적어도 어느 일방을 관통축으로 하지 않음으로써, 지주와의 간섭을 회피하는 것이 가능해진다. 이 경우, 360°자전이 가능하다. 단, 구조가 복잡하게 되기 때문에, 코스트와 내구성 이 나빠진다.

기판의 360°회전이 불가능한 경우의 침지기구의 동작에 대해 설명한다. 이 경우, 상기와 같이 +90°를 통과하는 것은 가능하지 않다. 도11에 있어서, 화살표(64)의 공전궤도를 통해 침지되는 경우는, 기판 장착/분리 위치(19)로부터 침지 전 위치(63)로 이동하는 사이에, 기판은 시계방향 자전에 의해, 상향(회전각도= -180°)로부터 +80°까지, 합계 260°회전할 필요가 있다. 즉, 최소의 자전각도를 잡을 수는 없어, 우회적으로 역회전하여 침지 전 위치(63)에 있어서의 자세를 취한다. 그 후, 반시계 방향 자전을 행하면서 침지를 행하고, 침지 후 위치(62)로부터 기판장착/분리 위치(19)로 되돌아오면서 -180°까지 합계 100°자전한다.

도11에 있어서의 화살표(65)의 공전궤도에 의해 침지될 경우는, 기판장착/분리 위치(19)로부터 침지 전 위치(62)로 이동하는 사이에 기판은 시계방향의 자전에 의해, 상향(회전각도= -180°)으로부터 -80°까지, 합계 100°회전할 필요가 있다. 그 후, 침지를 행하고, 침지 후 위치(63)(회전각도= +80°)로부터는 기판장착/분리 위치(19)로 되돌아오면서 반시계방향으로 -180°까지, 합계 260°자전할 필요가 있다.

상기 어느 침지동작의 경우에 있어서도, 기판이 360°자전하지 않기 때문에, 침지 전의 이동 또는 리턴 중 어느 것으로, 260°자전시킬 필요가 있다. 회전각도를 3000°/분으로 설정한 경우, 회전만으로 5.2초를 필요로 하기 때문에, 택트를 대폭적으로 악화시키는 원인이 되어버린다. 동력의 대형화에 의해 회전속도를 향상시킨다고 해도, 내구성 대책이 필요해지고, 침지기구의 중량이 증가하고, 또한, 동 력을 대형화할 필요가 발생하기 때문에, 장치 코스트가 대폭적으로 상승한다.

다음, 기판이 360°자전하는 것이 가능한 경우의 침지기구의 동작에 대해 설명한다. 도11에 있어서, 화살표(64)의 공전궤도를 통해 침지되는 경우는, 기판장착/분리 위치(19)로부터 침지 전 위치(63)로 이동하는 사이에, 기판은 반시계방향의 자전에 의해, 상향(회전각도= -180°)으로부터 +80°까지, 합계 100°자전한다. 그 후, 침지를 행하고, 침지 후 위치(62)로부터 기판장착/분리 위치(19)로 되돌아오면서 -180°까지, 합계 100°자전한다.

도11의 화살표(65)의 공전궤도를 통해 침지되는 경우는, 기판장착/분리 위치(19)로부터 침지 전 위치(62)로 이동하는 사이에 기판은 시계방향의 자전에 의해, 상향(회전각도= -180°)로부터 -80°까지, 합계 100°회전한다. 그 후, 침지를 행하고, 침지 후 위치(63)(회전각도= +80°)로부터 되돌아오면서 -180°까지, 합계 100°자전한다.

상기 어느 침지의 경우에 있어서도, 기판이 360°자전하기 때문에, 침지 전의 이동 또는 리턴 동작 중에, 100°자전시킬 필요가 있다. 회전각도를 3000°/분으로 설정한 경우, 2초면 회전이 종료된다.

상기와 같이 장치 코스트와 내구성, 택트로부터, 기판이 360°회전 가능하게 하는 것이 바람직하다.

다음, 공전궤도가 상기 시계방향(65)인 경우(침지동작방향이 리턴 방향과 동일한 방향)와, 공전궤도가 상기 반시계방향(64)인 경우(침지동작방향이 리턴방향과 반대방향)에 있어서, 침지 전 위치로부터 침지 후 위치까지의 침지궤도 및 조건을 동일하게 하여 박판을 제조한 경우의 박판의 회수율을 표1을 사용하여 설명한다.

[표1]

침지동작시의 수평동작방향	회수율(%)
리턴방향과 동일	95
리턴방향과 반대	92

표1에 있어서, 공전궤도가 반시계방향(64)인 경우(표1 중, 리턴방향과 반대), 박판이 성장 후에 교환위치로 되돌아올때까지 낙하함으로써, 공전궤도가 시계방향(65)(표1 중, 리턴방향과 동일)에 비해 회수율은 낮다. 이는 기판을 상향으로 할 때까지, 기판의 수평동작방향이 역회전함으로써 박판이 관성력에 의해 기판으로부터 쉽게 분리되기 때문이다. 시계방향의 경우(화살표(65))에 있어서, 기판의 수평동작방향은 항상 기판이 박판을 누르는 방향이고, 박판이 기판으로부터 분리되기 어렵다. 이 때문에, 침지동작시의 수평이동방향은, 기판장착/분리 위치(19)로의 리턴방향과 동일한 방향인 것이 바람직하다.

(실시예 6)

도13은 본 발명의 실시예 6의 박판제조방법에 있어서의 침지기구의 기판유지부의 상세한 설명을 나타내는 도면이다. 현수지주(53)상의 말단에 지점(76)이 있다. 지점(76)에는 기판(11)을 연결하는 대좌(31)가 접속되어 있다. 지점에 대해, 기판(11)과 반대측으로, 회전지주(55)의 말단에 위치하는 역점(77)에 접속되어 있 다. 현수지주(53)의 상부에는, 회전기구(54,75)가 있고, 회전 아암(78)을 통해 회전지주(55)를 지지하고 있다. 회전기구(54,75)를 회전시킴으로써, 기판(11)을 회전시키는 것이 가능해진다.

도14에 나타낸 바와 같이, 도12에 나타낸 기판유지구(27)를 사용한 경우, 기판(11)을 기울이면서 침지동작을 행하면, 지점(76) 또는 역점(77)이 융액(7)에 잠겨버린다. 이 때문에, 기판(11)을 크게 기울이는 것이 불가능하다.

한편, 도15에 나타낸 바와 같이, 도13에 나타낸 기판유지구를 사용하는 경우에는, 융액(7)돌입시의 기판(11)의 경사각도, 또는 융액(7)으로부터 탈출시의 기판(11)의 경사각도 중 어느 일방을 크게 취할 수 있다. 또한, 도15에 나타낸 바와 같이, 기판이 하향의 상태를 0°로 하고, 시계방향을 정방향으로 하면, 90°상태에서 융액으로부터 탈출시키는 것도 가능해진다. 융액으로부터 탈출할 때는, 성장한 박판의 말단부가 융액으로부터 떨어질 때에 박판상에 실리콘 융액의 액 고임이 잔존한다. 이는 표면장력에 의한 것이다. 이 때문에 말단부가 융액으로부터 떨어진 시점에서, 기판을 90°로 기울임으로써 융액의 배수를 좋게 하고, 액 고임 잔존량을 대폭적으로 감소시키는 것이 가능하게 된다.

(실시예 7)

도16은, 본 발명의 실시예 7의 박판제조방법에 있어서의 침지기구의 기판유지구부(27)의 상세한 설명을 나타내는 도면이다. 기판(11)을 연결하는 대좌(31)는, 대좌지지부재(59)에 접속되고, 대좌지지부재(59)는, 회전축(80)에서, 접동가능하도록 현수지주(53)에 유지된다. 회전축(80)은, 예컨대, 체인, 벨트 등과 같은 동력전 달기구(81,82)를 통해, 회전기구(75)에 접속되어 있다. 회전기구(75)를 회전시킴으로써 기판(11)은 회전된다.

도17에 나타낸 바와 같이, 도16에 나타낸 기판유지구(27)를 사용할 경우는, 회전기구, 횡행기구 및 승강기구에 의해 융액 침지 전과 융액 침지 후의 위치 결정을 가능하게 하는 동시에, 기판을 융액에 침지시킨 후, 융액으로부터 끌어올림으로써 박판을 성장시킬 수 있다.

(실시예 8)

도18은, 본 발명의 실시예 7에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 있어서의 특징은, 기판의 침지기구(30)로의 장착 취출 위치를 2개소 제공하고, 침지기구의 1방향으로의 이동에 있어서, 침지를 한 번 행하고, 또한, 거기서부터의 리턴 이동에 있어서도 침지를 한 번 행하는 점에 특징이 있다. 기판의 분리 위치는 장착위치(19)에 의해 나타나 있다. 실시예 3 및 4에서는, 침지기구가 침지한 후, 되돌아 오는 중에는, 침지를 행하지 않았다. 그러나, 본 실시예에서는, 왕복 모두 침지를 행한다. 이 경우, 하나의 장입용 부실과 하나의 취출용 부실을 사용하고, 기판을 2개소의 장착위치(19)에, 하나의 장입용 부실로부터 이송하고, 또한, 2개소의 기판장착위치(19)로부터 하나의 취출용 부실로 이송한다.

도19는, 본 실시예에 있어서, 제조의 시계열을 나타내는 도면이다. 이 제조 흐름은, 대부분, 도10과 동일하다. 상이한 점은, 도10에서는 침지동작 후에 돌아오는 시간이 필요하지만, 도19에서는 침지동작 후, 곧 기판장착분리를 행하고, 그 직후에, 리턴 동작을 행하지 않고, 곧 다음 침지동작을 행할 수 있는 점이다. 이 때 문에, 4개의 기판에 실리콘 박판을 형성하는 택트는 65초로 단축될 수 있다. 이는, 1개당 16초에 상당한다.

도20은, 침지기구(30)의 왕복을 동시에 침지에 사용하는 경우의 박판제조장치의 변형례를 나타내는 도면이다. 이 경우, 장입용 부실(3)을 2개, 또한 취출용 부실(4)을 2개 제공한 점에 특징이 있다. 이 박판제조장치를 사용함으로써, 주실(1)내에서 기판(11)을 2개소로 분리하고, 또는, 2개소로부터 합류시키기 위한 기구가 불필요하기 때문에, 구성을 단순화할 수 있다. 또한, 장입용 부실 2개의 동작, 취출용 부실 2개의 동작을 각각 동기시킴으로써, 장치 길이를 대폭적으로 증가하지 않고, 전체의 작업에 있어서의 부실에서의 동작 시간이 차지하는 비율을, 1작동/4침지로부터 1작동/8침지로 저감할 수 있어, 택트를 더 감소시킬 수 있다.

(실시예 9)

도21은, 본 발명의 실시예 8에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는, 주실 내에 장착대기위치(25) 및 취출대기위치(26)를 제공한 점에 특징이 있다. 이 장착대기위치(25) 및 취출대기위치(26)는, 장입용 부실(3)로부터 침지기구(30)로의 기판(11)의 공급 및 침지기구(30)로부터 취출용 부실(4)로의 취출에 있어서, 버퍼로서 작용한다. 이 때문에, 각 부실의 동작과 침지기구의 동작을 독립적으로 할 수 있다. 이 때문에, 택트는, 각 부실의 동작에 무관하게 되고, 침지기구의 동작만으로 결정되도록 된다. 장착대기위치에서 대기가능한 기판 수는, 부실로부터 한 번에 공급되는 개수 이상으로 할 필요가 있다. 동일하게, 취출대기위치에서 대기가능한 기판 개수는, 부실로 한 번에 취출되는 개수 이상으로 할 필 요가 있다.

도22는, 도21에 있어서의 박판제조장치에 있어서의 제조의 시계열을 나타내는 도면이다. 이 도면에 따르면, 택트에 크게 영향을 주고 있던 부실동작 중에, 병행하여 침지기구가 동작을 계속하는 것이 가능해진다. 이 결과, 4개의 기판에 실리콘 박판을 형성하는 택트는 40초로 되고, 대폭적인 감소가 실현된다. 이는, 실리콘 박판 1개당 10초에 상당한다.

(실시예 10)

도23은, 본 발명의 실시예(10)에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다. 본 발명의 예에서는, 하나의 도가니에 대해 2개의 침지기구(30a,30b)를 제공한 점에 특징이 있다. 2개의 침지기구를 제공함으로써, 하나의 침지기구, 예컨대, 침지기구(30a)가 침지동작을 행하고 있을 때, 타 침지기구(30b)는 타 동작을 진행시킬 수 있다. 침지동작에 있어서의 실제 침지 시간은, 실리콘 박판의 결정성장 조건에 기초하여 대폭적인 단축은 곤란하다. 그러나, 2개의 침지기구가 상이한 동작을 동일한 기간에 진행시킴으로써, 침지처리시간 전체로 택트를 반감시킬 수 있다.

도24에, 상기와 같이 2개의 침지기구를 사용하고, 양자의 도가니에 있어서의 침지동작이 어긋나도록, 각 침지기구의 동작을 옮긴 경우의 박판제조의 시계열을 나타낸다. 도24에 따르면, 4개의 기판에 대해 실리콘 박판을 형성하는 택트를 20초로 단축할 수 있다. 이는, 기판 1개당 5초에 상당한다. 상기 기판 1개당 침지공정시간은, 실시예 1에 있어서의 기판 1개당 침지공정시간 20초에 비하면, 상당히 단축되어 있다.

도23에 있어서, 냉각설비(26)를 제공한 이유는 다음과 같다. 상기와 같이 택트 시간이 단축되면, 자연 방냉의 시간도 동일하게 대폭 단축된다. 이 때문에, 실리콘 박판을 탑재한 기판을 취출용 부실(4)로부터 장치 외로 반출한 때, 냉각이 충분하지 않고 고온 상태일 가능성이 있다. 이 때문에, 장치 외에 있어서, 실리콘 박판(5)과 기판(11)을 박리하는 기구를 고온으로 조사하고, 박리기구나 그 외 기구에 부적합함을 발생시킬 가능성이 있다. 이를 피하기 위해, 도23에 나타낸 바와 같이, 실리콘 박판(5)이 형성된 기판(11)을 주실(1) 내에서 유지하는 취출대기위치(26)에 냉각장치(26a)를 장비시킴으로써, 상기 기판(11)을 충분히 저온까지 냉각할 수 있다.

상기와 같이, 취출대기위치에서 대기할 수 있는 기판 개수는, 부실로 한 번에 취출되는 개수 이상으로 할 필요가 있다. 단, 취출대기위치에서 냉각도 행할 경우는, 상기 개수에 부가하여, (기판냉각에 필요한 시간(초)/기판 1개당 침지공정시간(초/개))의 개수를 더한 개수를 대기 냉각할 필요가 있다. 예를 들면, 기판 냉각에 필요한 시간을 10초로 하고, 부실로 한 번에 4개씩 취출한 경우는, 기판 1개당 침지공정 시간이 5초이기 때문에, 대기 개수를 4 + (10/5)=6 개 이상으로 할 필요가 있다.

본 실시예에 따르면, 1개의 도가니(2)에 대해, 2개의 침지기구를 배치함으로써, 택트를 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 택트 단축에 따라 실리콘 박판(5)이 형성된 기판(11)의 냉각부족은, 주실(1) 내, 취출용 부실(4), 또는 박판제조장치 외부 중 어느 위치에 냉각장치를 제공함으로써 해소시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 주실(1) 내에 배치되는 도가니는 1개였지만, 도가니는 복수여도 좋고, 침지기구는 각 도가니에 1개씩 배치해도 좋고, 복수배치해도 좋다. 또한, 1개의 침지기구가 2이상의 도가니에 침지 처리를 행해도 좋다.

(실시예 11)

도25는, 본 발명의 실시예 11에 있어서의 박판제조장치를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는, 도가니(2) 내의 실리콘 융액(7)에 대해 실리콘을 재충전하는 재충전 설비를 배치한 점에 특징이 있다.

침지기구를 작동시켜, 많은 실리콘 박판을 제조한 경우, 실리콘 융액(7)의 액면이 저하된다. 이 액면 위치를, 화상처리나 레이저 측정에 의해 파악하고, 실리콘 융액(7)에 대한 기판의 궤도를 수정함으로써, 액면위치의 변화에 대처할 수는 있다. 그러나, 도가니(2)에 대해 실리콘 융액(7)의 감소가 크게 되면, 도가니(2)의 벽면과 기판궤도의 간섭이나, 도가니(2) 저벽과 기판궤도의 간섭이 문제로 된다. 즉, 도가니(2)와 기판의 접촉이 문제로 된다. 따라서, 실리콘 융액(7)의 감소가 소정의 범위를 넘으면, 기판의 궤도의 수정은 대처 불가능해진다.

실리콘 융액(7)의 감소가 소정범위를 넘은 경우, 일단 침지 동작을 중단하고, 실리콘 융액을 보충할 필요가 있다. 도25에 나타낸 바와 같이, 재충전용 원료를 재충전용 부실(6)을 통해 재충전용 도가니(9)에 투입하고, 가열하여 실리콘 융액으로 한다. 이 실리콘 융액을 임의의 타이밍에서 도가니(2)에 추가하고, 실리콘 융액(7)의 감소에 대응하는 것이 가능하다. 재충전용 부실(6)과 주실(1)의 사이에, 기밀성 도어(23)를 제공한다. 또한, 재충전용 도가니(9)는 이동이 가능한 것이어도 된다. 또한, 재충전용 홈통 등을 도가니(2)와의 사이에 배치해도 된다. 재충전용 도가니(9)를 이동가능으로 하든지, 또는 이동가능 재충전용 홈통의 배치에 의해, 도가니(2) 주변에 있어서의 기판 이동이 방해되는 것을 회피할 수 있다.

재충전의 타이밍은, 예컨대, 실리콘 박판 500개 당 1회 행한 경우, 실시예 9의 경우, 1개당 처리 시간이 5초이기 때문에, 2500초라는 시간 간극은, 재충전용 원료를 재충전용 부실(6)로부터 주실(1)로 넣고, 재충전용 도가니(9)에서 용융되는 것이 가능한 시간이다. 이 때문에, 기판의 도가니(2)로의 침지처리와는 독립하여, 병행적으로 재충전 작업을 진행할 수 있다. 도가니(2)로의 실리콘 융액의 재충전에 할당되는 토탈 시간인, 실재충전시간은 약 30초이다. 그 후, 약 10분의 융액 온도 안정시간을 요한다. 합쳐서 630초간은, 다음의 침지 동작을 행하지 않는 시간으로 된다. 실장 피치의 2500초에 대해서는, 25%남짓으로 되기 때문에, 수 일 또는 수주간의 오더로 박판을 제조할 때의, 기판 1개당 택트 타임은, 5×1.25=6초 남짓으로 된다.

본 실시예에 있어서의 재충전을 행함으로써, 실리콘 박판의 제조를 수 일 또는 수 주간의 오더로 연속하여 행하는 것이 가능해졌다.

(실시예 12)

여기까지 설명한 실시예에서는, 기판의 온도 조정을 기판장착 후에 실시하고 있다. 이는, 기판온도 조정 후로부터 기판이 융액에 침지할 때까지의 타임 래그를 억제함으로써 복사에 의해 방출되는 열량을 최대한 억제하기 때문이다. 그러나, 예컨대, 설정온도가 700℃ 이하의 경우와 같이, 복사에 의한 열손실을 고려하지 않아 도 되는 경우, 온도 조정은 기판을 장착하기 전의 단계로 실시하는 것이 가능하다. 또한, 온도 분포를 균일화하기 위해, 온도 조정 시간을 길게 필요로 하는 경우 등은, 기판장착 전의 단계에 온도 조정을 행하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 실시예 9에 있어서, 온도 조정을 전 단계에서 실시할 경우, 온도 조정은 침지동작과 병행하여 행하는 것이 가능해진다. 택트 타임은 기판온도 조정 시간분(4개당 2초×2) 삭감가능하다. 또한, 기판장착 전에 복수의 온도 조정기구를 구비함으로써, 온도 조정 시간을 길게 하는 것이 가능해진다. 이 경우, 온도 조정기구의 필요한 수는, (온도 조정에 필요한 시간(초)/기판 1개당 침지공정시간(초/개)) 이상이다. 예를 들면, 기판온도 조정에 필요한 시간을 8초로 하면, 기판 1개당 침지공정 시간이 4초이기 때문에, 온도 조정기구의 필요한 수는 2단 이상으로 된다.

기판의 온도 조정에는, 히터 등을 사용할 수 있다. 또한, 히터는, 주실 내의 장착대기위치 등에 배치할 수 있다.

장착대기위치에서 대기할 수 있는 기판 개수는, 부실로부터 한 번에 공급되는 개수 이상으로 할 필요가 있다. 단, 장착대기위치에서 기판온도 조정도 행할 경우는, 상기 개수에 더해, 기판온도 조정의 단수분의 개수를 더할 필요가 있다. 예를 들면, 부실로부터 한 번에 공급되는 개수를 4개로 한 경우, 상기와 같이, 기판온도 조정기구의 단수는 2단 이상이기 때문에, 대기 개수를 (4+2)개 이상으로 할 필요가 있다.

상기에 있어서, 본 발명의 실시예에 대해 설명을 했지만, 상기에 개시된 본 발명의 실시예는, 어디까지나 예시로서, 본 발명의 범위는 이들 발명의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 특허청구범위의 기재에 의해 나타나고, 또한, 특허청구범위의 기재와 동일한 의미 및 범위 내의 모든 변경을 포함하는 것이다.

본 발명의 박판제조방법 및 박판제조장치를 사용함으로써, 기판을 부실을 거쳐 주실로 장입하고, 침지처리를 행하기 때문에, 대량생산할 경우에도, 주실의 분위기를 소정의 범위 내로 안정하게 유지할 수 있다. 이 때문에, 고품질의 실리콘 박판을 높은 수율로 제조하는 것이 가능하게 된다. 또한, 1개의 도가니에 대해 2이상의 침지기구를 배치함으로써, 고능률로 실리콘 박판을 제조할 수 있다. 또한, 부실을 통해 실리콘 융액의 재충전을 행함으로써, 재충전에 요하는 중단시간을 짧게 하여, 장시간의 연속 조업을 행할 수 있다. 그 결과, 실리콘 박판의 코스트를 저감하는 것이 가능해진다.

본 발명의 박판제조방법 및 박판제조설비를 사용함으로써, 고품질의 실리콘 박판을 장시간 연속하여 대량으로 안정되게 생산할 수 있다. 이 때문에, 실리콘 박판을 저렴하게 대량으로 제공할 수 있어, 예컨대, 태양광 발전용 실리콘 박판의 제조에 광범위하게 사용될 것이 기대된다.

삭제

Claims (45)

1. 주실(1)에 배치된 도가니(2) 내의, 금속재료 또는 반도체재료를 포함하는 물질의 융액(7)에, 기판(11)의 표층부를 담그고 취출하는 침지기구에 의해, 그 기판의 표면에 상기 융액을 응고시켜 박판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 기판의 상기 주실로의 장입을, 상기 주실과 인접하는 1개 또는 2개의 장입용 부실(3)을 통해 행하고, 상기 기판의 상기 주실로부터의 취출을, 상기 주실과 인접하는 1개 또는 2개의 취출용 부실(4)을 통해 행하는, 박판제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주실과 부실의 사이에는 개폐수단(23)이 배치되고, 상기 기판의 상기 주실로의 장입 및 상기 주실로부터의 취출을, 상기 개폐수단의 개폐를 수반하면서 행하는, 박판제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 주실에는 불활성 가스를 도입하고, 또한 주실의 분위기의 압력을 대기압 이하로 하는, 박판제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 부실이 장입용 부실(3)과 취출용 부실(4)로 구성되고, 그 장입용 부실을 통해 상기 기판을 주실로 장입하며, 상기 취출용 부실을 통해 상기 박판(5)을 부착시킨 기판을 주실로부터 취출하는, 박판제조방법.
5. 제2항에 있어서,

   상기 부실이 장입용 부실과 취출용 부실로 구성되고, 상기 개폐수단의 개폐에 의해, 상기 장입용 부실 및 취출용 부실과, 상기 주실과의 개방 및 폐쇄를 행할 때, 상기 장입용 부실측의 개폐수단 및 취출용 부실측의 개폐수단의 개폐의 타이밍을 동기시키는, 박판제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 주실에 있어서, 상기 침지기구에 상기 기판을 장착하고, 그 기판의 박판성장면을 융액에 대해 대면시켜 박판(5)을 부착하고, 그 후, 상기 도가니 바로 위 이외의 장소에서 상기 박판이 부착된 박판성장면을 상향으로 하여, 그 박판마다 기판을 상기 침지기구로부터 분리하는, 박판제조방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 박판을 기판으로부터 분리하기 전에, 상기 주실 내, 상기 부실 내 및 실외의 1 내지 3개소에서, 상기 박판을 부착한 기판을 냉각하는, 박판제조방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 도가니 내의 융액이 감소한 때, 상기 침지기구의 조업을 정지하고, 상기 도가니 내에 원료를 재충전하고, 그 후, 도가니 내의 융액의 온도 및 융액면의 물결이 안정될 때까지 상기 침지기구의 조업을 재개하지 않는, 박판제조방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 도가니 내에 원료를 재충전할 때, 상기 주실과 인접하는 재충전용 부실(6)을 통해, 상기 원료를 주실 내로 장입하는, 박판제조방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 부실에 상기 기판을 통합하여 외부로부터 복수개 장입하고, 그 부실로부터 1개씩 기판을 상기 주실로 장입하는, 박판제조방법.
11. 제1항에 있어서,

    상기 박판이 부착된 기판을, 상기 주실로부터 1개씩 상기 부실로 취출하고, 그 부실로부터 복수개 통합하여 외부로 반출하는, 박판제조방법.
12. 제6항에 있어서,

    상기 기판을 복수개 통합하여 외부로부터 상기 부실로 반입하고, 그 부실로부터 복수개 통합하여 상기 주실로 장입하고, 또한, 그 주실 내의 장착대기위치(25)로 이송하고, 그 장착대기위치로부터 1개씩, 상기 침지기구로의 장착위치로 이 동시키는, 박판제조방법.
13. 제6항에 있어서,

    상기 침지기구로부터 상기 박판이 부착된 기판을 분리하는 분리위치로부터, 그 기판을 1개씩 상기 주실 내의 취출대기위치(26)로 이송하고, 그 취출대기위치에 있어서, 상기 기판이 1개 또는 복수개 모였을 때, 1개 또는 복수개 통합하여 그 취출대기위치로부터 상기 부실로 기판을 취출하는, 박판제조방법.
14. 제6항에 있어서,

    상기 침지기구는, 박판이 부착된 기판의 분리와, 새롭게 박판을 부착시키는 기판의 장착을 동일한 동작으로 행하는, 박판제조방법.
15. 제6항에 있어서,

    상기 침지기구가, 기판을 장착분리하는 위치인 장착/분리 위치로부터 상기 융액에 침지되는 위치까지 이동하고, 상기 기판에 침지동작을 행하여 침지한 후, 상기 기판을 분리하는 장착/분리 위치로 이동하는 일련의 동작에 있어서, 상기 침지동작을 행하게 할 때의 상기 기판의 수평동작의 방향을, 상기 장착/분리 위치로 이동하는 동작방향과 동일하게 하는, 박판제조방법.
16. 제6항에 있어서,

    상기 침지기구는, 상기 주실 내의 제1 위치에 있어서, 제1 기판을 장착하고, 상기 도가니상으로 이동하여 상기 도가니에 그 기판을 침지한 후, 이동하고, 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에 있어서, 그 박판을 부착한 제1 기판을 분리하고, 그 위치에서 새롭게 박판을 부착하는 제2 기판을 장착하고, 상기 도가니상으로 이동하여 상기 도가니에 상기 기판을 침지한 후, 상기 제1 위치로 이동하고, 거기서 박판을 부착한 상기 제2 기판을 분리하는, 박판제조방법.
17. 제6항에 있어서,

    상기 도가니 내의 융액면의 위치를 검지하고, 그 융액면의 위치에 따라, 상기 침지기구의 상기 기판의 도가니로의 침지동작을 제어하는, 박판제조방법.
18. 제6항에 있어서,

    상기 도가니 하나에 대해 복수기의 침지기구를 사용하여, 상기 기판에 박판을 부착시키는, 박판제조방법.
19. 제1항에 있어서,

    상기 기판을 상기 침지기구에 장착하기 전에, 상기 기판의 온도 조정을 행하는, 박판제조방법.
20. 주실(1)에 배치된 도가니(2) 내의, 금속재료 또는 반도체재료를 포함하는 물질의 융액에, 침지기구에 유지된 기판(11)의 표층부를 담그고, 상기 기판의 표면에 상기 융액을 응고시켜 박판을 제조하는 방법에 있어서,

    상기 침지기구는, 상기 융액에 침지하여 취출하는 방향으로, 상기 기판을 반송하기 위한 제1 기판반송수단과, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상기 기판의 반송을 가능하게 하는 제2 기판반송수단과, 상기 기판을 360°회전가능하게 하는 기판회전수단(75)를 구비하고, 상기 제1 및 제2 기판반송수단과, 상기 기판회전수단과의 동작을 제어함으로써 상기 기판의 표층부를 상기 도가니 내의 융액에 담그는, 박판제조방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 기판회전수단은, 상기 회전중심을 지점(76)으로 하여, 상기 지점과 상이한 역점(77)에 작동력을 부가하여 상기 역점을 상기 지점 주위로 회전시킴으로써 상기 기판을 회전시키는, 박판제조방법.
22. 제20항에 있어서,

    상기 기판을, 상기 지점의 주위로 회전운동이 자유롭고, 상기 역점의 주위로 회전운동이 자유롭도록 부착된 기판장착부재에 장착하는, 박판제조방법.
23. 제20항에 있어서,

    상기 지점 하나에 대해, 상기 역점을 복수배치하는, 박판제조방법.
24. 제20항에 있어서,

    상기 기판회전수단은, 상기 회전중심에 관통된 축에 작동력을 부가하여 축을 회전시킴으로써 상기 기판을 회전시키는 박판제조방법.
25. 제20항에 있어서,

    상기 침지기구가, 기판을 장착분리하는 위치인 장착/분리 위치로부터 상기 융액에 침지하는 위치까지 이동하고, 상기 기판에 침지동작을 행하여 침지한 후, 상기 기판을 분리하는 장착/분리 위치로 이동하는 일련의 동작에 있어서, 상기 침지동작을 행할 때의 상기 기판의 수평동작의 방향을, 상기 장착/분리 위치로 이동하는 동작방향과 동일하게 하는, 박판제조방법.
26. 제20항에 있어서,

    상기 침지기구는, 상기 주실 내의 제1 위치에 있어서, 제1 기판을 장착하고, 상기 도가니상으로 이동하여 상기 도가니에 상기 기판을 침지한 후, 이동하고, 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에 있어서, 상기 박판을 부착한 제1 기판을 분리하고, 상기 위치에서 새롭게 박판을 부착하는 제2 기판을 장착하고, 상기 도가니상으로 이동하여 상기 도가니에 상기 기판을 담근 후, 상기 제1 위치로 이동하고, 거기서 박판을 부착한 상기 제2 기판을 분리하는, 박판제조방법.
27. 제20항에 있어서,

    상기 도가니 내의 융액면의 위치를 검지하고, 그 융액면의 위치에 따라, 상기 침지기구의 상기 기판의 도가니로의 침지동작을 제어하는, 박판제조방법.
28. 제20항에 있어서,

    상기 도가니 하나에 대해 복수기의 침지기구를 사용하여, 상기 기판에 박판을 부착시키는, 박판제조방법.
29. 제20항에 있어서,

    상기 기판을 상기 침지기구에 장착하기 전에, 상기 기판의 온도 조정을 행하는, 박판제조방법.
30. 주실에 제공된 침지기구에 기판을 장착하고, 그 기판의 표층부를 주실에 배치된 도가니 내의 융액에 담그고, 그 기판의 표면에 박판을 부착시켜 박판을 제조하는 방법에 있어서,

    상기 도가니에 대해, 복수의 침지기구를 배치하여 상기 박판을 제조하는, 박판제조방법.
31. 제30항에 있어서,

    상기 복수의 침지기구 중, 제1 침지기구가 침지동작을 행하고 있을 때, 제1 침지기구와는 별도의 제2 침지기구에서는, 상기 기판의 장착, 상기 박판이 부착된 기판의 분리, 상기 기판의 온도 조정, 및 상기 기판의 이동 중 1 내지 4개의 동작을 행하는, 박판제조방법.
32. 제30항에 있어서,

    상기 기판을 상기 침지기구에 장착하기 전에, 상기 기판의 온도 조정을 행하는, 박판제조방법.
33. 주실에 제공된 침지기구에 기판을 장착하고, 상기 기판의 표층부를 주실에 배치된 도가니 내의 융액에 담그고, 상기 기판의 표면에 박판을 부착시켜 박판을 제조하는 박판제조장치에 있어서,

    상기 장치의 외부로부터 상기 기판을 반입하고, 상기 주실에 반입하기 위한 1개 또는 2개의 장입용 부실을 갖고, 상기 박판이 부착된 기판을 상기 주실로부터 취출하고, 외부로 반출하기 위한 1개 또는 2개의 취출용 부실을 갖는, 박판제조장치.
34. 제33항에 있어서,

    상기 주실과 상기 부실의 사이에 개폐수단을 갖는, 박판제조장치.
35. 제33항에 있어서,

    상기 장입용 부실 및 상기 취출용 부실은, 상기 주실을 협지하여, 대향하는 위치에 제공되는, 박판제조장치.
36. 제33항에 있어서,

    개폐수단을 더 개재시켜 주실과 인접하는 재충전용 부실을 갖고, 상기 재충전용 부실을 통해 주실에 재충전용 원료를 공급하는, 박판제조장치.
37. 제33항에 있어서,

    상기 기판장착위치의 전단 위치에 기판온도 조정수단을 구비하는, 박판제조장치.
38. 주실에 배치된 도가니 내의, 금속재료 또는 반도체재료를 포함하는 물질의 융액에, 침지기구에 유지된 기판의 표층부를 담그고, 상기 기판의 표면에 상기 융액을 응고시켜 박판을 제조하는 제조장치에 있어서,

    상기 침지기구는, 상기 융액에 침지하여 취출하는 방향으로, 상기 기판을 반송하기 위한 제1 기판반송수단과,

    상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상기 기판의 반송을 가능하게 하는 제2 기판반송수단과,

    상기 기판을 360°회전가능하게 하는 기판회전수단을 구비하는, 박판제조장치.
39. 제38항에 있어서,

    상기 기판회전수단은, 상기 회전중심을 지점으로 하여, 상기 지점과 상이한 역점에 작동력을 부가하여 그 역점을 상기 지점 주위에 회전시킴으로써, 상기 기판을 회전시키는 기구를 갖는, 박판제조장치.
40. 제39항에 있어서,

    상기 지점의 주위에 회전동작이 자유롭고, 상기 역점의 주위에 회전동작이 자유롭도록 부착되고, 상기 기판을 장착하는 기판장착부재를 구비하는, 박판제조장치.
41. 제39항에 있어서,

    상기 지점 하나에 대해, 상기 역점이 복수배치된, 박판제조장치.
42. 제38항에 있어서,

    상기 기판회전수단은, 상기 회전중심에 관통한 축에 작동력을 부가하여 축을 회전시킴으로써 상기 기판을 회전시키는 기구를 갖는, 박판제조장치.
43. 제38항에 있어서,

    상기 기판장착위치의 전단위치에 기판온도 조정수단을 구비하는, 박판제조장치.
44. 주실에 제공된 침지기구에 기판을 장착하고, 상기 기판의 표층부를 융액에 담그고, 상기 기판의 표면에 박판을 부착시켜 박판을 제조하는 박판제조장치에 있어서,

    상기 침지기구가 상기 도가니에 대해 복수기 제공되어 있는, 박판제조장치.
45. 제44항에 있어서,

    상기 기판장착위치의 전단 위치에 기판온도 조정수단을 구비하는, 박판제조장치.

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