薄板製造装置および薄板製造方法
【課題】下地基板を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成する。
【解決手段】下地基板が取り付けられる被取付部１３０を有し、下地基板を着脱可能にかつ主面が融液中を潜るように下地基板を支持する支持機構と、主面上に薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構に取り付け、かつ、主面上に薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂを支持機構から取り外す着脱機構１２０と、着脱機構１２０による処理後下地基板１００Ｂの取り外しと処理前下地基板の取り付けとの間に被取付部１３０を清掃する清掃機構とを備える。
【解決手段】下地基板が取り付けられる被取付部１３０を有し、下地基板を着脱可能にかつ主面が融液中を潜るように下地基板を支持する支持機構と、主面上に薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構に取り付け、かつ、主面上に薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂを支持機構から取り外す着脱機構１２０と、着脱機構１２０による処理後下地基板１００Ｂの取り外しと処理前下地基板の取り付けとの間に被取付部１３０を清掃する清掃機構とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板製造装置および薄板製造方法に関し、特に、融液から薄板を形成する薄板製造装置および薄板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下地基板の主面を半導体材料または金属材料の融液に浸けて、下地基板の主面に薄板を形成する薄板製造装置を開示した先行文献として、特開２００９−２９８６０９号公報(特許文献１)がある。
【０００３】
特開２００９−２９８６０９号公報(特許文献１)に記載された薄板製造装置においては、下地基板の主面を融液に浸けて結晶を成長させた後、下地基板を融液から取り出すことにより、下地基板の主面上に薄板を形成している。
【０００４】
下地基板を保持する下地基板保持装置の構成を開示した先行文献として、特開２０１０−１１６３１１号公報(特許文献２)がある。
【０００５】
特開２０１０−１１６３１１号公報(特許文献２)に記載された下地基板保持装置は、案内溝部と下地基板の案内突部とを係合させつつ、支持部の支持面で下地基板を着脱可能に支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９８６０９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１６３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
下地基板保持装置において、下地基板が取付けられる被取付部に融液が付着して異物となった場合、下地基板を支持できなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、下地基板を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる、薄板製造装置および薄板製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に基づく薄板製造装置は、複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造装置である。薄板製造装置は、下地基板が取り付けられる被取付部を有し、下地基板を着脱可能にかつ主面が融液中を潜るように下地基板を支持する支持機構と、主面上に薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構に取り付け、かつ、主面上に薄板が形成された処理後下地基板を支持機構から取り外す着脱機構と、着脱機構による処理後下地基板の取り外しと処理前下地基板の取り付けとの間に被取付部を清掃する清掃機構とを備える。
【００１０】
本発明の一形態においては、清掃機構が着脱機構の一部に設けられている。
好ましくは、処理後下地基板の着脱機構による取り外しに連動して、清掃機構により被取付部が清掃される。
【００１１】
好ましくは、処理後下地基板の着脱機構による取り外しと、処理前下地基板の着脱機構による取り付けと、清掃機構による被取付部の清掃とが同期して行なわれる。
【００１２】
本発明の一形態においては、着脱機構は、処理後下地基板の一側面を押して支持機構から処理後下地基板を取り外す押圧部を有する。
【００１３】
本発明の一形態においては、清掃機構が前記押圧部に設けられている。
本発明の一形態においては、清掃機構が、被取付部と摺動して被取付部を清掃する摺動部を有する。
【００１４】
本発明の一形態においては、摺動部がブラシまたはフェルトである。
本発明の一形態においては、清掃機構が、被取付部にガスを噴き付ける噴付部を有する。
【００１５】
本発明の一形態においては、噴付部は、被取付部に噴き付けられたガスが融液の液面に向かわない方向にガスを噴き付ける。
【００１６】
本発明の一形態においては、噴付部は、処理後下地基板を着脱機構が支持機構から取り外している間のみガスを噴き付ける。
【００１７】
本発明の一形態においては、薄板製造装置は、支持機構と着脱機構と清掃機構とが内部に配置されるチャンバーを備える。噴付部は、ガスが供給される配管と接続されている。配管は、押圧部の内部または側部を通ってチャンバー外に引出されている。
【００１８】
本発明の一形態においては、上記ガスが不活性ガスである。
本発明の一形態においては、上記ガスが、アルゴンおよび窒素のいずれかを主成分とする不活性ガスである。
【００１９】
本発明の一形態においては、清掃機構が、複数の噴付部を有する。
本発明に基づく薄板製造方法は、複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造方法である。薄板製造方法は、薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構の被取付部に取付けて支持させる取付工程と、支持機構により処理前下地基板の主面を融液中に潜らせて、主面上に薄板を形成する薄板形成工程と、薄板が形成された処理後下地基板を支持機構から取り外す取外し工程と、被取付部を清掃する清掃工程とを備える。取付工程と取外し工程と清掃工程とは、同期して行なわれる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、下地基板を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係る薄板製造装置の構成を示す一部断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た一部断面図である。
【図３】支持機構の動作を示す一部断面図である。
【図４】着脱機構により下地基板を被取付部に取り付ける状態を示す一部断面図である。
【図５】下地基板が被取付部に取り付けられる状態を示す斜視図である。
【図６】被取付部に下地基板が取り付けられた状態を示す断面図である。
【図７】着脱機構の構成を示す斜視図である。
【図８】同実施形態に係る清掃機構の構成を示す一部側面図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態１に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００２３】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る薄板製造装置の構成を示す一部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た一部断面図である。
【００２４】
図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る薄板製造装置１は、下地基板１００が取り付けられる被取付部１３０を有し、下地基板１００を着脱可能にかつ下地基板１００の主面１０１が融液１５２中を潜るように下地基板１００を支持する支持機構１１０を備える。
【００２５】
また、薄板製造装置１は、主面１０１上に薄板が形成されていない処理前下地基板１００Ａを支持機構１１０に取り付け、かつ、主面１０１上に薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂを支持機構１１０から取り外す着脱機構１２０を備える。
【００２６】
さらに、薄板製造装置１は、後述するように、着脱機構１２０による処理後下地基板１００Ｂの取り外しと処理前下地基板１００Ａの取り付けとの間に被取付部１３０を清掃する清掃機構を備える。
【００２７】
本実施形態においては、薄板製造装置１は、支持機構１１０と着脱機構１２０と清掃機構とが内部に配置されるチャンバー１５０を備える。ただし、チャンバー１５０は必ずしも設けられなくてもよい。チャンバー１５０の底部上に坩堝１５１が配置されている。坩堝１５１は、カーボン製またはシリカ製である。坩堝１５１には加熱源が付設されている。坩堝１５１は加熱源により、ヒーター加熱、ランプ加熱または誘導加熱される。
【００２８】
坩堝１５１が加熱されることにより、坩堝１５１内に供給された薄板の材料が融液の状態で維持される。薄板の材料としては、シリコンまたはゲルマニウムなどが用いられる。
【００２９】
たとえば、太陽電池用基板となる薄板を形成する場合、坩堝１５１内にシリコンの塊を投入して加熱する。シリコンの塊は、加熱されてシリコン融液となる。シリコン融液が不足した場合、図示しない原料供給装置により坩堝１５１内にシリコンの塊またはシリコン融液が供給される。
【００３０】
チャンバー１５０は、互いに対向する側壁の一方に、処理前下地基板１００Ａをチャンバー１５０内に搬入するための搬入口１５５を有する。チャンバー１５０は、側壁の他方に、処理後下地基板１００Ｂをチャンバー１５０外に搬出するための搬出口１５６を有する。
【００３１】
カーボン製の坩堝およびシリコン融液は、酸素などの雰囲気ガスと触れると反応して化合物が生成することがある。酸化物などの化合物が生成すると、坩堝の消耗および融液の変質などの問題が発生することがある。よって、酸化物などの化合物の生成を抑制するために、チャンバー１５０内には不活性ガスが充填されることが好ましい。
【００３２】
この場合、チャンバー１５０内に外気が浸入することを抑制するために、搬入口１５５および搬出口１５６の少なくとも一方に開閉扉を設けてもよい。搬入口１５５に設けられた開閉扉は、処理前下地基板１００Ａが搬入される間のみ開いて、その他のときは閉まっている。搬出口１５６に設けられた開閉扉は、処理後下地基板１００Ｂが搬出される間のみ開いて、その他のときは閉まっている。
【００３３】
また、搬入口１５５および搬出口１５６の少なくとも一方の外側に、副室を設けてもよい。副室内に不活性ガスを充填してガス置換を行なうことにより、チャンバー１５０内に外気が浸入することを抑制することができる。
【００３４】
さらに、チャンバー１５０内に不活性ガスを充填してチャンバー１５０内を正圧に維持するようにしてもよい。この場合、搬入口１５５および搬出口１５６においては、チャンバー１５０内から外に向かう気流が発生するため、外気がチャンバー１５０内に浸入することを抑制することができる。
【００３５】
支持機構１１０は、主回転軸１１３に接続されて主回転軸１１３を中心に旋回可能な互いに対向する２本の主アーム１１２と、主アーム１１２の一方の端部に回動可能に支持された副回転軸１１４に接続されて副回転軸１１４を中心に旋回可能な互いに対向する２本の副アーム１１５と、２本の副アーム１１５の先端に接続された被取付部１３０とを含む。
【００３６】
主アーム１１２の他方の端部には、バランサー１１１が取付けられている。支持機構１１０がバランサー１１１を有することにより、主回転軸１１３を中心に旋回するために必要な駆動力が低減される。
【００３７】
薄板形成前の処理前下地基板１００Ａは、チャンバー１５０の外から、図示しない基板搬入機構によって、第１載置台１５３上に載置される。第１載置台１５３上に載置された処理前下地基板１００Ａは、着脱機構１２０によって、被取付部１３０に取り付けられる。被取付部１３０、着脱機構１２０および清掃機構の詳細については後述する。
【００３８】
図３は、支持機構の動作を示す一部断面図である。図３に示すように、支持機構１１０は、予め入力されたプログラミングにしたがって、主回転軸１１３を中心として主アーム１１２が旋回し、副回転軸１１４を中心として副アーム１１５が旋回する。その結果、被取付部１３０は、図中の矢印で示すように、下地基板１００の着脱位置Ａから、坩堝１５１内の融液１５２の液面上を通過して、再び着脱位置Ａに戻るように移動する。
【００３９】
この支持機構１１０の一連の動作により、被取付部１３０に取付けられた下地基板１００の主面１０１が融液１５２中を潜り、下地基板１００の主面１０１上に薄板材料が付着する。下地基板１００の主面１０１上に付着した薄板材料の結晶が成長することにより、下地基板１００の主面１０１上に薄板が形成される。
【００４０】
主アーム１１２および副アーム１１５の旋回動作は、図示しない駆動装置により行なわれる。駆動装置としては、たとえば、サーボモータによるモーションコントロールを用いる。モーションコントローラに動作プログラムを予め転送しておくことで、動作開始指令にしたがって、主アーム１１２の旋回動作と副アーム１１５の旋回動作とが同期するようにサーボモータを動作させることができる。
【００４１】
なお、支持機構１１０の構成は上記に限られず、下地基板１００の主面を融液１５２に浸けて、下地基板１００の主面に薄板を形成できる構成を有するものであればよい。
【００４２】
図２に示すように、薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂは、着脱機構１２０により被取付部１３０から取り外されて第２載置台１５４上に載置される。その際、被取付部１３０に、第１載置台１５３上に載置されている処理前下地基板１００Ａが着脱機構１２０により取付けられることが好ましい。このように被取付部１３０への下地基板１００の着脱を同期して行なうことにより、薄板の生産タクトの短縮を図ることができる。
【００４３】
以下、本実施形態に係る下地基板１００および被取付部１３０の構成について詳細に説明する。
【００４４】
図４は、着脱機構により下地基板を被取付部に取り付ける状態を示す一部断面図である。図５は、下地基板が被取付部に取り付けられる状態を示す斜視図である。図６は、被取付部に下地基板が取り付けられた状態を示す断面図である。
【００４５】
図４に示すように、着脱機構１２０は、第１載置台１５３上に載置された下地基板１００の一側面を押して下地基板１００を被取付部１３０に取り付ける第１押圧部１２１を有する。第１押圧部１２１は、駆動軸１２３の先端に接続されている。
【００４６】
図５，６に示すように、下地基板１００は、薄板が形成される主面１０１とは反対側に、被取付部１３０と当接する当接面１０２を有する。下地基板１００は、当接面１０２の一部から突出した係止部１０３を有する。係止部１０３は、下地基板１００の互いに対向する側面に直交する方向に延在している。
【００４７】
被取付部１３０は、副アーム１１５と接続されている側とは反対側に、下地基板１００と当接する当接面１３１を有する。被取付部１３０は、当接面１３１と繋がった溝状の被係止部１３２を有する。被係止部１３２は、被取付部１３０の互いに対向する側面に直交する方向に延在している。
【００４８】
下地基板１００の当接面１０２と被取付部１３０の当接面１３１とが当接した状態で下地基板１００の係止部１０３と被取付部１３０の被係止部１３２とが係合することにより、下地基板１００が被取付部１３０に取り付けられる。このように、下地基板１００が被取付部１３０に取り付けられることにより、上述の支持機構１１０の一連の動作中に下地基板１００が被取付部１３０から脱落することを防止できる。
【００４９】
図６に示すように、下地基板１００の係止部１０３の大きさは、被取付部１３０の被係止部１３２の大きさより僅かに小さい。この大きさの違いにより、下地基板１００と被取付部１３０との間に遊びが設けられる。
【００５０】
遊びが設けられることにより、下地基板１００を被取付部１３０に取り付ける際の下地基板１００と被取付部１３０との相対的な位置精度を緩和することができる。遊びの大きさは、小さすぎると下地基板１００と被取付部１３０との取り付けが困難になり、大きすぎると被取付部１３０への下地基板１００の取り付けが緩くなり被取付部１３０から下地基板１００が脱落する可能性があるため、適宜設定される。
【００５１】
なお、下地基板１００の被取付部１３０への取付形態は、上記に限られず、たとえば、下地基板１００の当接面１０２を被取付部１３０の当接面１３１に設けられた吸着部により吸着することにより、下地基板１００を被取付部１３０に取り付けるようにしてもよい。このようにした場合にも、着脱機構１２０の第１押圧部１２１が、処理後下地基板１００Ｂの一側面を押して支持機構１１０から処理後下地基板１００Ｂを取り外すことができる。
【００５２】
以下、着脱機構１２０の構成について詳細に説明する。
図７は、着脱機構の構成を示す斜視図である。図７に示すように、着脱機構１２０は、伸縮および回転可能な駆動軸１２３を有している。駆動軸１２３の一方の端部には、駆動軸１２３を駆動する駆動源が接続されている。
【００５３】
駆動軸１２３の他方の端部には、駆動軸１２３に直交する方向に延在する第１偏芯軸１２４が接続されている。第１偏芯軸１２４の先端に第１押圧部１２１が接続されている。また、駆動軸１２３には、第１偏芯軸１２４と所定の間隔をおいて第２偏芯軸１２５が接続されている。第２偏芯軸１２５は、第１偏芯軸１２４と対向するように設けられている。第２偏芯軸１２５の先端に第２押圧部１２２が接続されている。第２押圧部１２２は、第１偏芯軸１２４を間に挟んで第１押圧部１２１と対向するように設けられている。
【００５４】
駆動軸１２３は、矢印１６０で示す軸方向に伸縮可能である。また、駆動軸１２３は、駆動軸１２３中心に回動可能である。駆動軸１２３の矢印１６０で示す方向の伸縮に伴って、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が矢印１６０で示す方向に移動する。また、駆動軸１２３の回動に伴って、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が矢印１６１で示す方向に旋回する。
【００５５】
第１押圧部１２１は、薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂを被取付部１３０から取り外す際に、処理後下地基板１００Ｂの一側面を押圧する。第２押圧部１２２は、薄板が形成されていない処理前下地基板１００Ａを被取付部１３０に取り付ける際に、処理前下地基板１００Ａの一側面を押圧する。
【００５６】
具体的には、まず、着脱機構１２０においては、図７の実線で示すように、駆動軸１２３が縮んだ状態で第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が下降している。この状態から、駆動軸１２３が伸びることにより、第１押圧部１２１は処理後下地基板１００Ｂの一側面を押圧し、第２押圧部１２２は処理前下地基板１００Ａの一側面を押圧する。このように、処理後下地基板１００Ｂの取り外しと、処理前下地基板１００Ａの取り付けとが同期して行なわれる。なお、図７においては、簡単のため、処理前下地基板１００Ａを図示していない。
【００５７】
次に、駆動軸１２３が回動して第１押圧部１２１および第２押圧部１２２を上昇させる。その後、駆動軸１２３が元の長さまで縮むことにより着脱機構１２０は図７の二点鎖線で示す状態になる。このように、第１押圧部１２１が処理前下地基板１００Ａより上方まで上昇した後に元の位置まで戻ることにより、第１押圧部１２１と処理前下地基板１００Ａとが干渉することを防止できる。
【００５８】
または、第１押圧部１２１と処理前下地基板１００Ａとが干渉しない範囲で駆動軸１２３が縮んだ後、駆動軸１２３が回動して第１押圧部１２１および第２押圧部１２２を上昇させて、さらにその後、駆動軸１２３が元の長さまで縮むようにしてもよい。
【００５９】
この場合、第１押圧部１２１と処理後下地基板１００Ｂ、および、第２押圧部１２２と処理前下地基板１００Ａがそれぞれ接した状態のまま、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が旋回して摺動することを防止できる。その結果、第１押圧部１２１、第２押圧部１２２および下地基板１００が摩耗すること、または、処理後下地基板１００Ｂに形成された薄板にキズが付くことなどを抑制することができる。
【００６０】
その後、駆動軸１２３が回動して第１押圧部１２１および第２押圧部１２２を下降させることにより、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２は元の状態に戻る。この一連の動作を繰り返すことにより、複数の下地基板１００を支持機構１１０に順次支持させることができる。
【００６１】
第２載置台１５４上に載置された処理後下地基板１００Ｂは、図示しない基板搬出機構によりチャンバー１５０外に搬出される。チャンバー１５０外に搬出された処理後下地基板１００Ｂの主面１０１から薄板が取り外される。得られた薄板は、必要に応じて検査および切断された後、半導体などが形成される基板として使用される。薄板が取り外された下地基板１００は、クリーニングされた後、検査されて、良品のみ再使用される。
【００６２】
以下、本実施形態に係る清掃機構について詳細に説明する。
図８は、本実施形態に係る清掃機構の構成を示す一部側面図である。上述の通り、被取付部１３０には下地基板１００が繰り返し取り付けられる。被取付部１３０の当接面１３１上に融液が固まった固着片または薄板の破片などの異物片が付着している場合、その異物片が着脱機構１２０による下地基板１００の着脱の障害となることがある。
【００６３】
そのため、本実施形態に係る薄板製造装置１は、着脱機構１２０による処理後下地基板１００Ｂの取り外しと処理前下地基板１００Ａの取り付けとの間に被取付部１３０を清掃する清掃機構を備えている。具体的には、清掃機構は、被取付部１３０の当接面１３１を清掃する。なお、図１〜４，７においては、清掃機構は図示していない。
【００６４】
図８に示すように、本実施形態においては、清掃機構は、着脱機構１２０の一部である第１押圧部１２１に設けられている。また、清掃機構は、被取付部１３０の当接面１３１と摺動して被取付部１３０を清掃する摺動部１２６を有する。具体的には、摺動部１２６は、ブラシまたはフェルトである。摺動部１２６は、当接面１３１上の全面と摺動可能な大きさであることが好ましい。
【００６５】
このように、第１押圧部１２１に摺動部１２６を設けることにより、処理後下地基板１００Ｂの着脱機構１２０による取り外しに連動して、清掃機構により被取付部１３０を清掃することができる。
【００６６】
また、本実施形態の着脱機構１２０では第１押圧部１２１と第２押圧部１２２とが同時に動作するため、処理後下地基板１００Ｂの着脱機構１２０による取り外しと、処理前下地基板１００Ａの着脱機構１２０による取り付けと、清掃機構による被取付部１３０の清掃とを同期して行なうことができる。
【００６７】
その結果、被取付部１３０から処理後下地基板１００Ｂを取り外しつつ、ブラシまたはフェルトで当接面１３１を擦って当接面１３１から異物片を除去し、さらに当接面１３１が清掃された直後の被取付部１３０に処理前下地基板１００Ａを取り付けることができる。
【００６８】
このようにすることにより、清掃機構を設けることによって薄板の製造タクトが長くなることを抑制することができる。また、清掃機構により清掃された当接面１３１に再び異物片が付着する前に処理前下地基板１００Ａを被取付部１３０に取り付けることが容易になる。さらに、清掃機構を動作させるための駆動装置を着脱機構と兼用できるため、薄板製造装置１の構成を簡便にして装置コストの低減を図ることができる。
【００６９】
ただし、清掃機構は必ずしも着脱機構１２０の一部に設けられる必要はなく、独立した別の機構であってもよい。たとえば、独立して設けられた清掃機構と着脱機構１２０を同期して作動させる制御部が設けられていてもよい。
【００７０】
また、摺動部１２６はブラシまたはフェルトに限られず、被取付部１３０の当接面１３１と摺動することにより当接面１３１から異物片を除去可能であり、かつ、当接面１３１と摺動することにより当接面１３１を摩耗させないものであることが好ましい。
【００７１】
上記の構成により、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００７２】
以下、本発明の実施形態２に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る薄板製造装置は、清掃機構の構成のみ実施形態１に係る薄板製造装置１と異なるため、清掃機構以外の構成については説明を繰り返さない。
【００７３】
(実施形態２)
図９は、本発明の実施形態２に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。図９に示すように、本発明の実施形態２に係る薄板製造装置の清掃機構は被取付部１３０にガスを噴き付ける噴付部２２７を有する。噴付部２２７は、本実施形態に係る着脱機構２２０の第１押圧部２２１に設けられている。
【００７４】
具体的には、噴付部２２７としてガスを噴出するノズルが第１押圧部２２１に形成されている。噴付部２２７は、ガスが供給される配管２２８と接続されている。配管２２８は、第１押圧部２２１の側部を通ってチャンバー１５０の外に引出されている。配管２２８は、フレキシブル配管であり、着脱機構２２０の駆動軸１２３に沿って配置され、着脱機構２２０の動作に追従できるように接続されている。
【００７５】
チャンバー１５０の外部に配置されている図示しないガス供給源から供給されたガスは、配管２２８内を通過して噴付部２２７から矢印２２６で示す方向に噴き出して、被取付部１３０の当接面１３１上に噴き付けられる。噴付部２２７は、当接面１３１上の全面にガスを噴き付け可能な大きさであることが好ましい。
【００７６】
被取付部１３０の当接面１３１上にガスが噴き付けられることにより、当接面１３１から異物片を除去することができる。融液が固まった固着片または薄板の破片などの異物片は、重量が軽いためガスを噴き付けることにより当接面１３１上から容易に除去することができる。
【００７７】
本実施形態においては、噴付部２２７から噴き付けられるガスは不活性ガスである。上述のように、チャンバー１５０内にはアルゴンなどを主成分とする不活性ガスが充填されていることが好ましい。
【００７８】
よって、噴付部２２７から噴き付けられるガスも不活性ガスであることが好ましい。より好ましくは、チャンバー１５０内に充填されている不活性ガスと同一の成分の不活性ガスを噴付部２２７から噴き付ける。なお、不活性ガスとして、アルゴンより低価格で融液との反応性が低い窒素ガスを用いていもよい。
【００７９】
本実施形態においては、噴付部２２７は、処理後下地基板１００Ｂを着脱機構２２０が支持機構１１０の被取付部１３０から取り外している間のみガスを噴き付ける。その他のときは、噴付部２２７からのガスの噴き付けが停止している。具体的には、第１押圧部２２１が処理後下地基板１００Ｂの一側面を押圧している間のみ噴付部２２７からガスが噴き付けられている。
【００８０】
このようにすることにより、清掃機構により消費されるガス量を低減して薄板の製造コストを低減することができる。また、チャンバー１５０内のガス成分と噴付部２２７から噴き付けられるガスの成分とが異なる場合、チャンバー１５０内のガス成分が変化して製造される薄板の品質がばらつくことを抑制できる。
【００８１】
本実施形態に係る薄板製造装置においても、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００８２】
以下、本発明の実施形態３に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る薄板製造装置は、配管の構成のみ実施形態２に係る薄板製造装置と異なるため、配管以外の構成については説明を繰り返さない。
【００８３】
(実施形態３)
図１０は、本発明の実施形態３に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。図１０に示すように、本発明の実施形態３に係る薄板製造装置の清掃機構は被取付部１３０にガスを噴き付ける噴付部３２７を有する。噴付部３２７は、本実施形態に係る着脱機構３２０の第１押圧部３２１に設けられている。
【００８４】
具体的には、噴付部３２７としてガスを噴出するノズルが第１押圧部３２１に形成されている。噴付部３２７は、ガスが供給される配管３２８と接続されている。配管３２８は、第１押圧部３２１の内部を通ってチャンバー１５０の外に引出されている。配管３２８は、着脱機構３２０の駆動軸１２３の内部に配置され、着脱機構３２０の動作に追従できるように接続されている。
【００８５】
チャンバー１５０の外部に配置されている図示しないガス供給源から供給されたガスは、配管３２８内を通過して噴付部３２７から矢印３２６で示す方向に噴き出して、被取付部１３０の当接面１３１上に噴き付けられる。噴付部３２７は、当接面１３１上の全面にガスを噴き付け可能な大きさであることが好ましい。
【００８６】
本実施形態においては、実施形態２の配管２２８のようにフレキシブル配管を用いる必要性がない。チャンバー１５０内は高温雰囲気であるため、高温雰囲気下に配管２２８が長期間曝された場合、配管２２８が劣化する可能性がある。また、配管２２８を着脱機構２２０の動作に追従させることにより、配管２２８が繰り返し曲げられて劣化する可能性がある。
【００８７】
本実施形態の配管３２８においては、駆動軸１２３内に配置されているため熱の影響を受けにくく、着脱機構３２０の動作によって繰り返し曲げられることがないため、経年的な劣化を抑制することができる。
【００８８】
ただし、配管３２８は全体が駆動軸１２３内に配置されている場合に限られず、配管３２８の少なくとも一部が駆動軸１２３内に配置されていればよい。この場合、配管３２８において駆動軸１２３の外側に配置されている部分は、駆動軸１２３に沿うように配置されている。
【００８９】
本実施形態に係る薄板製造装置においても、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００９０】
以下、本発明の実施形態４に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る薄板製造装置は、噴付部の構成のみ実施形態２，３に係る薄板製造装置と異なるため、噴付部以外の構成については説明を繰り返さない。
【００９１】
(実施形態４)
図１１は、本発明の実施形態４に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。図１１に示すように、本発明の実施形態４に係る薄板製造装置の清掃機構は被取付部１３０にガスを噴き付ける噴付部４２７を有する。噴付部４２７は、本実施形態に係る着脱機構４２０の第１押圧部４２１に設けられている。
【００９２】
本実施形態に係る清掃機構は複数の噴付部４２７を有する。具体的には、第１押圧部４２１には同じ大きさの複数のノズルが形成されている。複数のノズルは、ガス供給源と繋がっている図示しない１つの配管に接続されている。噴付部４２７は、当接面１３１上の全面にガスを噴き付け可能な大きさであることが好ましい。
【００９３】
清掃機構が複数の噴付部４２７を有することにより、効率的かつ均一に当接面１３１上にガスを噴き付けることができる。被取付部１３０の当接面１３１上にガスが噴き付けられることにより、当接面１３１から異物片を除去される。
【００９４】
噴付部４２７は、被取付部１３０に噴き付けられたガスが坩堝１５１内の融液１５２の液面に向かわない方向にガスを噴き付ける。図１１においては、矢印４２６で示す方向にガスを噴き付ける。図１１において、右下側に坩堝１５１が配置されている。
【００９５】
このようにすることにより、被取付部１３０から除去された異物片は坩堝１５１から遠ざかる方向に吹き飛ばされるため、異物片が坩堝１５１内に落下することを抑制できる。よって、異物片が融液１５２に混入して、下地基板１００の主面１０１上に形成される薄板の品質が劣化することを抑制できる。
【００９６】
本実施形態に係る薄板製造装置においても、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００９７】
なお、上記の実施形態において組合せ可能な構成については適宜組合わせることが当然に想定されている。また、噴付部の代わりに吸引部により異物片を除去するようにしてもよい。
【００９８】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９９】
１ 薄板製造装置、１００ 下地基板、１００Ａ 処理前下地基板、１００Ｂ 処理後下地基板、１０１ 主面、１０２，１３１ 当接面、１０３ 係止部、１１０ 支持機構、１１１ バランサー、１１２ 主アーム、１１３ 主回転軸、１１４ 副回転軸、１１５ 副アーム、１２０，２２０，３２０，４２０ 着脱機構、１２１，２２１，３２１，４２１ 第１押圧部、１２２ 第２押圧部、１２３ 駆動軸、１２４ 第１偏芯軸、１２５ 第２偏芯軸、１２６ 摺動部、１３０ 被取付部、１３２ 被係止部、１５０ チャンバー、１５１ 坩堝、１５２ 融液、１５３ 第１載置台，１５４ 第２載置台、１５５ 搬入口、１５６ 搬出口、２２７，３２７，４２７ 噴付部、２２８，３２８ 配管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板製造装置および薄板製造方法に関し、特に、融液から薄板を形成する薄板製造装置および薄板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下地基板の主面を半導体材料または金属材料の融液に浸けて、下地基板の主面に薄板を形成する薄板製造装置を開示した先行文献として、特開２００９−２９８６０９号公報(特許文献１)がある。
【０００３】
特開２００９−２９８６０９号公報(特許文献１)に記載された薄板製造装置においては、下地基板の主面を融液に浸けて結晶を成長させた後、下地基板を融液から取り出すことにより、下地基板の主面上に薄板を形成している。
【０００４】
下地基板を保持する下地基板保持装置の構成を開示した先行文献として、特開２０１０−１１６３１１号公報(特許文献２)がある。
【０００５】
特開２０１０−１１６３１１号公報(特許文献２)に記載された下地基板保持装置は、案内溝部と下地基板の案内突部とを係合させつつ、支持部の支持面で下地基板を着脱可能に支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９８６０９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１６３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
下地基板保持装置において、下地基板が取付けられる被取付部に融液が付着して異物となった場合、下地基板を支持できなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、下地基板を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる、薄板製造装置および薄板製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に基づく薄板製造装置は、複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造装置である。薄板製造装置は、下地基板が取り付けられる被取付部を有し、下地基板を着脱可能にかつ主面が融液中を潜るように下地基板を支持する支持機構と、主面上に薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構に取り付け、かつ、主面上に薄板が形成された処理後下地基板を支持機構から取り外す着脱機構と、着脱機構による処理後下地基板の取り外しと処理前下地基板の取り付けとの間に被取付部を清掃する清掃機構とを備える。
【００１０】
本発明の一形態においては、清掃機構が着脱機構の一部に設けられている。
好ましくは、処理後下地基板の着脱機構による取り外しに連動して、清掃機構により被取付部が清掃される。
【００１１】
好ましくは、処理後下地基板の着脱機構による取り外しと、処理前下地基板の着脱機構による取り付けと、清掃機構による被取付部の清掃とが同期して行なわれる。
【００１２】
本発明の一形態においては、着脱機構は、処理後下地基板の一側面を押して支持機構から処理後下地基板を取り外す押圧部を有する。
【００１３】
本発明の一形態においては、清掃機構が前記押圧部に設けられている。
本発明の一形態においては、清掃機構が、被取付部と摺動して被取付部を清掃する摺動部を有する。
【００１４】
本発明の一形態においては、摺動部がブラシまたはフェルトである。
本発明の一形態においては、清掃機構が、被取付部にガスを噴き付ける噴付部を有する。
【００１５】
本発明の一形態においては、噴付部は、被取付部に噴き付けられたガスが融液の液面に向かわない方向にガスを噴き付ける。
【００１６】
本発明の一形態においては、噴付部は、処理後下地基板を着脱機構が支持機構から取り外している間のみガスを噴き付ける。
【００１７】
本発明の一形態においては、薄板製造装置は、支持機構と着脱機構と清掃機構とが内部に配置されるチャンバーを備える。噴付部は、ガスが供給される配管と接続されている。配管は、押圧部の内部または側部を通ってチャンバー外に引出されている。
【００１８】
本発明の一形態においては、上記ガスが不活性ガスである。
本発明の一形態においては、上記ガスが、アルゴンおよび窒素のいずれかを主成分とする不活性ガスである。
【００１９】
本発明の一形態においては、清掃機構が、複数の噴付部を有する。
本発明に基づく薄板製造方法は、複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造方法である。薄板製造方法は、薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構の被取付部に取付けて支持させる取付工程と、支持機構により処理前下地基板の主面を融液中に潜らせて、主面上に薄板を形成する薄板形成工程と、薄板が形成された処理後下地基板を支持機構から取り外す取外し工程と、被取付部を清掃する清掃工程とを備える。取付工程と取外し工程と清掃工程とは、同期して行なわれる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、下地基板を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係る薄板製造装置の構成を示す一部断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た一部断面図である。
【図３】支持機構の動作を示す一部断面図である。
【図４】着脱機構により下地基板を被取付部に取り付ける状態を示す一部断面図である。
【図５】下地基板が被取付部に取り付けられる状態を示す斜視図である。
【図６】被取付部に下地基板が取り付けられた状態を示す断面図である。
【図７】着脱機構の構成を示す斜視図である。
【図８】同実施形態に係る清掃機構の構成を示す一部側面図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態１に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００２３】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る薄板製造装置の構成を示す一部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た一部断面図である。
【００２４】
図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る薄板製造装置１は、下地基板１００が取り付けられる被取付部１３０を有し、下地基板１００を着脱可能にかつ下地基板１００の主面１０１が融液１５２中を潜るように下地基板１００を支持する支持機構１１０を備える。
【００２５】
また、薄板製造装置１は、主面１０１上に薄板が形成されていない処理前下地基板１００Ａを支持機構１１０に取り付け、かつ、主面１０１上に薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂを支持機構１１０から取り外す着脱機構１２０を備える。
【００２６】
さらに、薄板製造装置１は、後述するように、着脱機構１２０による処理後下地基板１００Ｂの取り外しと処理前下地基板１００Ａの取り付けとの間に被取付部１３０を清掃する清掃機構を備える。
【００２７】
本実施形態においては、薄板製造装置１は、支持機構１１０と着脱機構１２０と清掃機構とが内部に配置されるチャンバー１５０を備える。ただし、チャンバー１５０は必ずしも設けられなくてもよい。チャンバー１５０の底部上に坩堝１５１が配置されている。坩堝１５１は、カーボン製またはシリカ製である。坩堝１５１には加熱源が付設されている。坩堝１５１は加熱源により、ヒーター加熱、ランプ加熱または誘導加熱される。
【００２８】
坩堝１５１が加熱されることにより、坩堝１５１内に供給された薄板の材料が融液の状態で維持される。薄板の材料としては、シリコンまたはゲルマニウムなどが用いられる。
【００２９】
たとえば、太陽電池用基板となる薄板を形成する場合、坩堝１５１内にシリコンの塊を投入して加熱する。シリコンの塊は、加熱されてシリコン融液となる。シリコン融液が不足した場合、図示しない原料供給装置により坩堝１５１内にシリコンの塊またはシリコン融液が供給される。
【００３０】
チャンバー１５０は、互いに対向する側壁の一方に、処理前下地基板１００Ａをチャンバー１５０内に搬入するための搬入口１５５を有する。チャンバー１５０は、側壁の他方に、処理後下地基板１００Ｂをチャンバー１５０外に搬出するための搬出口１５６を有する。
【００３１】
カーボン製の坩堝およびシリコン融液は、酸素などの雰囲気ガスと触れると反応して化合物が生成することがある。酸化物などの化合物が生成すると、坩堝の消耗および融液の変質などの問題が発生することがある。よって、酸化物などの化合物の生成を抑制するために、チャンバー１５０内には不活性ガスが充填されることが好ましい。
【００３２】
この場合、チャンバー１５０内に外気が浸入することを抑制するために、搬入口１５５および搬出口１５６の少なくとも一方に開閉扉を設けてもよい。搬入口１５５に設けられた開閉扉は、処理前下地基板１００Ａが搬入される間のみ開いて、その他のときは閉まっている。搬出口１５６に設けられた開閉扉は、処理後下地基板１００Ｂが搬出される間のみ開いて、その他のときは閉まっている。
【００３３】
また、搬入口１５５および搬出口１５６の少なくとも一方の外側に、副室を設けてもよい。副室内に不活性ガスを充填してガス置換を行なうことにより、チャンバー１５０内に外気が浸入することを抑制することができる。
【００３４】
さらに、チャンバー１５０内に不活性ガスを充填してチャンバー１５０内を正圧に維持するようにしてもよい。この場合、搬入口１５５および搬出口１５６においては、チャンバー１５０内から外に向かう気流が発生するため、外気がチャンバー１５０内に浸入することを抑制することができる。
【００３５】
支持機構１１０は、主回転軸１１３に接続されて主回転軸１１３を中心に旋回可能な互いに対向する２本の主アーム１１２と、主アーム１１２の一方の端部に回動可能に支持された副回転軸１１４に接続されて副回転軸１１４を中心に旋回可能な互いに対向する２本の副アーム１１５と、２本の副アーム１１５の先端に接続された被取付部１３０とを含む。
【００３６】
主アーム１１２の他方の端部には、バランサー１１１が取付けられている。支持機構１１０がバランサー１１１を有することにより、主回転軸１１３を中心に旋回するために必要な駆動力が低減される。
【００３７】
薄板形成前の処理前下地基板１００Ａは、チャンバー１５０の外から、図示しない基板搬入機構によって、第１載置台１５３上に載置される。第１載置台１５３上に載置された処理前下地基板１００Ａは、着脱機構１２０によって、被取付部１３０に取り付けられる。被取付部１３０、着脱機構１２０および清掃機構の詳細については後述する。
【００３８】
図３は、支持機構の動作を示す一部断面図である。図３に示すように、支持機構１１０は、予め入力されたプログラミングにしたがって、主回転軸１１３を中心として主アーム１１２が旋回し、副回転軸１１４を中心として副アーム１１５が旋回する。その結果、被取付部１３０は、図中の矢印で示すように、下地基板１００の着脱位置Ａから、坩堝１５１内の融液１５２の液面上を通過して、再び着脱位置Ａに戻るように移動する。
【００３９】
この支持機構１１０の一連の動作により、被取付部１３０に取付けられた下地基板１００の主面１０１が融液１５２中を潜り、下地基板１００の主面１０１上に薄板材料が付着する。下地基板１００の主面１０１上に付着した薄板材料の結晶が成長することにより、下地基板１００の主面１０１上に薄板が形成される。
【００４０】
主アーム１１２および副アーム１１５の旋回動作は、図示しない駆動装置により行なわれる。駆動装置としては、たとえば、サーボモータによるモーションコントロールを用いる。モーションコントローラに動作プログラムを予め転送しておくことで、動作開始指令にしたがって、主アーム１１２の旋回動作と副アーム１１５の旋回動作とが同期するようにサーボモータを動作させることができる。
【００４１】
なお、支持機構１１０の構成は上記に限られず、下地基板１００の主面を融液１５２に浸けて、下地基板１００の主面に薄板を形成できる構成を有するものであればよい。
【００４２】
図２に示すように、薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂは、着脱機構１２０により被取付部１３０から取り外されて第２載置台１５４上に載置される。その際、被取付部１３０に、第１載置台１５３上に載置されている処理前下地基板１００Ａが着脱機構１２０により取付けられることが好ましい。このように被取付部１３０への下地基板１００の着脱を同期して行なうことにより、薄板の生産タクトの短縮を図ることができる。
【００４３】
以下、本実施形態に係る下地基板１００および被取付部１３０の構成について詳細に説明する。
【００４４】
図４は、着脱機構により下地基板を被取付部に取り付ける状態を示す一部断面図である。図５は、下地基板が被取付部に取り付けられる状態を示す斜視図である。図６は、被取付部に下地基板が取り付けられた状態を示す断面図である。
【００４５】
図４に示すように、着脱機構１２０は、第１載置台１５３上に載置された下地基板１００の一側面を押して下地基板１００を被取付部１３０に取り付ける第１押圧部１２１を有する。第１押圧部１２１は、駆動軸１２３の先端に接続されている。
【００４６】
図５，６に示すように、下地基板１００は、薄板が形成される主面１０１とは反対側に、被取付部１３０と当接する当接面１０２を有する。下地基板１００は、当接面１０２の一部から突出した係止部１０３を有する。係止部１０３は、下地基板１００の互いに対向する側面に直交する方向に延在している。
【００４７】
被取付部１３０は、副アーム１１５と接続されている側とは反対側に、下地基板１００と当接する当接面１３１を有する。被取付部１３０は、当接面１３１と繋がった溝状の被係止部１３２を有する。被係止部１３２は、被取付部１３０の互いに対向する側面に直交する方向に延在している。
【００４８】
下地基板１００の当接面１０２と被取付部１３０の当接面１３１とが当接した状態で下地基板１００の係止部１０３と被取付部１３０の被係止部１３２とが係合することにより、下地基板１００が被取付部１３０に取り付けられる。このように、下地基板１００が被取付部１３０に取り付けられることにより、上述の支持機構１１０の一連の動作中に下地基板１００が被取付部１３０から脱落することを防止できる。
【００４９】
図６に示すように、下地基板１００の係止部１０３の大きさは、被取付部１３０の被係止部１３２の大きさより僅かに小さい。この大きさの違いにより、下地基板１００と被取付部１３０との間に遊びが設けられる。
【００５０】
遊びが設けられることにより、下地基板１００を被取付部１３０に取り付ける際の下地基板１００と被取付部１３０との相対的な位置精度を緩和することができる。遊びの大きさは、小さすぎると下地基板１００と被取付部１３０との取り付けが困難になり、大きすぎると被取付部１３０への下地基板１００の取り付けが緩くなり被取付部１３０から下地基板１００が脱落する可能性があるため、適宜設定される。
【００５１】
なお、下地基板１００の被取付部１３０への取付形態は、上記に限られず、たとえば、下地基板１００の当接面１０２を被取付部１３０の当接面１３１に設けられた吸着部により吸着することにより、下地基板１００を被取付部１３０に取り付けるようにしてもよい。このようにした場合にも、着脱機構１２０の第１押圧部１２１が、処理後下地基板１００Ｂの一側面を押して支持機構１１０から処理後下地基板１００Ｂを取り外すことができる。
【００５２】
以下、着脱機構１２０の構成について詳細に説明する。
図７は、着脱機構の構成を示す斜視図である。図７に示すように、着脱機構１２０は、伸縮および回転可能な駆動軸１２３を有している。駆動軸１２３の一方の端部には、駆動軸１２３を駆動する駆動源が接続されている。
【００５３】
駆動軸１２３の他方の端部には、駆動軸１２３に直交する方向に延在する第１偏芯軸１２４が接続されている。第１偏芯軸１２４の先端に第１押圧部１２１が接続されている。また、駆動軸１２３には、第１偏芯軸１２４と所定の間隔をおいて第２偏芯軸１２５が接続されている。第２偏芯軸１２５は、第１偏芯軸１２４と対向するように設けられている。第２偏芯軸１２５の先端に第２押圧部１２２が接続されている。第２押圧部１２２は、第１偏芯軸１２４を間に挟んで第１押圧部１２１と対向するように設けられている。
【００５４】
駆動軸１２３は、矢印１６０で示す軸方向に伸縮可能である。また、駆動軸１２３は、駆動軸１２３中心に回動可能である。駆動軸１２３の矢印１６０で示す方向の伸縮に伴って、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が矢印１６０で示す方向に移動する。また、駆動軸１２３の回動に伴って、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が矢印１６１で示す方向に旋回する。
【００５５】
第１押圧部１２１は、薄板が形成された処理後下地基板１００Ｂを被取付部１３０から取り外す際に、処理後下地基板１００Ｂの一側面を押圧する。第２押圧部１２２は、薄板が形成されていない処理前下地基板１００Ａを被取付部１３０に取り付ける際に、処理前下地基板１００Ａの一側面を押圧する。
【００５６】
具体的には、まず、着脱機構１２０においては、図７の実線で示すように、駆動軸１２３が縮んだ状態で第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が下降している。この状態から、駆動軸１２３が伸びることにより、第１押圧部１２１は処理後下地基板１００Ｂの一側面を押圧し、第２押圧部１２２は処理前下地基板１００Ａの一側面を押圧する。このように、処理後下地基板１００Ｂの取り外しと、処理前下地基板１００Ａの取り付けとが同期して行なわれる。なお、図７においては、簡単のため、処理前下地基板１００Ａを図示していない。
【００５７】
次に、駆動軸１２３が回動して第１押圧部１２１および第２押圧部１２２を上昇させる。その後、駆動軸１２３が元の長さまで縮むことにより着脱機構１２０は図７の二点鎖線で示す状態になる。このように、第１押圧部１２１が処理前下地基板１００Ａより上方まで上昇した後に元の位置まで戻ることにより、第１押圧部１２１と処理前下地基板１００Ａとが干渉することを防止できる。
【００５８】
または、第１押圧部１２１と処理前下地基板１００Ａとが干渉しない範囲で駆動軸１２３が縮んだ後、駆動軸１２３が回動して第１押圧部１２１および第２押圧部１２２を上昇させて、さらにその後、駆動軸１２３が元の長さまで縮むようにしてもよい。
【００５９】
この場合、第１押圧部１２１と処理後下地基板１００Ｂ、および、第２押圧部１２２と処理前下地基板１００Ａがそれぞれ接した状態のまま、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２が旋回して摺動することを防止できる。その結果、第１押圧部１２１、第２押圧部１２２および下地基板１００が摩耗すること、または、処理後下地基板１００Ｂに形成された薄板にキズが付くことなどを抑制することができる。
【００６０】
その後、駆動軸１２３が回動して第１押圧部１２１および第２押圧部１２２を下降させることにより、第１押圧部１２１および第２押圧部１２２は元の状態に戻る。この一連の動作を繰り返すことにより、複数の下地基板１００を支持機構１１０に順次支持させることができる。
【００６１】
第２載置台１５４上に載置された処理後下地基板１００Ｂは、図示しない基板搬出機構によりチャンバー１５０外に搬出される。チャンバー１５０外に搬出された処理後下地基板１００Ｂの主面１０１から薄板が取り外される。得られた薄板は、必要に応じて検査および切断された後、半導体などが形成される基板として使用される。薄板が取り外された下地基板１００は、クリーニングされた後、検査されて、良品のみ再使用される。
【００６２】
以下、本実施形態に係る清掃機構について詳細に説明する。
図８は、本実施形態に係る清掃機構の構成を示す一部側面図である。上述の通り、被取付部１３０には下地基板１００が繰り返し取り付けられる。被取付部１３０の当接面１３１上に融液が固まった固着片または薄板の破片などの異物片が付着している場合、その異物片が着脱機構１２０による下地基板１００の着脱の障害となることがある。
【００６３】
そのため、本実施形態に係る薄板製造装置１は、着脱機構１２０による処理後下地基板１００Ｂの取り外しと処理前下地基板１００Ａの取り付けとの間に被取付部１３０を清掃する清掃機構を備えている。具体的には、清掃機構は、被取付部１３０の当接面１３１を清掃する。なお、図１〜４，７においては、清掃機構は図示していない。
【００６４】
図８に示すように、本実施形態においては、清掃機構は、着脱機構１２０の一部である第１押圧部１２１に設けられている。また、清掃機構は、被取付部１３０の当接面１３１と摺動して被取付部１３０を清掃する摺動部１２６を有する。具体的には、摺動部１２６は、ブラシまたはフェルトである。摺動部１２６は、当接面１３１上の全面と摺動可能な大きさであることが好ましい。
【００６５】
このように、第１押圧部１２１に摺動部１２６を設けることにより、処理後下地基板１００Ｂの着脱機構１２０による取り外しに連動して、清掃機構により被取付部１３０を清掃することができる。
【００６６】
また、本実施形態の着脱機構１２０では第１押圧部１２１と第２押圧部１２２とが同時に動作するため、処理後下地基板１００Ｂの着脱機構１２０による取り外しと、処理前下地基板１００Ａの着脱機構１２０による取り付けと、清掃機構による被取付部１３０の清掃とを同期して行なうことができる。
【００６７】
その結果、被取付部１３０から処理後下地基板１００Ｂを取り外しつつ、ブラシまたはフェルトで当接面１３１を擦って当接面１３１から異物片を除去し、さらに当接面１３１が清掃された直後の被取付部１３０に処理前下地基板１００Ａを取り付けることができる。
【００６８】
このようにすることにより、清掃機構を設けることによって薄板の製造タクトが長くなることを抑制することができる。また、清掃機構により清掃された当接面１３１に再び異物片が付着する前に処理前下地基板１００Ａを被取付部１３０に取り付けることが容易になる。さらに、清掃機構を動作させるための駆動装置を着脱機構と兼用できるため、薄板製造装置１の構成を簡便にして装置コストの低減を図ることができる。
【００６９】
ただし、清掃機構は必ずしも着脱機構１２０の一部に設けられる必要はなく、独立した別の機構であってもよい。たとえば、独立して設けられた清掃機構と着脱機構１２０を同期して作動させる制御部が設けられていてもよい。
【００７０】
また、摺動部１２６はブラシまたはフェルトに限られず、被取付部１３０の当接面１３１と摺動することにより当接面１３１から異物片を除去可能であり、かつ、当接面１３１と摺動することにより当接面１３１を摩耗させないものであることが好ましい。
【００７１】
上記の構成により、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００７２】
以下、本発明の実施形態２に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る薄板製造装置は、清掃機構の構成のみ実施形態１に係る薄板製造装置１と異なるため、清掃機構以外の構成については説明を繰り返さない。
【００７３】
(実施形態２)
図９は、本発明の実施形態２に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。図９に示すように、本発明の実施形態２に係る薄板製造装置の清掃機構は被取付部１３０にガスを噴き付ける噴付部２２７を有する。噴付部２２７は、本実施形態に係る着脱機構２２０の第１押圧部２２１に設けられている。
【００７４】
具体的には、噴付部２２７としてガスを噴出するノズルが第１押圧部２２１に形成されている。噴付部２２７は、ガスが供給される配管２２８と接続されている。配管２２８は、第１押圧部２２１の側部を通ってチャンバー１５０の外に引出されている。配管２２８は、フレキシブル配管であり、着脱機構２２０の駆動軸１２３に沿って配置され、着脱機構２２０の動作に追従できるように接続されている。
【００７５】
チャンバー１５０の外部に配置されている図示しないガス供給源から供給されたガスは、配管２２８内を通過して噴付部２２７から矢印２２６で示す方向に噴き出して、被取付部１３０の当接面１３１上に噴き付けられる。噴付部２２７は、当接面１３１上の全面にガスを噴き付け可能な大きさであることが好ましい。
【００７６】
被取付部１３０の当接面１３１上にガスが噴き付けられることにより、当接面１３１から異物片を除去することができる。融液が固まった固着片または薄板の破片などの異物片は、重量が軽いためガスを噴き付けることにより当接面１３１上から容易に除去することができる。
【００７７】
本実施形態においては、噴付部２２７から噴き付けられるガスは不活性ガスである。上述のように、チャンバー１５０内にはアルゴンなどを主成分とする不活性ガスが充填されていることが好ましい。
【００７８】
よって、噴付部２２７から噴き付けられるガスも不活性ガスであることが好ましい。より好ましくは、チャンバー１５０内に充填されている不活性ガスと同一の成分の不活性ガスを噴付部２２７から噴き付ける。なお、不活性ガスとして、アルゴンより低価格で融液との反応性が低い窒素ガスを用いていもよい。
【００７９】
本実施形態においては、噴付部２２７は、処理後下地基板１００Ｂを着脱機構２２０が支持機構１１０の被取付部１３０から取り外している間のみガスを噴き付ける。その他のときは、噴付部２２７からのガスの噴き付けが停止している。具体的には、第１押圧部２２１が処理後下地基板１００Ｂの一側面を押圧している間のみ噴付部２２７からガスが噴き付けられている。
【００８０】
このようにすることにより、清掃機構により消費されるガス量を低減して薄板の製造コストを低減することができる。また、チャンバー１５０内のガス成分と噴付部２２７から噴き付けられるガスの成分とが異なる場合、チャンバー１５０内のガス成分が変化して製造される薄板の品質がばらつくことを抑制できる。
【００８１】
本実施形態に係る薄板製造装置においても、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００８２】
以下、本発明の実施形態３に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る薄板製造装置は、配管の構成のみ実施形態２に係る薄板製造装置と異なるため、配管以外の構成については説明を繰り返さない。
【００８３】
(実施形態３)
図１０は、本発明の実施形態３に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。図１０に示すように、本発明の実施形態３に係る薄板製造装置の清掃機構は被取付部１３０にガスを噴き付ける噴付部３２７を有する。噴付部３２７は、本実施形態に係る着脱機構３２０の第１押圧部３２１に設けられている。
【００８４】
具体的には、噴付部３２７としてガスを噴出するノズルが第１押圧部３２１に形成されている。噴付部３２７は、ガスが供給される配管３２８と接続されている。配管３２８は、第１押圧部３２１の内部を通ってチャンバー１５０の外に引出されている。配管３２８は、着脱機構３２０の駆動軸１２３の内部に配置され、着脱機構３２０の動作に追従できるように接続されている。
【００８５】
チャンバー１５０の外部に配置されている図示しないガス供給源から供給されたガスは、配管３２８内を通過して噴付部３２７から矢印３２６で示す方向に噴き出して、被取付部１３０の当接面１３１上に噴き付けられる。噴付部３２７は、当接面１３１上の全面にガスを噴き付け可能な大きさであることが好ましい。
【００８６】
本実施形態においては、実施形態２の配管２２８のようにフレキシブル配管を用いる必要性がない。チャンバー１５０内は高温雰囲気であるため、高温雰囲気下に配管２２８が長期間曝された場合、配管２２８が劣化する可能性がある。また、配管２２８を着脱機構２２０の動作に追従させることにより、配管２２８が繰り返し曲げられて劣化する可能性がある。
【００８７】
本実施形態の配管３２８においては、駆動軸１２３内に配置されているため熱の影響を受けにくく、着脱機構３２０の動作によって繰り返し曲げられることがないため、経年的な劣化を抑制することができる。
【００８８】
ただし、配管３２８は全体が駆動軸１２３内に配置されている場合に限られず、配管３２８の少なくとも一部が駆動軸１２３内に配置されていればよい。この場合、配管３２８において駆動軸１２３の外側に配置されている部分は、駆動軸１２３に沿うように配置されている。
【００８９】
本実施形態に係る薄板製造装置においても、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００９０】
以下、本発明の実施形態４に係る薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る薄板製造装置は、噴付部の構成のみ実施形態２，３に係る薄板製造装置と異なるため、噴付部以外の構成については説明を繰り返さない。
【００９１】
(実施形態４)
図１１は、本発明の実施形態４に係る薄板製造装置の構成を示す一部側面図である。図１１に示すように、本発明の実施形態４に係る薄板製造装置の清掃機構は被取付部１３０にガスを噴き付ける噴付部４２７を有する。噴付部４２７は、本実施形態に係る着脱機構４２０の第１押圧部４２１に設けられている。
【００９２】
本実施形態に係る清掃機構は複数の噴付部４２７を有する。具体的には、第１押圧部４２１には同じ大きさの複数のノズルが形成されている。複数のノズルは、ガス供給源と繋がっている図示しない１つの配管に接続されている。噴付部４２７は、当接面１３１上の全面にガスを噴き付け可能な大きさであることが好ましい。
【００９３】
清掃機構が複数の噴付部４２７を有することにより、効率的かつ均一に当接面１３１上にガスを噴き付けることができる。被取付部１３０の当接面１３１上にガスが噴き付けられることにより、当接面１３１から異物片を除去される。
【００９４】
噴付部４２７は、被取付部１３０に噴き付けられたガスが坩堝１５１内の融液１５２の液面に向かわない方向にガスを噴き付ける。図１１においては、矢印４２６で示す方向にガスを噴き付ける。図１１において、右下側に坩堝１５１が配置されている。
【００９５】
このようにすることにより、被取付部１３０から除去された異物片は坩堝１５１から遠ざかる方向に吹き飛ばされるため、異物片が坩堝１５１内に落下することを抑制できる。よって、異物片が融液１５２に混入して、下地基板１００の主面１０１上に形成される薄板の品質が劣化することを抑制できる。
【００９６】
本実施形態に係る薄板製造装置においても、下地基板１００を確実に支持して、安定して複数の薄板を形成することができる。
【００９７】
なお、上記の実施形態において組合せ可能な構成については適宜組合わせることが当然に想定されている。また、噴付部の代わりに吸引部により異物片を除去するようにしてもよい。
【００９８】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９９】
１ 薄板製造装置、１００ 下地基板、１００Ａ 処理前下地基板、１００Ｂ 処理後下地基板、１０１ 主面、１０２，１３１ 当接面、１０３ 係止部、１１０ 支持機構、１１１ バランサー、１１２ 主アーム、１１３ 主回転軸、１１４ 副回転軸、１１５ 副アーム、１２０，２２０，３２０，４２０ 着脱機構、１２１，２２１，３２１，４２１ 第１押圧部、１２２ 第２押圧部、１２３ 駆動軸、１２４ 第１偏芯軸、１２５ 第２偏芯軸、１２６ 摺動部、１３０ 被取付部、１３２ 被係止部、１５０ チャンバー、１５１ 坩堝、１５２ 融液、１５３ 第１載置台，１５４ 第２載置台、１５５ 搬入口、１５６ 搬出口、２２７，３２７，４２７ 噴付部、２２８，３２８ 配管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造装置であって、
前記下地基板が取り付けられる被取付部を有し、前記下地基板を着脱可能にかつ前記主面が前記融液中を潜るように前記下地基板を支持する支持機構と、
前記主面上に薄板が形成されていない処理前下地基板を前記支持機構に取り付け、かつ、前記主面上に薄板が形成された処理後下地基板を前記支持機構から取り外す着脱機構と、
前記着脱機構による前記処理後下地基板の取り外しと前記処理前下地基板の取り付けとの間に前記被取付部を清掃する清掃機構と
を備える、薄板製造装置。
【請求項２】
前記清掃機構が前記着脱機構の一部に設けられている、請求項１に記載の薄板製造装置。
【請求項３】
前記処理後下地基板の前記着脱機構による取り外しに連動して、前記清掃機構により前記被取付部が清掃される、請求項１または２に記載の薄板製造装置。
【請求項４】
前記処理後下地基板の前記着脱機構による取り外しと、前記処理前下地基板の前記着脱機構による取り付けと、前記清掃機構による前記被取付部の清掃とが同期して行なわれる、請求項１から３のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項５】
前記着脱機構は、前記処理後下地基板の一側面を押して前記支持機構から前記処理後下地基板を取り外す押圧部を有する、請求項１から４のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項６】
前記清掃機構が前記押圧部に設けられている、請求項５に記載の薄板製造装置。
【請求項７】
前記清掃機構が、前記被取付部と摺動して前記被取付部を清掃する摺動部を有する、請求項１から６のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項８】
前記摺動部がブラシまたはフェルトである、請求項７に記載の薄板製造装置。
【請求項９】
前記清掃機構が、前記被取付部にガスを噴き付ける噴付部を有する、請求項５または６に記載の薄板製造装置。
【請求項１０】
前記噴付部は、前記被取付部に噴き付けられたガスが前記融液の液面に向かわない方向に前記ガスを噴き付ける、請求項９に記載の薄板製造装置。
【請求項１１】
前記噴付部は、前記処理後下地基板を前記着脱機構が前記支持機構から取り外している間のみ前記ガスを噴き付ける、請求項９または１０に記載の薄板製造装置。
【請求項１２】
前記支持機構と前記着脱機構と前記清掃機構とが内部に配置されるチャンバーを備え、
前記噴付部は、前記ガスが供給される配管と接続され、
前記配管は、前記押圧部の内部または側部を通って前記チャンバー外に引出されている、請求項９から１１のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項１３】
前記ガスが不活性ガスである、請求項９から１２のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項１４】
前記ガスが、アルゴンおよび窒素のいずれかを主成分とする不活性ガスである、請求項１３に記載の薄板製造装置。
【請求項１５】
前記清掃機構が、複数の噴付部を有する、請求項９から１４のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項１６】
複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造方法であって、
薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構の被取付部に取付けて支持させる取付工程と、
前記支持機構により前記処理前下地基板の前記主面を前記融液中に潜らせて、前記主面上に薄板を形成する薄板形成工程と、
薄板が形成された処理後下地基板を前記支持機構から取り外す取外し工程と、
前記被取付部を清掃する清掃工程と
を備え、
前記取付工程と前記取外し工程と前記清掃工程とが同期して行なわれる、薄板製造方法。
【請求項１】
複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造装置であって、
前記下地基板が取り付けられる被取付部を有し、前記下地基板を着脱可能にかつ前記主面が前記融液中を潜るように前記下地基板を支持する支持機構と、
前記主面上に薄板が形成されていない処理前下地基板を前記支持機構に取り付け、かつ、前記主面上に薄板が形成された処理後下地基板を前記支持機構から取り外す着脱機構と、
前記着脱機構による前記処理後下地基板の取り外しと前記処理前下地基板の取り付けとの間に前記被取付部を清掃する清掃機構と
を備える、薄板製造装置。
【請求項２】
前記清掃機構が前記着脱機構の一部に設けられている、請求項１に記載の薄板製造装置。
【請求項３】
前記処理後下地基板の前記着脱機構による取り外しに連動して、前記清掃機構により前記被取付部が清掃される、請求項１または２に記載の薄板製造装置。
【請求項４】
前記処理後下地基板の前記着脱機構による取り外しと、前記処理前下地基板の前記着脱機構による取り付けと、前記清掃機構による前記被取付部の清掃とが同期して行なわれる、請求項１から３のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項５】
前記着脱機構は、前記処理後下地基板の一側面を押して前記支持機構から前記処理後下地基板を取り外す押圧部を有する、請求項１から４のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項６】
前記清掃機構が前記押圧部に設けられている、請求項５に記載の薄板製造装置。
【請求項７】
前記清掃機構が、前記被取付部と摺動して前記被取付部を清掃する摺動部を有する、請求項１から６のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項８】
前記摺動部がブラシまたはフェルトである、請求項７に記載の薄板製造装置。
【請求項９】
前記清掃機構が、前記被取付部にガスを噴き付ける噴付部を有する、請求項５または６に記載の薄板製造装置。
【請求項１０】
前記噴付部は、前記被取付部に噴き付けられたガスが前記融液の液面に向かわない方向に前記ガスを噴き付ける、請求項９に記載の薄板製造装置。
【請求項１１】
前記噴付部は、前記処理後下地基板を前記着脱機構が前記支持機構から取り外している間のみ前記ガスを噴き付ける、請求項９または１０に記載の薄板製造装置。
【請求項１２】
前記支持機構と前記着脱機構と前記清掃機構とが内部に配置されるチャンバーを備え、
前記噴付部は、前記ガスが供給される配管と接続され、
前記配管は、前記押圧部の内部または側部を通って前記チャンバー外に引出されている、請求項９から１１のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項１３】
前記ガスが不活性ガスである、請求項９から１２のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項１４】
前記ガスが、アルゴンおよび窒素のいずれかを主成分とする不活性ガスである、請求項１３に記載の薄板製造装置。
【請求項１５】
前記清掃機構が、複数の噴付部を有する、請求項９から１４のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項１６】
複数の下地基板の主面を薄板の材料の融液に順次浸けることにより複数の薄板を形成する薄板製造方法であって、
薄板が形成されていない処理前下地基板を支持機構の被取付部に取付けて支持させる取付工程と、
前記支持機構により前記処理前下地基板の前記主面を前記融液中に潜らせて、前記主面上に薄板を形成する薄板形成工程と、
薄板が形成された処理後下地基板を前記支持機構から取り外す取外し工程と、
前記被取付部を清掃する清掃工程と
を備え、
前記取付工程と前記取外し工程と前記清掃工程とが同期して行なわれる、薄板製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４０８９６（Ｐ２０１２−２４０８９６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４６５５（Ｐ２０１１−１１４６５５）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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