(57)【要約】 【課題】  コンパクトで品質に優れる析出板を得ることができる析出板製造装置を提供する。【解決手段】  析出板製造装置２０は、半導体材料の融液２１を貯留する坩堝２２と、坩堝２２および融液２１を加熱する加熱手段２３と、坩堝２２を収容する処理室２４と、処理室２４の同じ側にそれぞれ連結され且つ略並行に設けられて処理室内へ搬入するための冷却体２５を収容する冷却体搬入準備室２６および処理室外へ搬出するための冷却体２５を収容する冷却体搬出準備室２７と、冷却体２５を装置内で搬送する搬送手段２９と、冷却体２２を融液２１に浸漬し引上げる浸漬手段３０と、半導体材料を坩堝２２内へ補充する材料補充手段３１とを含んで構成される。【選択図】      図１
2006151768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料または半導体材料の融液に冷却体を浸漬し引上げて冷却体の表面に金属材料または半導体材料の析出板を製造する析出板製造装置において、
金属材料または半導体材料の融液を貯留する容器と、
容器および容器内の金属材料または半導体材料を加熱する加熱手段と、
容器を内部空間に収容する処理室と、
処理室に連結され、処理室内へ搬入するための冷却体を収容する冷却体搬入準備室と、
処理室に連結され、処理室外へ搬出するための冷却体を収容する冷却体搬出準備室と、
冷却体を外部空間から冷却体搬入準備室および処理室へ搬入するとともに、冷却体を処理室から冷却体搬出準備室および外部空間へ搬出する搬送手段と、
冷却体を容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬し引上げる浸漬手段と、
溶融される前の金属材料または半導体材料を容器内へ補充する材料補充手段とを含むことを特徴とする析出板製造装置。
【請求項２】
冷却体搬入準備室と冷却体搬出準備室とは、
処理室の同じ側に連結され、略並行に設けられることを特徴とする請求項１記載の析出板製造装置。
【請求項３】
冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室は、処理室との連結部およびその反対側の外部空間に臨む部位とにそれぞれ開閉自在のゲートバルブを備え、
冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室には、処理室および外部空間と冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室との間で冷却体を受渡す冷却体受渡手段が設けられ、
冷却体受渡手段の受渡し動作が、ゲートバルブの開閉動作に同期するように、冷却体受渡手段の動作を制御する冷却体受渡動作制御手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の析出板製造装置。
【請求項４】
少なくとも冷却体搬出準備室に設けられる冷却体受渡手段には、
冷却体から剥離して落下する析出板または析出板の一部を受容する落下物受容手段が設けられることを特徴とする請求項３記載の析出板製造装置。
【請求項５】
搬送手段は、
処理室内において複数の冷却体を保持し、鉛直方向に搬送することができるスタック搬送手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の析出板製造装置。
【請求項６】
材料補充手段は、
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体から離脱する析出板または析出板の一部を受容する析出板受容体と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物の体積または重量を検出する堆積物検出手段と、
堆積物検出手段の検出出力に応じ、金属材料または半導体材料の補充量を算出する材料補充量算出手段と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物を容器内へ再投入する再投入手段と、
材料補充量算出手段の算出結果に応じて金属材料または半導体材料を容器へ投入する材料投入手段とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の析出板製造装置。
【請求項７】
材料補充手段は、
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体から離脱する析出板または析出板の一部を受容する析出板受容体と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物の体積または重量を検出する堆積物検出手段と、
浸漬手段により容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に冷却体が浸漬される回数を検出する浸漬回数検出手段と、
堆積物検出手段および浸漬回数検出手段の検出出力に応じ、金属材料または半導体材料の補充量を算出する材料補充量算出手段と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物を容器内へ再投入する再投入手段と、
材料補充量算出手段の算出結果に応じて金属材料または半導体材料を容器へ投入する材料投入手段とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の析出板製造装置。
【請求項８】
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液の液面高さを検出する湯面高さ検出手段をさらに含み、
材料補充手段は、
湯面高さ検出手段の検出出力に応じ、湯面高さが最も高い位置に金属材料または半導体材料を投入するように材料投入手段の動作を制御する材料投入位置制御手段を備えることを特徴とする請求項６または７記載の析出板製造装置。
【請求項９】
冷却体の厚みを測定する冷却体厚み測定手段を含み、
冷却体厚み測定手段の検出出力に応じ、浸漬手段が冷却体を容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬させる軌道を制御する浸漬軌道制御手段を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の析出板製造装置。
【請求項１０】
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液の液面高さを検出する湯面高さ検出手段をさらに含み、
湯面高さ検出手段および冷却体厚み測定手段の検出出力に応じ、浸漬手段が冷却体を容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬させる軌道を制御する浸漬軌道制御手段とを含むことを特徴とする請求項９に記載の析出板製造装置。
【請求項１１】
加熱手段は、
高周波誘導加熱コイルと高周波電源とを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の析出板製造装置。
【請求項１２】
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に形成される析出板を加熱する析出板加熱手段を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の析出板製造装置。
【請求項１３】
浸漬手段が、
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に形成される析出板を、容器および／または融液の上方に位置するように移動させることによって輻射熱で加熱することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の析出板製造装置。
【請求項１４】
冷却体がカーボン製であり、
浸漬手段が、
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に形成される析出板を、高周波誘導加熱コイルと高周波電源とによって形成される交番磁界中へ移動させることによって加熱することを特徴とする請求項１１記載の析出板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料または半導体材料の融液から析出板を製造する析出板製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する負荷を軽減するべく、化石燃料を用いる火力発電以外の、風力発電、波力発電などの発電方法が種々試みられている。なかでも最も注目され、実用化の先端に位置付けられているのが太陽電池による発電であり、この太陽電池には、その素材として多結晶シリコンウエハが用いられている。
【０００３】
太陽電池に用いられる多結晶シリコンウエハの代表的な製造方法の１つは、不活性ガス雰囲気中でリン（Ｐ）またはボロン（Ｂ）等のドーパントを添加した高純度シリコンを坩堝中で加熱溶融させ、この融液を鋳型に流し込んで冷却し、得られた多結晶シリコンのインゴットをバンドソー等で小さなブロックに切断し、さらにワイヤーソー等でスライス加工してシリコンウエハとするものである。
【０００４】
このような製造方法では、多結晶シリコンインゴットを得るための鋳造工程に加え、ウエハ外形ブロックサイズに切断する工程と、ウエハ厚さにスライス加工する工程、さらに洗浄工程、乾燥工程等の複雑多岐にわたる工程が必要である。また、厚さ０．３ｍｍのウエハを得るべくスライス加工する際に、０．２〜０．３ｍｍの切り代が、切断粉として失われてしまうので、シリコン材料の利用効率、すなわち歩留が悪く、太陽電池の製造コスト低減を図る上で大きな障害となっている。
【０００５】
このような問題を解決する先行技術として、シリコン融液からシート状のシリコンを直接引出し、スライス工程を必要としないシリコンリボン法が提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。この先行技術に開示される方法では、表面にカーボンネットを巻付けた回転体をシリコン融液に接触させ、前記回転体を冷却することによって、カーボンネット上でシリコンの結晶化が始まり、回転体の回転に同期してカーボンネットを引出すとカーボンネット上に成長した固体シリコンを種としてシリコンリボンが連続的に引出されるので、スライス加工によらずシリコンウエハを得ることができる。
【０００６】
しかしながら、円筒形状の回転冷却体を利用する方法では、円筒の外周に沿ってシリコンが凝固成長するので、成長したシリコンは円筒に沿って曲がった形状に形成される。太陽電池の製造工程では、スクリーン印刷による電極形成工程等が含まれるので、シリコン基板の形状が曲がっていると、印刷時に割れる可能性が高く、工程歩留低下の原因になるという問題がある。
【０００７】
また溶融シリコンから薄板状のシリコンウエハを直接製作する方法として、平坦な薄板生成面を有する冷却体を、回転ドラム方式の動作機構によりシリコン融液中に一定時間浸漬させ、冷却体の薄板生成面に沿って成長した薄板状のシリコンウエハを形成する方法が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００８】
しかしながら、回転ドラム方式の動作機構によって一定速度で冷却体を回転移動させる方法では、薄板生成面の中央部と前後部分とで融液に浸漬している時間の差異が生じる。薄板状のシリコンウエハの厚さは、融液に浸漬した時間に依存し、浸漬時間の長いほど結晶が成長して厚くなるので、薄板生成面における浸漬時間の差異に起因して形成される薄板状シリコンウエハの厚さが一定にならず、品質上の問題が発生する。
【０００９】
また溶融シリコンから薄板状のシリコンウエハを直接製作する他の方法として、薄板状の冷却基板を用い、冷却基板を坩堝内に貯留されるシリコン融液に浸漬し、冷却基板の表面上に多結晶シリコンウエハを析出させて生成する析出板製造装置および方法が提案されている（特許文献４参照）。
【００１０】
図１３は、従来の析出板製造装置１の概要を示す図である。図１３を参照して従来の析出板製造装置１について説明する。従来の析出板製造装置１は、冷却基板２が矢符３にて示す水平方向と矢符４にて示す鉛直方向との２方向に移動できる構成を有する。
【００１１】
析出板製造装置１は、冷却基板搬送手段５を備える。冷却基板搬送手段５は、水平搬送手段６と鉛直搬送手段７とを含む。水平搬送手段６は、水平方向３に延びる水平移動軸８と、冷却基板２を着脱自在に保持することができ、かつ水平移動軸８に移動可能に装着される冷却基板保持部９とを含む。水平移動軸８は、たとえばリニアレールであり、冷却基板保持部９が水平移動軸８に装着される部分に設けられる不図示の水平移動用モータによって、冷却基板保持部９に保持される冷却基板２が、水平方向３に自在に移動することが可能である。
【００１２】
水平移動軸８は、その両端部において鉛直搬送手段７に装着される。鉛直搬送手段７は、鉛直方向４に延びる鉛直移動軸１０と、鉛直移動軸１０に移動自在に装着される鉛直移動用モータ１１とを含む。水平移動軸８は、鉛直移動用モータ１１の保持部分に装着される。鉛直移動軸１０を、たとえばラックとし、鉛直移動用モータ１１をたとえばラックに噛合するピニオンを備える構成とすることによって、鉛直移動用モータ１１自体を鉛直移動軸１０に沿って移動させることができる。鉛直移動用モータ１１の鉛直方向４への移動に伴って、鉛直移動用モータ１１の保持部分に装着される水平移動軸８および水平移動軸８に装着される冷却基板保持部９、さらには冷却基板保持部９に保持される冷却基板２が、鉛直方向４に移動することができる。
【００１３】
このような水平搬送手段６と鉛直搬送手段７とによって、冷却基板２が、水平移動軸８と鉛直移動軸１０とによって規定される平面内を、自在に移動することが可能である。なお、水平搬送手段６および鉛直搬送手段７は、ボールネジなどの機構として構成されても良い。
【００１４】
水平移動軸８の下方には、シリコン融液１２を貯留するための坩堝１３と、坩堝１３およびシリコン融液１２を加熱するための加熱手段１４が設けられる。シリコン融液１２の上方には、水平搬送手段６をシリコン融液１２の熱から保護するための熱遮蔽手段１５が配置されている。この熱遮蔽手段１５には、水冷金属板、耐熱性素材からなる断熱板などの断熱性に富む装置、部材等が用いられる。この熱遮蔽手段１５を設けることによって、水平搬送手段６の熱破壊、また熱膨張による水平移動軸８の直線性劣化に起因する精度損失を回避することが可能になる。
【００１５】
次に、析出板製造装置１を用いてシリコン融液１２からシリコン多結晶薄板１６を製造する方法について例示する。まずシリコン融液１２から離れた位置で、冷却基板２を冷却基板保持部９に保持させる。次に、水平搬送手段６を駆動させて、冷却基板２をシリコン融液１２の直上まで搬送し、水平搬送手段６および鉛直搬送手段７をそれぞれ駆動させることによって、冷却基板２に任意の軌道を与え、冷却基板２をシリコン融液１２に浸漬させる。続いて鉛直搬送手段７を動作させてシリコン融液１２から基板２を引上げることによって、冷却基板２上にシリコン多結晶薄板１６を析出成長させる。
【００１６】
また、冷却基板２をシリコン融液１２から引上げた後、水平搬送手段６および鉛直搬送手段７をそれぞれ動作させて、シリコン多結晶薄板１６が析出成長された冷却基板２を、シリコン融液１２から離れた位置まで搬送する。その後、冷却基板保持部９から冷却基板２を取外し、冷却基板２から析出成長したシリコン多結晶薄板１６を得る。
【００１７】
しかしながら、特許文献４に開示される従来の析出板製造装置１においては、以下のような問題がある。シリコン多結晶薄板を得るためのシリコン融液への冷却基板の浸漬方法を開示するけれども、具体的な装置構成が開示されていない。たとえば、シリコン融液を使用する場合、融液の温度が１４００℃以上の高温になるので、大気中では酸化の問題があり、シリコン多結晶薄板を生成するに際しては、生成雰囲気を不活性ガス雰囲気のような特殊な環境化にする必要があるにも関らず、その雰囲気調整の具体的構成が全く開示されていない。
【００１８】
また、冷却基板を、大気中から雰囲気調整されたシリコン多結晶薄板を生成するための処理室内へ搬入または搬出するには、いわゆるロードロック室と呼ばれるような冷却基板の周辺環境を前記処理室内と同一にするための空間（準備室）が別途必要となるにも関らず、そのような構成についても全く開示されていない。また厚さが均一な薄板（析出板）を生成するための浸漬方法における課題および解決手段も開示されていないので、量産装置足るに充分な構成を備えるものとは言い難いという問題がある。
【００１９】
【特許文献１】特開昭６１−２７５１１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２０６７９８号公報
【特許文献３】特開２００２−１７５９９６号公報
【特許文献４】特開２００３−５９８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、コンパクトで品質に優れる析出板を得ることができる析出板製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、金属材料または半導体材料の融液に冷却体を浸漬し引上げて冷却体の表面に金属材料または半導体材料の析出板を製造する析出板製造装置において、
金属材料または半導体材料の融液を貯留する容器と、
容器および容器内の金属材料または半導体材料を加熱する加熱手段と、
容器を内部空間に収容する処理室と、
処理室に連結され、処理室内へ搬入するための冷却体を収容する冷却体搬入準備室と、
処理室に連結され、処理室外へ搬出するための冷却体を収容する冷却体搬出準備室と、
冷却体を外部空間から冷却体搬入準備室および処理室へ搬入するとともに、冷却体を処理室から冷却体搬出準備室および外部空間へ搬出する搬送手段と、
冷却体を容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬し引上げる浸漬手段と、
溶融される前の金属材料または半導体材料を容器内へ補充する材料補充手段とを含むことを特徴とする析出板製造装置である。
【００２２】
また本発明は、冷却体搬入準備室と冷却体搬出準備室とは、処理室の同じ側に連結され、略並行に設けられることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室は、処理室との連結部およびその反対側の外部空間に臨む部位とにそれぞれ開閉自在のゲートバルブを備え、
冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室には、処理室および外部空間と冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室との間で冷却体を受渡す冷却体受渡手段が設けられ、
冷却体受渡手段の受渡し動作が、ゲートバルブの開閉動作に同期するように、冷却体受渡手段の動作を制御する冷却体受渡動作制御手段を含むことを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、少なくとも冷却体搬出準備室に設けられる冷却体受渡手段には、
冷却体から剥離して落下する析出板または析出板の一部を受容する落下物受容手段が設けられることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、搬送手段は、
処理室内において複数の冷却体を保持し、鉛直方向に搬送することができるスタック搬送手段を含むことを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、材料補充手段は、
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体から離脱する析出板または析出板の一部を受容する析出板受容体と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物の体積または重量を検出する堆積物検出手段と、
堆積物検出手段の検出出力に応じ、金属材料または半導体材料の補充量を算出する材料補充量算出手段と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物を容器内へ再投入する再投入手段と、
材料補充量算出手段の算出結果に応じて金属材料または半導体材料を容器へ投入する材料投入手段とを含むことを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、材料補充手段は、
容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体から離脱する析出板または析出板の一部を受容する析出板受容体と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物の体積または重量を検出する堆積物検出手段と、
浸漬手段により容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に冷却体が浸漬される回数を検出する浸漬回数検出手段と、
堆積物検出手段および浸漬回数検出手段の検出出力に応じ、金属材料または半導体材料の補充量を算出する材料補充量算出手段と、
析出板受容体上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物を容器内へ再投入する再投入手段と、
材料補充量算出手段の算出結果に応じて金属材料または半導体材料を容器へ投入する材料投入手段とを含むことを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液の液面高さを検出する湯面高さ検出手段をさらに含み、
材料補充手段は、
湯面高さ検出手段の検出出力に応じ、湯面高さが最も高い位置に金属材料または半導体材料を投入するように材料投入手段の動作を制御する材料投入位置制御手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、冷却体の厚みを測定する冷却体厚み測定手段を含み、
冷却体厚み測定手段の検出出力に応じ、浸漬手段が冷却体を容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬させる軌道を制御する浸漬軌道制御手段を含むことを特徴とする。
【００３０】
また本発明は、容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液の液面高さを検出する湯面高さ検出手段をさらに含み、
湯面高さ検出手段の検出出力に応じ、浸漬手段が冷却体を容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬させる軌道を制御する浸漬軌道制御手段とを含むことを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、加熱手段は、高周波誘導加熱コイルと高周波電源とを含むことを特徴とする。
【００３２】
また本発明は、容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に形成される析出板を加熱する析出板加熱手段を含むことを特徴とする。
【００３３】
また本発明は、浸漬手段が、容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に形成される析出板を、容器および／または融液の上方に位置するように移動させることによって輻射熱で加熱することを特徴とする。
【００３４】
また本発明は、冷却体がカーボン製であり、
浸漬手段が、容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に形成される析出板を、高周波誘導加熱コイルと高周波電源とによって形成される交番磁界中へ移動させることによって加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、品質に優れる析出板を安定して製造することができ、コンパクトな大きさの析出板製造装置が提供される。
【００３６】
また本発明によれば、冷却体搬入準備室と冷却体搬出準備室とは、処理室の同じ側に連結され略並行に設けられるので、装置の設置面積を小さくできるとともに、冷却体の装置への搬入および搬出が同一側から可能となり作業効率を向上することができる。
【００３７】
また本発明によれば、冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室には、処理室との連結部およびその反対側の外部空間に臨む部位とにそれぞれ開閉自在のゲートバルブが備えられ、処理室および外部空間と各準備室との間で冷却体を受渡す冷却体受渡手段が設けられ、冷却体受渡手段の受渡し動作は、ゲートバルブの開閉動作に同期するように制御される。このことによって、冷却体がゲートバルブを通過するとき、スムースに移動可能となり冷却体がゲートバルブ付近で搬送トラブルを起こすことが少なくなる。
【００３８】
また本発明によれば、少なくとも冷却体搬出準備室に設けられる冷却体受渡手段には、冷却体から剥離して落下する析出板または析出板の一部を受容する落下物受容手段が設けられるので、冷却体がゲートバルブを通過するとき、冷却体上に生成された析出板または析出板の一部が落下したとしても、該落下物がゲートバルブ内に混入してゲートバルブの動作に悪影響を与えることを防止できる。
【００３９】
また本発明によれば、搬送手段は、処理室内において複数の冷却体を保持し、鉛直方向に搬送することができるスタック搬送手段を含むので、冷却体搬入準備室および冷却体搬出準備室を処理室と同一雰囲気にするための時間、たとえば窒素または不活性ガス雰囲気にするための置換時間をバッファする手段とすることができ、また装置の小型化を実現することができる。
【００４０】
また本発明によれば、材料補充手段は、析出板受容体に堆積された金属材料または半導体材料の堆積物の体積または重量に応じて、金属材料または半導体材料の補充量を算出する材料補充量算出手段を備えるので、溶融前の金属材料または半導体材料を容器へ投入して補充する材料補充量を常に過不足なく投入することが可能になる。
【００４１】
また本発明によれば、材料補充手段は、析出板受容体に堆積された金属材料または半導体材料の堆積物の体積または重量と、冷却体を容器に貯留される融液中へ浸漬した浸漬回数とに応じて、金属材料または半導体材料の補充量を算出する材料補充量算出手段を備える。このことによって、材料補充量を算出するために容器中の融液の体積または重量等を計測する必要がなく、これらの計測装置を不要にできるので、装置構成を簡素化しそのコストを低減することができる。
【００４２】
また本発明によれば、容器内の融液の液面高さを検出する湯面高さ検出手段をさらに含み、材料補充手段は、湯面高さ検出手段の検出出力に応じ、湯面高さが最も高い位置に金属材料または半導体材料を投入するように制御される。このことによって、材料を補充するとき、金属材料または半導体材料を分散して投入することができるので、材料補充時間を短縮することができ、析出板の生産能力を向上することができる。
【００４３】
また本発明によれば、冷却体の厚みを測定する冷却体厚み測定手段を含み、冷却体厚み測定手段の検出出力に応じ、浸漬手段が冷却体を容器内の融液に浸漬させる軌道、たとえば浸漬深さが制御される。このことによって、冷却体の厚みに応じて、浸漬手段による冷却体の融液への浸漬深さを補正できるので、冷却体の浸漬時間を常に一定にし、冷却体の個体差による析出板の厚さ変動を抑制することができる。
【００４４】
また本発明によれば、湯面高さ検出手段と冷却体厚み測定手段との検出出力に応じて、浸漬手段による冷却体の融液への浸漬深さを補正できるので、一層高い精度で冷却体の個体差による析出板の厚さ変動を抑制することができる。
【００４５】
また本発明によれば、加熱手段は、高周波誘導加熱コイルと高周波電源とを含むので、容器および容器内の金属材料または半導体材料を効率よく加熱溶融することが可能になる。このことによって、材料補充時の生産停止期間を短くすることが可能になり、析出板の生産能力を向上することができる。
【００４６】
また本発明によれば、融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に生成される析出板を加熱する加熱手段が設けられるので、凝固成長した析出板に蓄積された熱応力を緩和することができ、析出板の強度を向上することができる。
【００４７】
また本発明によれば、浸漬手段が、容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられた冷却体の表面上に生成される析出板を、容器および／または融液の上方に位置するように移動させることによって輻射熱で加熱するように構成されるので、特別な加熱手段を設けることなく結晶成長面を加熱することが可能となり装置コストを低減することができる。
【００４８】
また本発明によれば、浸漬手段が、容器に貯留される金属材料または半導体材料の融液に浸漬後引上げられたカーボン製の冷却体の表面上に生成される析出板を、高周波誘導加熱コイルと高周波電源とによって形成される交番磁界中へ移動させることによって加熱するので、特別な加熱手段を設けることなく、誘導加熱によって結晶成長面を加熱することが可能となり装置コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１は本発明の実施の一形態である析出板製造装置２０の構成を簡略化して示す斜視図であり、図２は図１に示す析出板製造装置２０に備わる搬送手段２９の構成を拡大して示す斜視図である。本実施の形態では、析出板製造装置２０として、半導体材料たとえばシリコンの融液に冷却体２５を浸漬し引上げて冷却体２５の表面に半導体材料の析出板である多結晶シリコンウエハを製造する装置について例示する。  
【００５０】
析出板製造装置２０は、大略、半導体材料の融液２１（以後、単に融液２１と略称することがある）を貯留する容器２２と、容器２２および容器２２内の半導体材料および／または融液２１を加熱する加熱手段２３と、容器２２を内部空間に収容する処理室２４と、処理室２４に連結されて処理室２４内へ搬入するための冷却体２５を収容する冷却体搬入準備室２６と、処理室２４に連結されて処理室２４外へ搬出するための冷却体２５を収容する冷却体搬出準備室２７と、冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７と処理室２４の反対側で連なるように設けられる冷却体搬入搬出台２８と、冷却体２５を外部空間から冷却体搬入準備室２６および処理室２４へ搬入するとともに、冷却体２５を処理室２４から冷却体搬出準備室２７および外部空間へ搬出する搬送手段２９と、冷却体２５を容器２２に貯留される融液２１に浸漬し引上げる浸漬手段３０と、溶融される前の半導体材料を容器２２内へ補充する材料補充手段３１と、各手段および各部の動作を制御する制御装置３２とを含んで構成される。
【００５１】
ここで、析出板製造装置２０の配置に係る方向について定義する。析出板製造装置２０は、水平面に平行な不図示の基台上に設置されるものとし、水平面をＸ−Ｙの２次元平面で表す。冷却体２５を、処理室２４へ搬入し、また処理室２４から搬出するために搬送する方向をＸ方向と呼び、水平面内においてＸ方向に直交する方向をＹ方向と呼ぶ。このＸ−Ｙ２次元平面に垂直な方向、すなわち鉛直方向をＺ方向と呼ぶ。本実施の形態では、鉛直方向であるＺ方向が、冷却体２５を融液２１に対して浸漬し、引上げる方向になる。このＸ−Ｙ−Ｚ方向は、明細書を通じて共通に用いられる。
【００５２】
半導体材料の融液２１を貯留する容器２２は、有底円筒状のカーボン製の坩堝２２である。坩堝２２の周辺を旋回するように内部を水冷された銅製の高周波誘導加熱コイル４１が巻きまわされる。高周波誘導加熱コイル４１は、電源盤３３内に設けられる高周波電源４２に接続される。この高周波誘導加熱コイル４１と高周波電源４２とが加熱手段２３を構成する。また高周波電源４２は、制御装置３２に接続され、坩堝２２内の融液２１の温度を検出する不図示の温度センサの検出出力に応じて、制御装置３２によってｏｎ／ｏｆｆおよび出力制御される。なお、電源盤３３には、高周波電源４２のみでなく、析出板製造装置２０の各部を動作させるための制御装置３２、また各駆動部等に電力供給するための電源も備えられる。
【００５３】
坩堝２２は、高周波誘導加熱コイル４１が高周波電流を通電されることによって発生する交番磁力を受け、誘導電流によってジュール熱を発生し、このジュール熱でカーボン製の坩堝２２自体が加熱され、坩堝２２内に貯留される半導体材料２１を溶解する。
【００５４】
加熱手段として、抵抗体と電源とを含む抵抗加熱方式を使用することも可能であるが、溶解能力、また後述する材料補充などにおける利点を考慮すると高周波誘導加熱が最適である。したがって、容器である坩堝２２は、カーボン製であることが最適であるけれども、金属材料または半導体材料への炭素の混入を避けるために、若干加熱効率が劣る石英製であっても良い。
【００５５】
坩堝２２および坩堝２２の周辺に巻きまわされる高周波誘導加熱コイル４１を内部空間に収容する処理室２４は、外観が直方体形状を有するステンレス鋼製の筐体であり、外部空間と遮断される密閉状態に成し得るように構成される。なお、図１中では処理室２４が透視された状態で図示されるけれども、実際には透視することはできない。
【００５６】
処理室２４には、開閉自在のシャッタが設けられ、該シャッタを介して、真空ポンプに接続される真空系配管と、窒素または不活性ガス供給源に接続されるガス供給系配管とが接続される。このことによって、処理室２４は、処理室２４の内部空間を大気から窒素または不活性ガス雰囲気に置換することが可能である。
【００５７】
処理炉２４の内部空間には、前述の坩堝２２および高周波誘導加熱コイル４１以外にも、冷却体２５を坩堝２２内の融液２１浸漬し半導体材料を冷却体２５の結晶生成面で凝固析出させるための冷却体２５移動の軌道を与える浸漬手段３０と、搬送手段２９の一部を構成し冷却体２５を処理室２４内で搬送する処理室内搬送手段４３とが収容される。なお、処理室２４の外部には、処理室２４に接して坩堝２２をメンテナンスするための作業台３４が設けられる。
【００５８】
冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７は、処理室２４の同じ側すなわち一方の側壁面２４ａ側に連結され、略並行に設けられる。冷却体搬入搬出台２８は、冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７に関して処理室２４と反対側に配置されて、冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７に連なるように設けられる。
【００５９】
冷却体搬入準備室２６は、Ｘ方向に細長く延びる金属製の筐体であり、冷却体搬入搬出台２８との連接部に開閉自在の第１ゲートバルブ４４が設けられ、処理室２４との連結部に開閉自在の第２ゲートバルブ４５が設けられる。また冷却体搬入準備室２６は、処理室２４と同様に、その内部空間を大気から窒素または不活性ガス雰囲気に置換することが可能に構成される。この冷却体搬入準備室２６の内部空間には、搬送手段２９の一部を構成する搬入準備室内搬送手段４６と、冷却体受渡手段５０とが設けられる。なお、図１中で冷却体搬入準備室２６は、天板部分を省略した形で図示されている。
【００６０】
冷却体搬出準備室２７も、Ｘ方向に細長く延びる金属製の筐体であり、冷却体搬入搬出台２８との連接部に開閉自在の第３ゲートバルブ４７が設けられ、処理室２４との連結部に開閉自在の第４ゲートバルブ４８が設けられる。また冷却体搬出準備室２７は、処理室２４と同様に、その内部空間を大気から窒素または不活性ガス雰囲気に置換することが可能に構成される。この冷却体搬出準備室２７の内部空間には、搬送手段２９の一部を構成する搬出準備室内搬送手段４９と、冷却体受渡手段５０とが設けられる。なお、図１中で冷却体搬出準備室２７は、天板部分を省略した形で図示されている。
【００６１】
冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７は、ゲートバルブを閉じることによって、その室内を外部空間と遮断することが可能であり、また内部雰囲気の調整が可能ないわゆるロードロック室と呼ばれるものである。冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７が載置されるたとえば鋼製の枠状構造物は、冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７を支持するロードロックステージ５１である。
【００６２】
冷却体搬入搬出台２８は、ステージ５２と不図示のコンベア機構とを含んで構成される。ステージ５２上には、冷却体搬入準備室２６へ搬入されるための複数の冷却体２５と、冷却体搬出準備室２７から搬出された複数の冷却体２５とが、並べられ、複数枚の冷却体２５を一括して冷却体搬入準備室２６へ搬送する機構と、冷却体搬出準備室２７から一括して排出された冷却体２５を受取る機構とが備えられる。
【００６３】
冷却体搬入準備室２６と冷却体搬出準備室２７とは、ロードロックステージ５１上に、前述のように略並行に設けられるので、たとえば冷却体２５上に半導体材料を繰返し析出させるような場合、冷却体搬入搬出台２８に設けられる不図示の移載機構によって、冷却体搬出準備室２７から搬出された冷却体２５をすばやく冷却体搬入準備室２６の搬入側に移載することが可能となる。このように冷却体２５の移載スペースを少なくできるので、装置全体の小型化が図られる。
【００６４】
ステージ５２上の冷却体２５を臨み、その上方には冷却体２５の厚みを測定する冷却体厚み測定手段５３が設けられる。冷却体厚み測定手段５３は、冷却体２５の上方から冷却体２５の表面に向けて光を出射する発光素子５３ａと、冷却体２５によって反射された反射光を受光する受光素子５３ｂとを含んで構成され、受光素子５３ｂに入射される反射光の入射角を検出することによって、三角法の原理で冷却体２５の厚みを検出する。
【００６５】
なお冷却体２５の厚みを検出する位置としては、ステージ５２の上に限定されることなく、冷却体２５が浸漬手段３０へ搬送される前の位置であればよい。しかしながら、前述した冷却体搬入準備室２６、冷却体搬出準備室２７また処理室２４内では、真空対応の検出センサが必要となるので、本実施の形態で示す位置が最も安価な構成で実現可能であり、好ましい。また図１中では、発光素子５３ａおよび受光素子５３ｂの支持手段に関しては特に示していないけれども、図１に示す位置であればどのような支持手段を採用しても良い。
【００６６】
次に図２を参照して搬送手段２９の構成について説明する。搬送手段２９は、大略、冷却体搬入準備室２６内に設けられる搬入準備室内搬送手段４６と、冷却体搬出準備室２７内に設けられる搬出準備室内搬送手段４９と、処理室２４内に設けられる処理室内搬送手段４３とを含んで構成される。
【００６７】
搬入準備室内搬送手段４６および搬出準備室内搬送手段４９は、複数の搬送ローラ６１と、複数の搬送ローラ６１に張架される無端ベルト６２と、搬送ローラ６１を回転駆動させる不図示のモータとを含んで構成される。モータを回転駆動させることによって搬送ローラ６１を回転させ、搬送ローラ６１の回転が無端ベルト６２に伝えられて無端ベルト６２がベルトコンベアとして回転動作する。冷却体２５は、この無端ベルト６２上に載置されて無端ベルト６２の回転方向に搬送される。すなわち、搬入準備室内搬送手段４６は、冷却体搬入搬出台２８側から処理室２４側に向けて冷却体２５を搬送し、搬出準備室内搬送手段４９は、処理室２４側から冷却体搬入搬出台２８側に向けて冷却体２５を搬送する。
【００６８】
なお、搬出準備室内搬送手段４９は、２００〜３００℃の温度に対して耐熱性のあるたとえばステンレス鋼製の部材で構成されることが望ましい。これは処理室２４内の浸漬処理で析出板が生成されて高温になっている冷却体２５を搬送しなければならないことによる。
【００６９】
また、搬出準備室内搬送手段４９は、複数の搬送ローラ６１および無端ベルト６２を含むベルトコンベアが複数個に分割された状態で構成され、ベルトコンベア同士によって形成される間隙が、処理室２４において冷却体２５上に形成された析出板の一部が破片としてベルトコンベア上に落下した際、該破片をすばやくベルトコンベア上から除去するための落下間隙６３を構成する。この落下間隙６３は、正規のサイズの冷却体２５を落下させることがなく、その破片が落下する程度の大きさに設定され、このことによって、冷却体２５を支障なく搬送し、破片落下物をベルトコンベアから除去可能にする。
【００７０】
さらに冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７には、第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８のそれぞれに近接して冷却体受渡手段が設けられる。図３は、冷却体搬出準備室２７の第４ゲートバルブ４８付近に設けられる冷却体受渡手段５０の構成を例示する側面図である。図３（ａ）は、第４ゲートバルブ４８が閉じている状態を示し、図３（ｂ）は第４ゲートバルブ４８が開いている状態を示す。第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８のそれぞれに近接して設けられる冷却体受渡手段５０は、受渡方向が異なることを除いて同一に構成されるので、第４ゲートバルブ４８付近に設けられる冷却体受渡手段５０を代表例として説明し、他については説明を省略する。
【００７１】
冷却体受渡手段５０は、複数の受渡ローラ５０ａと、複数の受渡ローラ５０ａを回転自在に支持するローラ支持部５０ｂと、複数の受渡ローラ５０ａおよび該ローラ支持部５０ｂを搬出準備室内搬送手段４９のベルトコンベアを構成する無端ベルト６２（図３では図示を省略）の移動方向に対してほぼ平行移動（図中矢符６５方向）させる不図示の移動手段とを含んで構成される。
【００７２】
第４ゲートバルブ４８のバルブ弁４８ｂがバルブ本体４８ａに対して離反する方向に移動して第４ゲートバルブ４８が開いたとき、移動手段が、受渡ローラ５０ａおよびローラ支持部５０ｂをバルブ本体４８ａの段差部６６へ移動させて、処理室２４から搬出される冷却体２５を受渡ローラ５０ａ上に載置させるようにして受取る。冷却体２５を受取った後、移動手段が、受渡ローラ５０ａおよびローラ支持部５０ｂを冷却体搬出準備室２７の内方へ向って移動させ、受渡ローラ５０ａ上の冷却体２５を、搬出準備室内搬送手段４９の無端ベルト６２上へ移載する。
【００７３】
このように、冷却体搬入準備室２６および冷却体搬出準備室２７に冷却体受渡手段６４を設けることによって、第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８を介して、冷却体２５を処理室２４との間で、また冷却体搬入搬出台２８との間で、スムースに移動することが可能になる。
【００７４】
また冷却体受渡手段５０には、その下部に落下物受容手段である落下物受容カバー６７が併設され、落下物受容カバー６７は冷却体受渡手段５０と連動して移動することができるように構成される。落下物受容カバー６７は、パレット状の形状を有し、たとえばステンレス鋼製である。冷却体受渡手段５０の下部に落下物受容カバー６７を併設することによって、冷却体２５がゲートバルブの段差部６６を通過する際、冷却体２５からの析出板の破片などの落下物が段差部６６に混入することを防止できるので、第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８が、析出板の混入破片により損傷して寿命が低下するようなことが無い。析出板の破片の落下は、第３ゲートバルブ４７および第４のゲートバルブ４８で顕著であることから、落下物受容カバー６７は第３および第４ゲートバルブ４７，４８近傍にのみ設けられる構成であっても良い。
【００７５】
冷却体受渡手段５０、搬入準備室内搬送手段４６、搬出準備室内搬送手段４９、処理室内搬送手段４３、冷却体搬入搬出台２８の不図示の移載機構（冷却体２５を冷却体搬入準備室２６へ搬送する機構および冷却体搬出準備室２７から受取る機構）は、第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８の開閉動作に同期して動作する。すなわち、第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８いずれかの所定のバルブが開いている状態のとき、冷却体２５の受渡動作を実行する。
【００７６】
図４は、制御装置３２による析出板製造装置２０の動作制御に係る電気的構成を示すブロック図である。なお、図４では、ゲートバルブ４４，４５，４７，４８の開閉動作に同期する冷却体受渡手段５０の動作に係る制御系とともに、析出板製造装置２０の全体動作に係る他の制御系を合わせて示す。
【００７７】
制御装置３２は、中央処理装置（ＣＰＵ）が搭載される処理回路と、メモリ３５とを含み、たとえばコンピュータなどによって実現される。またメモリ３５は、たとえばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはリードオンリィメモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などによって構成され、析出板製造装置２０の全体動作を制御するための動作制御プログラム、析出板製造装置２０に備わる各手段の動作条件データ等が予め格納される。制御装置３２は、メモリ３５から読出したプログラムおよび条件データに従って析出板製造装置２０の動作を制御する。
【００７８】
以下図４を参照し、冷却体受渡手段５０、搬入準備室内搬送手段４６、搬出準備室内搬送手段４９、処理室内搬送手段４３、冷却体搬入搬出台２８の移載機構が、第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８の開閉動作に同期して動作する制御について説明する。
【００７９】
第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８は、制御装置３２に電気的に接続され、各ゲートバルブの開閉動作が制御装置３２によって制御される。また制御装置３２の動作指令によって開閉動作する第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８は、開状態にあるかまたは閉状態にあるかの信号を、制御装置３２へフィードバックする。前述の図３の冷却体搬出準備室２７に設けられる第４ゲートバルブ４８近傍における動作について例示すると、第４ゲートバルブ４８が開状態であるとのフィードバック信号に応じ、制御装置３２が、処理室内搬送手段４３が冷却体２５を第４ゲートバルブ４８に向けて搬送するように動作制御し、冷却体受渡手段５０がバルブ本体４８ａの段差部６６位置まで移動して処理室内搬送手段４３から冷却体２５を受取り、次いで冷却体受渡手段５０が冷却体搬出準備室２７の内方へ向けて移動し、搬出準備室内搬送手段４９へ冷却体２５を受渡すように動作制御する。また第４ゲートバルブ４８が閉状態であるとの信号に応じ、制御装置３２は、処理室内搬送手段４３、冷却体受渡手段６４および搬出準備室内搬送手段４９の搬送および受渡動作を停止するように動作制御する。したがって、制御装置３２が、冷却体受渡動作制御手段として作用する。
【００８０】
第１〜第３ゲートバルブ４４，４５，４７近傍におけるゲートバルブの開閉動作に同期する搬送および受渡しの動作制御は、搬送方向および受渡し方向が異なる以外は、上記第４ゲートバルブ４８近傍における動作制御と同一なので説明を省略する。
【００８１】
なお、析出板製造装置２０の稼動時においては、第１〜第４ゲートバルブ４４，４５，４７，４８の開閉状態は、次のような組合せとなる。
【００８２】
冷却体搬入搬出台２８から冷却体搬入準備室２６へ冷却体２５が搬入されるとき、冷却体搬入準備室２６の雰囲気は大気開放され、第１ゲートバルブ４４が開で、第２ゲートバルブ４５が閉になる。冷却体搬入搬出台２８から冷却体搬入準備室２６へ、所望数の冷却体２５が搬入されると、第１および第２ゲートバルブ４４，４５が共に閉じられる。第１および第２ゲートバルブ４４，４５が共に閉状態のとき、制御装置３２は、冷却体搬入準備室２６に連結される真空ポンプおよび不活性ガス供給手段を動作させて冷却体搬入準備室２６の内部空間を処理室２４と同じ雰囲気に調整する。
【００８３】
冷却体搬入準備室２６の内部空間を所望の雰囲気に調整後、第１ゲートバルブ４４が閉に、第２ゲートバルブ４５が開になる。この状態で、制御装置３２は、搬入準備室内搬送手段４６、冷却体受渡手段５０および処理室内搬送手段４３を動作させて、冷却体２５を冷却体搬入準備室２６から処理室２４内へ搬送する。
【００８４】
析出板が生成された冷却体２５が処理室２４から冷却体搬出準備室２７へ搬出されるとき、まず第３および第４ゲートバルブ４７，４８が共に閉じられ、制御装置３２は、冷却体搬出準備室２７に連結される真空ポンプおよび不活性ガス供給手段を動作させて冷却体搬出準備室２７の内部空間を処理室２４と同じ雰囲気に調整する。冷却体搬出準備室２７の内部空間を所望の雰囲気に調整後、第３ゲートバルブ４７が閉に、第４ゲートバルブ４８が開になる。この状態で、制御装置３２は、搬出準備室内搬送手段４９、冷却体受渡手段５０および処理室内搬送手段４３を動作させて、冷却体２５を処理室２４から冷却体搬出準備室２７内へ搬送する。所望数の冷却体２５が搬入されると、第３および第４ゲートバルブ４７，４８が共に閉じられる。
【００８５】
次いで冷却体搬出準備室２７の雰囲気は大気開放され、大気開放後第３ゲートバルブ４７が開で、第４ゲートバルブ４８が閉になる。第３ゲートバルブ４７を開、第４ゲートバルブを閉にした状態で、制御装置３２は、搬出準備室内搬送手段４９、冷却体受渡手段５０および冷却体搬入搬出台２８の移載機構を動作させて、冷却体２５を冷却体搬出準備室２７から冷却体搬入搬出台２８へ搬出する。
【００８６】
図２に戻って、処理室内搬送手段４３について説明する。処理室内搬送手段４３は、水平搬送部７１と、スタック搬送手段であるスタック搬送部７２と、搬送ステージ部７３とを含んで構成される。
【００８７】
まず水平搬送部７１は、水平方向に延びるローラコンベアであり、１対の第１および第２水平搬送部７１ａ，７１ｂが設けられる。第１水平搬送部７１ａは、冷却体搬入準備室２６から第２ゲートバルブ４５を介して受取る冷却体２５をスタック搬送部７２へ搬送するために設けられ、第２水平搬送部７１ｂは、スタック搬送部７２から受取った冷却体２５を、処理室２４から冷却体搬出準備室２７へ第４ゲートバルブ４８を介して受渡すために設けられる。
【００８８】
スタック搬送部７２は、一対の水平搬送部７１に対応するように一対の第１スタック搬送部７２ａと第２スタック搬送部７２ｂとが、Ｙ方向に並んで設けられる。第１スタック搬送部７２ａと第２スタック搬送部７２ｂとは、冷却体２５の搬送方向が異なるのみであり、その構成が同一であるので、第１スタック搬送部７２ａを代表例として説明する。
【００８９】
第１スタック搬送部７２ａは、鉛直方向に延び対向して配置される第１および第２支持体７４ａ，７４ｂと、第１および第２支持体７４ａ，７４ｂの互いに対向する面の両側に鉛直方向に回動可能に設けられる無端状金属ベルト７５と、無端状金属ベルト７５を回動させる不図示の金属ベルト駆動手段とを含む。無端状金属ベルト７５には、無端状金属ベルト７５から立上がるようにして、すなわち無端状金属ベルト７５が第１および第２支持体７４ａ，７４ｂに装着されている状態で、対向する第１および第２支持体７４ａ，７４ｂの互いに相手側の支持体に向う方向へ無端状金属ベルト７５から突出するようにして複数の爪部７６が形成される。
【００９０】
第１および第２支持体７４ａ，７４ｂが対向して配置される間隔と、無端状金属ベルト７５に複数形成される爪部７６同士の間隔とは、爪部７６同士の間隔に冷却体２５が装入可能であり、かつ爪部７６同士の間隔に装入された冷却体２５が、第１および第２支持体７４ａ，７４ｂによって保持可能な寸法に設定される。
【００９１】
第１スタック搬送部７２ａの無端状金属ベルト７５は、爪部７６によって保持される冷却体２５が下方から上方、すなわち鉛直方向の上方へ向うように回動され、第１水平搬送部７１ａから受取った冷却体２５を搬送ステージ部７３へ向けて搬送する。一方第２スタック搬送部７２ｂの無端状金属ベルト７５は、爪部７６によって保持される冷却体２５が上方から下方、すなわち鉛直方向の下方へ向うように回動され、搬送ステージ部７３から受取った冷却板２５を第２水平搬送部７１ｂへ向けて搬送する。
【００９２】
また第１スタック状搬送部７２ａは、第１および第２支持体７４ａ，７４ｂの対向する面内に位置する無端状金属ベルト７５に形成される爪部７６によって保持される冷却体２５の枚数が、冷却体搬入準備室２６に満杯状態で収容できる冷却体２５の枚数よりも多くなるように構成される。
【００９３】
このことによって、第１スタック搬送部７２ａが、冷却体搬入準備室２６を窒素または不活性ガス雰囲気へ置換する時間中における冷却体２５のバッファとして機能することが可能になり、後述する浸漬手段３０に対する冷却体２５の搬送が滞ることなく行える。またバッファとして機能するスタック状搬送部７２が、鉛直方向に冷却体２５を搬送するように構成されるので、冷却体２５を水平方向に搬送する構成に比べて、装置全体をコンパクト化し、その設置面積を大幅に削減することが可能になる。
【００９４】
次に搬送ステージ７３は、第１スタック搬送部７２ａから搬入された冷却体２５を一時載置する冷却体搬入部７７と、詳細を後述する浸漬手段３０によって浸漬される前および浸漬された後の冷却体２５を載置する浸漬待機部７８と、融液２１に浸漬後引上げられて析出板が生成された冷却体２５が搬出のために載置される冷却体搬出部７９とが、Ｙ方向に並んで設けられるとともに、冷却体２５を冷却体搬入部７７から浸漬待機部７８へ移動、また浸漬待機部７８から冷却体搬出部７９へ移動させるプッシャ部８０とを含んで構成される。
【００９５】
プッシャ部８０は、冷却体搬入部７７、浸漬待機部７８および冷却体搬出部７９にわたってその上方でＹ方向に延びて設けられるプッシャ軸部材８１と、プッシャ軸部材８１に対して摺動可能に装着される一対のアーム部材８２と、アーム部材８２の遊端部に設けられる押え部材８３と、アーム部材８２をプッシャ軸部材８１に案内させながら移動させる移動手段とを含んで構成される。
【００９６】
一対のアーム部材８２は、アーム部材８２同士の間に存在する冷却体２５を、その押え部材８３で押えて挟持することができる。冷却体搬入部７７、浸漬待機部７８および冷却体搬出部７９は、Ｚ方向に上下動が可能に構成され、アーム部材８２が、冷却体２５を挟持した状態で、冷却体搬入部７７、浸漬待機部７８および冷却体搬出部７９が必要に応じて下方へ移動し、移動手段がアーム部材８２を矢符８４方向へ移動させることによって、冷却体２５を冷却体搬入部７７から浸漬待機部７８へ、また浸漬待機部７８から冷却体搬出部７９へ移動させることができる。所望の位置へ冷却体２５を移動させた後、冷却体搬入部７７、浸漬待機部７８および冷却体搬出部７９を上方へ移動させることによって、冷却体２５を載置することができる。なお、押え部材８３には、冷却体２５を押える面に押え突起部８５が形成され、この押え突起部８５を介して、冷却体２５を矢符８４方向に移動させる。押え突起部８５は、冷却体２５の側面の下部を押す位置に形成される。これは後述する浸漬処理後、上下が反転される冷却体２５の上面側に析出板が生成されているので、生成された析出板を、プッシャ部８０で直接押圧しないように上記の位置が選択される。この押え突起部８５の材料としては、耐熱性に優れるポリエーテルエーテルケトン（略称ＰＥＥＫ）樹脂またはステンレス鋼が望ましい。
【００９７】
搬送ステージ部７３内における冷却体２５の移動は、プッシャ部８０によって行われるけれども、第１スタック搬送部７２ａから搬送ステージ部７３の冷却体搬入部７７への冷却体２５の搬送、また搬送ステージ部７３の冷却体搬出部７９から第２スタック搬送部７２ｂへの冷却体２５の搬送は、第１および第２搬送ロボット８６ａ，８６ｂによって行われる。
【００９８】
第１および第２搬送ロボット８６ａ，８６ｂは、先端部の平面形状がＵ字状のアームをＸ−Ｚ方向に可動に構成される搬送手段である。
【００９９】
たとえば、第１搬送ロボット８６ａは、冷却体２５が第１スタック搬送部７２ａの最上段へ到着すると、不図示の駆動系によってＸ方向に移動し、Ｕ字状の先端部を冷却体２５の下方に装入し、Ｚ方向の上方に移動してアーム先端部で冷却体２５を保持し、次いでＸ方向の搬送ステージ部７３の冷却体搬入部７７まで搬送し、さらにＺ方向の下方へ移動して冷却体２５を冷却体搬入部７７に載置する。
【０１００】
第１搬送ロボット８６ａは、Ｕ字状の先端部の表面であって冷却体２５の底面を保持する側の面に保持突起部８７が形成され、この保持突起部８７を介して冷却体２５を保持し、搬送ステージ部７３へ搬送する。保持突起部８７は、冷却体２５を傷付けることがなく、また耐熱性の高い材料、たとえばＰＥＥＫなどであることが望ましい。また保持突起部８７が形成されることによって、第１搬送ロボット８６ａに、たとえば異物が付着したとしても、直接冷却体２５が異物と接触することがなくなるので、冷却体２５への異物付着、また異物が付着することによる搬送トラブルが回避される。
【０１０１】
第２搬送ロボット８６ｂは、第１搬送ロボット８６ａと同様に構成され、その動作が冷却体２５を搬送ステージ部７３の冷却体搬出部７９から第２スタック搬送部７２ｂへ搬送することが異なるのみであるので、説明を省略する。
【０１０２】
次に搬送ステージ部７３の浸漬待機部７８に載置される冷却体２５を採取し、坩堝２２中の融液２１に浸漬し、引上げて冷却体２５の上に析出板を生成させる浸漬手段３０について説明する。浸漬手段３０は、冷却体２５を保持する冷却体保持部９１と、３軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ方向）の自由度を持つ浸漬ロボット部９２とを含んで構成される。浸漬ロボット部９２は、不図示の３個の駆動モータと３軸の各駆動系とが連結され、それぞれＸ軸方向の移動、Ｚ軸方向の移動およびＹ軸まわりの回転という３軸の自由度を持ち、上記移動が可能となっている。
【０１０３】
図５は、冷却体保持部９１の構成を示す図である。冷却体保持部９１は、保持部本体９３と、保持アーム９４と、ばね部材９５とを含んで構成される。保持部本体９３は、大略、有底円筒状である。ただし、内部空間が、底からある程度の高さまでは円柱状に形成されるけれども、開口部９３ｂ近傍では、開口部９３ｂへ近づくのに伴って直径が小さくなるように形成される。すなわち、保持部本体９３は、その軸線９９を通る断面では、開口部９３ｂ近傍において、内部空間に臨む側壁が、開口部９３ｂに近づくのに伴って開口部９３ｂの中心へ向う形状のテーパ部１００を有するように形成される。
【０１０４】
保持アーム９４の図示しない端部は浸漬ロボット部９２に連結される。保持部本体９３の保持アーム９４が装着される側である底部９３ａには、その中央部付近に貫通孔であるアーム挿入孔９６が形成される。保持アーム９４の端部は、アーム挿入孔９６を挿通し、その先端部９４ａにアーム挿入孔９６よりも大きく保持部本体９３の内径よりも小さいばね押え部材９７が装着される。またばね押え部材９７の保持部本体９３の開口部９３ｂを臨む側の面には、冷却体押圧突起９８が形成される。
【０１０５】
前記ばね部材９５は、ばね押え部材９７と保持部本体９３の底部９３ａの内面側との間に設けられる。保持アーム９４は、アーム挿入孔９６に対して摺動可能に挿通されるので、保持アーム９４の先端に設けられるばね押え部材９７の保持部本体９３の底部９３ａに対する相対位置は、ばね部材９５の弾性変位量に応じて変化する。
【０１０６】
保持部本体９３にチャッキング保持される冷却体２５は、平面形状が矩形であり、融液２１に浸漬される側の浸漬面１０１が平坦な形状を有するけれども、浸漬面１０１の反対側の面１０２（便宜上裏面１０２と呼ぶ）側に、円錐台形状のあり１０３が形成される。
【０１０７】
したがって、冷却体２５が、保持部本体９３に保持されるとき、保持部本体９３の上記テーパ部１００があり溝を構成し、このあり溝と冷却体２５のあり１０３とが嵌合されることになる。冷却体２５のあり１０３と保持部本体９３のテーパ部１００との嵌合は、浸漬待機部７８に位置する保持部本体９３に対して、プッシャ部８０が冷却体搬入部７７から浸漬待機部７８へ冷却体２５をスライド移動させることによって行われる。
【０１０８】
図６は、冷却体保持部９１の動作を説明する図である。図６（ａ）は冷却体保持部９１が冷却体２５のチャックを解除した状態を示し、図６（ｂ）は冷却体保持部９１が冷却体２５をチャックしている状態を示す。なお図６中で参照符号１０４にて示す部材は、処理室２４内に設けられる保持解除台である。
【０１０９】
保持解除台１０４は、浸漬待機部７８近傍（具体的には冷却体保持部９１が浸漬待機部７８にあるときの位置の直下）に配置され、処理室２４の壁部に固定的に設けられる。
【０１１０】
図６（ａ）では、保持部本体９３が保持解除台１０４上に載置され、この状態で保持アーム９４をさらに下方に移動させると、ばね部材９５が圧縮変形されるので、保持アーム９４先端部のばね押え部材９７と冷却体押圧突起９８とが、保持部本体９３の底部９３ａに近づく方向へ移動する。このことによって、冷却体２５のあり１０３があり溝であるテーパ部１００から離反するので、冷却体２５のチャックを解除できる。
【０１１１】
図６（ｂ）では、図６（ａ）の状態から保持アーム９４を上方に移動させることによって、保持部本体９３が保持解除台１０４から離反するので、ばね部材９５が伸長変形し、ばね押え部材９７に対して保持部本体９３を下方に移動させる、換言すればばね押え部材９７と冷却体押圧突起９８とが、保持部本体９３の底部９３ａから離れる方向へ移動し、冷却体２５のあり１０３をテーパ部１００に対して押圧させて嵌合する。このことによって、冷却体２５が冷却体保持部９１に保持される。すなわち、冷却体保持部９１は、搬送ステージ部７３の浸漬待機部７８にあるとき、同時に保持解除台１０４の上にありチャック解除状態となり、浸漬待機部７８から離れるとき、同時に保持解除台１０４から離れることになり冷却体２５を保持することになる。
【０１１２】
再び図１に戻って、浸漬手段３０は、搬送ステージ部７３でプッシャ部８０によって浸漬待機部７８へ送られた冷却体２５を、冷却体保持部９１でチャックし、冷却体保持部９１が保持する冷却体２５を、浸漬ロボット部９２の動作によって坩堝２２内に貯留される融液２１に浸漬させる。半導体材料の融液２１が、浸漬された冷却体２５に接することによって冷却され、その融点以下になると冷却体２５の浸漬面１０１上に析出して析出板を生成する。予め定める時間だけ冷却板２５を融液２１に浸漬した後、浸漬手段３０が冷却体２５を融液２１から引上げ、析出板が生成された冷却体２５を搬送ステージ部７３の浸漬待機部７８へ移動させる。その後、冷却体２５は、浸漬待機部７８においてチャックがはずされて浸漬手段３０から分離され、プッシャ部８０によって冷却体搬出部７９へ搬送される。
【０１１３】
次に材料補充手段３１について説明する。浸漬手段３０によって、冷却体２５が融液２１に浸漬され、冷却体２５の浸漬面１０１に析出板が生成され、冷却体２５が融液２１から引上げられると、析出板の生成に使用された分だけ半導体材料が融液２１から持ち出されるので、坩堝２２に貯留される融液２１の量が減少する。材料補充手段３１は、この坩堝２２内において減少した半導体材料を補充する装置である。
【０１１４】
材料補充手段３１は、坩堝２２に貯留される半導体材料の融液２１に浸漬後引上げられた冷却体２５から離脱する析出板または析出板の一部を受容する析出板受容体１１１と、析出板受容体１１１上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物の体積または重量を検出する堆積物検出手段１１２と、堆積物検出手段１１２の検出出力に応じ、半導体材料の補充量を算出する材料補充量算出手段１１３と、析出板受容体１１１上に堆積される析出板または析出板の一部からなる堆積物を坩堝２２内へ再投入する再投入手段１１４と、材料補充量算出手段１１３の算出結果に応じて半導体材料を坩堝２２へ投入する材料投入手段１１５とを含む。
【０１１５】
析出板受容体１１１は、浸漬手段３０が融液２１から引上げた冷却板２５の浸漬面１０１から離脱して落下する析出板または析出板の一部を受ける容器状部材である。この析出板受容体１１１は、坩堝２２の上方であって、浸漬待機部７８の下方に設けられ、坩堝２２に直近のため、極めて耐熱性が要求されるので、カーボンを用いることが好ましい。また析出板受容体１１１を支持する受容体受台１１６も耐熱性が要求されるので、水冷銅配管されたステンレス鋼または耐熱性に優れた材料を使用することが好ましい。
【０１１６】
また受容体受台１１６には、重量検出センサであるロードセルが設けられ、このロードセルが、析出板受容体１１１上に堆積される析出板または析出板の一部の重量を検出する堆積物検出手段１１２を構成する。この堆積物検出手段であるロードセルの検出出力は制御装置３２へ入力される。なお析出板受容体１１１上の堆積物の計量方法としては、ロードセルに限定されることなく、ＣＣＤカメラによって堆積物の画像をモニタし画像認識により堆積物を間接的に類推する方法を使用しても良い。しかしながら、検出精度の観点からは、ロードセルによる重量測定の方が好ましい。
【０１１７】
図７は、再投入手段１１４の構成を簡略化して示す。再投入手段１１４は、カーボン製のスキージ１１７と、スキージ１１７を析出板受容体１１１の表面に対して略平行に移動させるためのスキージ案内部材１１８と、スキージ１１７をスキージ案内部材１１８に沿って移動させる不図示のスキージ駆動部とを含んで構成される。再投入手段１１４は、析出板受容体１１１上でスキージ１１７をスキージ案内部材１１８に沿って移動させることによって、析出板受容体１１１上に堆積された析出板の落下片を坩堝２２内に再投入することができる。
【０１１８】
材料投入手段１１５は、材料連続供給部１１９と、ベッセル１２０と、ベッセル駆動部１２１とを含んで構成される。材料連続供給部１１９は、半導体材料を貯留する材料貯留タンク１２２と、材料貯留タンク１２２から供出される半導体材料を計量する計量部１２３と、材料投入室１２４とを含む。材料貯留タンク１２２は、たとえばステンレス鋼製、好ましくは内面をポリテトラフルオロエチレンでコートしたステンレス鋼製容器である。材料貯留タンク１２２の貯留量は特に限定されることなく、生産を連続的に行うための必要量が貯留できるものであれば良く、本実施の形態について例示すると容量は１００ｋｇである。また計量部１２３の構成としては、振動による計量方式、またはロードセルによる計量方式などがあるけれども、特に限定されるものではなく、数グラム程度の計量精度があればどのような方式であっても良い。
【０１１９】
計量部１２３の下に設けられる材料投入室１２４は、外方の大気空間とは遮断される密閉空間を形成することができる容器である。材料投入室１２４には、大気側に設けられる大気開放ゲートバルブ１２５と、処理室２４との境界部に設けられるベッセル移動用ゲートバルブ１２６とを備える。この材料投入室１２４には不図示の真空ポンプおよび窒素または不活性ガス供給手段が配管接続され、材料投入室１２４内を処理室２４内と同様の雰囲気に調整することが可能に構成される。
【０１２０】
ベッセル１２０は、カーボン製の有底筒状の容器構造を有する。ベッセル１２０は、ベッセル駆動部１２１に連結される。ベッセル駆動部１２１は、材料投入室１２４の下に配置され、ベッセル１２０をＸ方向に進退、すなわちベッセル１２０を坩堝２２の上方の位置と材料投入室１２４内において計量後の半導体材料が供給される位置とを往復移動させるとともに、ベッセル１２０を坩堝２２の上方位置で上下に回転駆動させることができる。
【０１２１】
ベッセル１２０へ補充するべき半導体材料を充填するとき、まずベッセル駆動部１２１がベッセル１２０を材料投入室１２４内へ移動させ、ベッセル移動用ゲートバルブ１２６が閉じられる。次いで大気開放ゲートバルブ１２５が開放され、計量部１２３にて後述する必要量だけ計量された半導体材料がベッセル１２０へ充填される。さらにベッセル１２０に充填された半導体材料の坩堝２２へ投入は、次のようにして行われる。大気開放ゲートバルブ１２５が閉じられ、材料投入室１２４内を処理室２４内と同じ雰囲気へ置換した後、ベッセル移動用ゲートバルブ１２６が開放され、ベッセル駆動部１２１によって、ベッセル１２０が坩堝２２上方まで移動され、さらにベッセル１２０の底部が上になるように回転されて、ベッセル１２０内の半導体材料が坩堝２２へ投入される。なお半導体材料を投入するとき以外は、ベッセル１２０が材料投入室１２４内へ退避している状態にある。
【０１２２】
前述の図４に示すブロック図を参照して、坩堝２２に対する材料補充手段３１による補充材料投下量の算出方法について説明する。
【０１２３】
まず精度的には若干劣るけれども、予め定める補充量と、析出板受容体１１１上に堆積した重量とに基づいて投下量を算出する方法について説明する。この方法では、予め定める稼動時間経過毎に補充するべき半導体材料の補充推定重量をメモリ３５に格納しておく。この補充推定重量は、製造する析出板の規格に応じて経験則で求めておく。ただし、実際の操業においては、予め定める稼動時間の間に析出板受容体１１１上に析出板またはその一部が堆積物となり、この堆積物を再投入することによって再利用できるので、補充推定重量のすべてを投下する必要がなくなる。したがって、実際に材料投入手段１１５で投下される半導体材料の重量は、式（１）で与えられる。
投下量 ＝ 補充推定重量 − 堆積物重量                            …（１）
【０１２４】
図４に示すブロック図の構成によれば、予め定める稼動時間毎に析出板受容体１１１上の堆積物の重量を堆積物検出手段１１２が検出し、制御装置３２が、該検出結果とメモリ３５から読出した補充推定重量とを用いて式（１）の演算を行い、演算結果を材料投入手段１１５に対して出力する。したがって、制御装置３２が材料補充量算出手段を構成する。
【０１２５】
材料投入手段１１５は、該出力に応じ、計量部１２３が材料貯留タンク１２２から供出される半導体材料を式（１）で得られる重量分だけ計量し、材料投入室１２４で退避状態にあるベッセル１２０へ充填し、次いでベッセル１２０をベッセル駆動部１２１で駆動させて半導体材料を坩堝２２内へ投入させる。
【０１２６】
次にもう一つの浸漬回数を用いる投下量算出方法について説明する。この方法では、補充必要量を浸漬回数に基づいて算出する。冷却体２５を１回融液２１に浸漬するとき、坩堝２２から持出される融液の重量は、製造する析出板の種類毎に一定であるので、浸漬回数を得ることによって、坩堝２２から冷却体２５に析出して持出された半導体材料の重量、すなわち補充必要量を算出することができる。前回材料補充を行ったタイミングからの浸漬回数は、たとえば浸漬手段３０の浸漬動作回数を浸漬回数検出手段１３１で検出して積算することによって実現できる。材料補充インターバルである予め定める稼動時間毎の浸漬回数をｎ回とし、析出板の重量をｗとすると、補充必要量が（ｗ×ｎ）で与えられる。また上記と同様に、予め定める稼動時間の間に析出板受容体１１１上に堆積した堆積物を再利用できるので、実際に材料投入手段１１５で投下される半導体材料の重量は、式（２）で与えられる。
投下量 ＝ 補充必要量（ｗ×ｎ）− 堆積物重量                    …（２）
【０１２７】
図４に示すブロック図の構成によれば、まず前回材料補充を実行してから予め定める稼動時間における浸漬回数を浸漬回数検出手段１３１が検出して制御装置３２へ出力する。制御装置３２は、メモリ３５に予め格納されている析出板１枚あたりの重量と、浸漬回数とを用いて補充必要量を演算する。次いで、制御装置３２が、堆積物検出手段１１２によって検出される堆積物重量と、上記補充必要量とを用いて式（２）によって投下量を演算する。ここでも制御装置３２が材料補充量算出手段を構成する。投下量が求められた後の材料投入動作は、上記と同じであるので説明を省略する。
【０１２８】
なお、材料補充のために半導体材料を坩堝２２へ投入する位置としては坩堝２２の中央部であることが望ましい。これは、坩堝２２の加熱手段として誘導加熱方式を使用しているので、融液２１の液面が磁力の作用によって略中央部が凸状になり、該中央部に半導体材料が供給されることによって、投入された半導体材料が坩堝２２全体に広がり分散化しやすくなるからである。このように坩堝２２内へ投入された半導体材料が、迅速に分散されることによって、投入された半導体材料の溶解が速くなり、生産タクトの増加を実現することが可能になる。なお、高周波誘導加熱コイル４１の形状等によっては、凸状部分が坩堝２２の中央部に形成されない場合もあるが、投入する位置が凸状部分となるように投入位置を調整すれば良い。
【０１２９】
また本発明の他の実施形態として、半導体材料補充のための投下量を融液２１の液面高さに基づいて定める構成であっても良い。図８は、本発明の他の実施形態である融液２１の湯面高さ検出手段１３２の構成を簡略化して示す図である。湯面高さ検出手段１３２は、コヒーレントの強い光を融液２１の湯面に向けて出射する発光素子１３２ａと、湯面で反射した光を受光し、該受光信号を制御装置３２に対して出力する受光素子１３２ｂとを含む。発光素子１３２ａとしてはたとえばレーザ発振器が挙げられ、受光素子１３２ｂとしてＣＣＤカメラなどが挙げられる。発光素子１３２ａから湯面に光を照射し、湯面からの反射光を受光素子１３２ｂで受光することによって、三角法の原理を用いて融液２１の湯面高さを検出することができる。
【０１３０】
坩堝２２の内面積は予め測定しておくことができるので、湯面高さの変動量から融液２１の変動体積を知ることができる。すなわち、湯面高さの減少量を検出することによって、半導体材料の補充必要量を得ることができる。湯面高さ検出手段１３２による湯面減少量の検出出力が制御装置３２へ入力されると、制御装置３２が、メモリ３５から坩堝２２の内面積と半導体材料の密度とから補充必要量を算出する。算出された補充必要量を用いて上記の式（２）に従って投下量が算出される。この投下量が材料投入手段１１５に対して出力され、以降は材料投入手段１１５が上記と同様の動作を実行して半導体材料の補充が行われる。このように、坩堝２２内に貯留される融液２１の湯面高さを管理することによって、半導体材料の補充量を決定することができる。
【０１３１】
また融液２１の湯面高さ検出手段１３２を用いて湯面を２次元的に走査することによって、湯面が最高高さ、前述の凸状部分を検出することが可能である。たとえば制御装置３２に画像解析処理手段を設けておくことによって湯面に２次元的な座標を与え、湯面を２次元的に走査して得られる最高高さの位置特定が可能になる。
【０１３２】
制御装置３２は、湯面高さ検出手段１３２の検出出力である特定した座標位置すなわち湯面高さが最も高い位置にベッセル１２０が移動し、半導体材料を投入するように、材料投入手段１１５のベッセル駆動部１２１を動作制御する。したがって、制御装置３２が、材料補充手段３１の材料投入位置制御手段として作用する。
【０１３３】
また湯面高さ検出手段１３２を備えて融液２１の湯面高さを検出することによって、浸漬手段３０の浸漬軌道特に鉛直方向の軌道である浸漬深さを補正することもできる。浸漬手段３０が冷却体２５を融液２１に浸漬する動作において、坩堝２２内の融液２１の湯面高さと、浸漬手段３０による冷却体２５の浸漬軌道との関係は非常に重要である。特に冷却体２５の厚さが変動した場合、冷却体２５が融液２１に浸漬している時間変動が発生するので、冷却体２５の浸漬面１０１に生成される析出板の板厚が変動することになる。定性的には、融液２１に冷却体２５が浸漬する深さ（Δｔ）が深くなる（つまり冷却体２５の厚みが厚い）と、浸漬時間が長くなり析出板の厚みが厚くなる。また融液２１に冷却体２５が浸漬する深さ（Δｔ）が浅くなる（つまり冷却体２５の厚みが薄い）と、浸漬時間が短くなり析出板の厚みが薄くなる。
【０１３４】
析出板の厚みのばらつきは材料の特性および品質への影響があるので、厚みは一定であることが望ましい。したがって、浸漬深さ（Δｔ）は充分に管理される必要がある。湯面高さ検出手段１３２と、前述の冷却体厚み測定手段５３との検出出力に応じて、浸漬手段３０の浸漬軌道特に鉛直方向の軌道である浸漬深さを補正することもできる。制御装置３２は、湯面高さ検出手段１３２と、冷却体厚み測定手段５３との検出出力に応じ、冷却体２５のＺ方向の浸漬軌道、すなわち浸漬深さ（Δｔ）が一定になるように、浸漬手段３０の動作を制御する。したがって、制御装置３２が、浸漬軌道制御手段として機能する。この制御装置３２による浸漬手段３０の動作制御は、一般的な公知の制御方法であるため説明は省略する。
【０１３５】
次に図９は、析出板加熱手段１３３の構成を簡略化して示す図である。析出板加熱手段１３３は、冷却体２５を、坩堝２２内の融液２１に浸漬して引上げた後、浸漬待機部７８まで移動させる路程の途中に設けられ、冷却体２５の表面上に生成される析出板１３４を加熱することに用いられる。析出板加熱手段１３３は、たとえば抵抗加熱式の面状加熱ヒータである。面状加熱ヒータ１３３は、冷却体２５の平面積と略同程度のサイズの加熱領域を有し、融液２１から引上げられた冷却体２５表面の析出板１３４を下方から加熱できる構成である。このような面状加熱ヒータ１３３を設け、引上げ直後の析出板１３４を加熱することによって、浸漬直後に析出された析出板１３４が急冷されることを回避し、析出板１３４内の凝縮による熱応力の発生を防止あるいは熱応力を緩和することができるので、破損を防止し製造歩留を向上することができる。
【０１３６】
図１０は、融液２１および坩堝２２の輻射熱によって析出板１３４を加熱する構成を示す図である。図９に示す析出板加熱手段１３３を設けることなく、融液２１および坩堝２２の輻射熱を加熱手段として利用するように構成されても良い。たとえば、冷却体２５が融液２１から引上げられた直後に、冷却体２５が坩堝２２および融液２１の上方で一旦停止するように、浸漬手段３０の動作を制御する。このことによって、冷却２５の表面に生成された析出板１３４を、融液２１および坩堝２２からの輻射熱を利用して加熱することが可能である。このような構成によれば、面状加熱ヒータなどの特別な加熱手段を必要とすることなく、浸漬し引上げた直後に析出板１３４が急冷されることを回避して破損を防止するとともに、装置のローコスト化が実現される。
【０１３７】
図１１は、析出板１３４を加熱するもう一つの構成を示す図である。図１１に示す構成では、冷却体２５が融液２１から引上げられた直後に、冷却体２５が高周波誘導加熱コイル４１の上方で一旦停止するように、浸漬手段３０の動作を制御する。このことによって、冷却体２５とその表面に生成された析出板１３４を、高周波誘導加熱コイル４１と図１１では不図示の高周波電源とによって形成される交番磁界１３５中へ移動させ、冷却体２５に流れる誘導電流が発生するジュール熱で加熱することができる。このような構成によれば、面状加熱ヒータなどの特別な加熱手段を必要とすることなく、浸漬し引上げた直後に析出板１３４が急冷されることを回避して破損を防止するとともに、装置のローコスト化が実現される。
【０１３８】
なお、高周波誘導加熱コイル４１による交番磁界１３５によって冷却体２５を発熱させる構成をとる場合、耐熱性および誘導電流の発生のしやすさから冷却体２５はカーボン製であることが望ましい。
【０１３９】
図１２は、析出板製造装置２０の概略構成を示す上面図、正面図および右側面図である。析出板製造装置２０を構成する各部の詳細な動作については前述したので、図１２では析出板製造装置２０における析出板製造に係る全体動作をまとめて概略的に説明する。
【０１４０】
図１２中に示す各矢符は、冷却体２５の移動方向を示し、各矢符にて示す冷却体２５の移動に従って装置の全体動作を説明する。矢符ｓ１では、冷却体搬入搬出台２８上に並べられた複数枚の冷却体２５を、冷却体搬入準備室２６へ搬入する。この搬入工程では、冷却体搬入準備室２６内へ冷却体２５を搬入後、第１および第２ゲートバルブ４４，４５を閉じて、冷却体搬入準備室２６内の雰囲気を処理室２４内の雰囲気と同一になるように置換する。
【０１４１】
矢符ｓ２では、第２ゲートバルブ４５を開いて、冷却体２５を冷却体搬入準備室２６から処理室２４内の第１スタック搬送部７２ａへ移載する。矢符ｓ３では、冷却体２５を、第１スタック搬送部７２ａから搬送ステージ部７３の冷却体搬入部７７へ枚葉で移載する。矢符ｓ４では、搬送ステージ部７３において、冷却体２５を冷却体搬入部７７から浸漬待機部７８へ枚葉で移載する。
【０１４２】
矢符ｓ５では、浸漬待機部７８にある冷却体２５が、浸漬手段３０によって、坩堝２２内の融液２１へ浸漬を開始することができる位置へ移動する。矢符ｓ６では、浸漬手段３０によって、冷却体２５が坩堝２２内の融液２１に浸漬され、その後引上げられて、さらに浸漬待機部７８へ移動する。この工程の途上において、析出板１３４を加熱する処理が施されても良い。矢符ｓ７では、浸漬待機部７８にある冷却体２５を冷却体搬出部７９へ枚葉で移載する。
【０１４３】
矢符ｓ８では、冷却体２５を、冷却体搬出部７９から枚葉で第２スタック搬送部７２ｂへ移載する。矢符ｓ９では、第２スタック搬送部７２ｂに保持される冷却体２５を、第４ゲートバルブ４８を開いて冷却体搬出準備室２７へ移載する。このとき、冷却体搬出準備室２７内の雰囲気は、処理室２４内の雰囲気と同一に調整される。矢符ｓ１０では、第３および第４ゲートバルブ４７，４８を共に閉じて冷却体搬出準備室２７を大気開放し、その後第３ゲートバルブ４７を開いて、冷却体２５を、冷却体搬出準備室２７から冷却体搬入搬出台２８へ移載する。
【０１４４】
これらの析出板の製造に係る動作も、制御装置３２が、メモリ３５に予め格納される動作制御プログラムおよび装置各部の動作条件データに従って、各部を動作制御することによって実行される。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施の一形態である析出板製造装置２０の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図２】図１に示す析出板製造装置２０に備わる搬送手段２９の構成を拡大して示す斜視図である。
【図３】冷却体搬出準備室２７の第４ゲートバルブ４８付近に設けられる冷却体受渡手段６４の構成を例示する側面図である。
【図４】制御装置３２による析出板製造装置２０の動作制御に係る電気的構成を示すブロック図である。
【図５】冷却体保持部９１の構成を示す図である。
【図６】冷却体保持部９１の動作を説明する図である。
【図７】再投入手段１１４の構成を簡略化して示す。
【図８】本発明の他の実施形態である融液２１の湯面高さ検出手段１３２の構成を簡略化して示す図である。
【図９】析出板加熱手段１３３の構成を簡略化して示す図である。
【図１０】融液２１および坩堝２２の輻射熱によって析出板１３４を加熱する構成を示す図である。
【図１１】析出板１３４を加熱するもう一つの構成を示す図である。
【図１２】析出板製造装置２０の概略構成を示す上面図、正面図および右側面図である。
【図１３】従来の析出板製造装置１の概要を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
２０  析出板製造装置
２１  半導体材料の融液
２２  坩堝
２３  加熱手段
２４  処理室
２５  冷却体
２６  冷却体搬入準備室
２７  冷却体搬出準備室
２８  冷却体搬入搬出台
２９  搬送手段
３０  浸漬手段
３１  材料補充手段
３２  制御装置
３３  電源盤
４１  高周波誘導加熱コイル
４２  高周波電源
４４，４５，４７，４８  ゲートバルブ
５０  冷却体受渡手段
５３  冷却体厚み測定手段
６７  落下物受容カバー
７１  水平搬送部
７２  スタック搬送部
７３  搬送ステージ部
１１１  析出板受容体
１１２  堆積物検出手段
１１３  材料補充量算出手段
１１４  再投入手段
１１５  材料投入手段
１３１  浸漬回数検出手段
１３２  湯面高さ検出手段
１３３  析出板加熱手段
１３４  析出板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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