(57)【要約】【課題】部品点数の増加を招くことなく基材の交換の容易性を保持しつつ、真空吸着した基材の落下を防止する。【解決手段】浸漬面５２ａに対向する面に突起部５２ｂを有する基材５２と、突起部５２との係合面に吸引孔８１の一端が開口されている基材受け台５０と、吸引孔８１のガスを排出して突起部５２ｂを基材受け台５０に真空吸着させる真空吸着機構８と、を備え、突起部５２ｂと基材受け台５０のアリ溝５０ａとを係合させた状態で基材受け台５０に基材５２を真空吸着させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯に浸漬されて溶融対象物を析出させる面に対向する面に突起部を有する基材と、
吸着孔を介して前記突起部を真空吸着する基材受け台を含む吸着手段と、を備えたことを特徴とする基板製造装置。
【請求項２】
前記基材受け台は、前記突起部に係合自在な凹部を有するとともに、この凹部内における前記突起部との係合面に前記吸引孔の一端部を開口し、
前記吸着手段は、前記吸引孔の他端部に接続されて前記吸引孔内を真空にする排出自在な吸引手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板製造装置。
【請求項３】
前記基材受け台は、前記吸引孔を構成する一以上の吸着部材と、前記吸着部材を少なくとも前記突起部の吸着方向に変位自在に保持する弾性部材と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板製造装置。
【請求項４】
前記突起部及び前記基材受け台は、アリ溝形状を呈することを特徴とする請求項２に記載の基板製造装置。
【請求項５】
前記突起部は、係合により前記基材受け台に接触する面のうち少なくとも一面が前記突起部の吸着方向に対して傾斜してることを特徴とする請求項２に記載の基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱溶融された溶融対象物からなる溶湯に基材を接触・浸漬させ、溶湯中の溶解物を凝固成長させて析出物（基板）を得る基板製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からシリコンを主成分とするシート状の半導体基板を析出物として製造するため、シリコンを加熱溶融した溶湯に矩形の薄い板状の基材を接触・浸漬させ、基材の浸漬面にシリコンを凝固成長させ、析出物（基板）を得るという処理が行われている。具体的には、図９に示すように基材１１４を矢印の方向に移動させ、溶融シリコンからなる溶湯１１５に浸漬することで、基材１１４の浸漬面にシリコンを凝固成長させシート状の基板１０２を形成する。
【０００３】
この基板を製造する基板製造装置には、溶湯に浸漬して溶解対象物の析出物を得るために基材を着脱自在に保持しつつ移動させる基材保持装置を備えている。この基材保持装置には、装置の大型化の防止、作業者の作業性向上等の観点から部品点数が少ない構成で、且つ基材の交換が容易なことが求められている。
【０００４】
そこで、従来の基材保持装置には、基材を真空吸着することで、構成を単純にして部品点数を減少させ、基材の交換を容易にした構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この基板保持装置には、図１０に示すようにチャンバ１４３内に基材１１４を溶湯に浸漬させる図示しない析出機構が設けられており、析出機構の先端に連結部１４２ａ、１４２ｃを介して基材保持機構１０１が取り付けられている。
【０００６】
基材１１４を吸着するには、基材１１４の当接面１１４ｃに基材受け台１０３を当接させた後、排出機構１０７により吸引孔１０３ｃ内部のガスを外部に排出し、基材受け台１０３の吸着面１０３ａと基材１１４の当接面１１４ｃとの間を真空状態にすることにより行う。
【０００７】
また、吸着した状態の基材１１４を基材受け台１０３から離間させるには、ガス排出機構１０７によるガスの排出を解除し、吸引孔１０３ｃ内部にガスを注入して基材受け台１０３の吸着面１０３ａと基材１１４の当接面１１４ｃとの間の真空状態を解除することにより行う。
【特許文献１】特開２００３−１９２３２３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１の構成では、基材１１４に図１１に示すような反りが発生し、基材受け台１０３の吸着面１０３ａと基材１１４の当接面１１４ｃとの間に隙間１１６が発生してしまう。そのため、この隙間１１６により基材受け台１０３と基材１１４との真空状態を保てず、基材１１４が移動途中で落下する等の不具合が生じていた。
【０００９】
これは、基材１１４を溶湯１１５に浸漬した際、溶湯１１５に浸漬する浸漬面１１４ａは瞬時に非常に高温となるが、溶湯１１５に浸漬しない当接面１１４ｃの温度は瞬時には高温にならず、浸漬面１１４ａと当接面１１４ｃとに大きな温度差（温度分布）が発生してしまうためである。
【００１０】
例えば、２００ｍｍ角、２０ｍｍ厚のカーボン製の基材１１４の場合、浸漬面１１４ａの温度が１０００℃、当接面１１４ｃの温度が１００℃とすると、基材１１４には２〜３ｍｍの反りが発生する。
【００１１】
本発明の目的は、部品点数の増加を招くことなく基材の交換の容易性を保持しつつ、真空吸着した基材の落下を防止することができる基板製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。
【００１３】
（１）溶湯に浸漬されて溶融対象物を析出させる面に対向する面に突起部を有する基材と、
吸着孔を介して前記突起部を真空吸着する基材受け台を含む吸着手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、基材を溶湯に浸漬する浸漬面に対向する面に吸着部分に吸着される突起部が配置されているので、基材を溶湯に浸漬しても突起部自体の温度分布が小さい。これは、基材の浸漬面側の温度と浸漬面に対向する面側との温度差は大きいが、浸漬面に対向する面と突起部との温度差が小さいためである。
【００１５】
また、突起部が浸漬面に対向する面の面方向の少なくとも一方向に沿って形成された場合、突起部が基材を支持する役割を果たす。
【００１６】
（２）前記基材受け台は、前記突起部に係合自在な凹部を有するとともに、この凹部内における前記突起部との係合面に前記吸引孔の一端部を開口し、
前記吸着手段は、前記吸引孔の他端部に接続されて前記吸引孔内を真空にする排出自在な吸引手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、吸着部分である基材受け台の凹部と突起部とが係合した状態で、吸引手段によって吸引孔内部が真空状態になる。そのため、係合面に形成された吸引孔の開口に対向する突起部も係合面側に吸引され、基材受け台に基材が吸着される。
【００１８】
（３）前記基材受け台は、前記吸引孔を構成する一以上の吸着部材と、前記吸着部材を少なくとも前記突起部の吸着方向に変位自在に保持する弾性部材と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、弾性部材によって吸着部材が突起部の吸着方向に変位自在に保持されているので、突起部に反り等の変形が生じても、吸着部材の位置がこの変形に倣って少なくとも吸着方向に変位する。
【００２０】
（４）前記突起部及び前記基材受け台は、アリ溝形状を呈することを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、アリ溝形状を有する突起部及び基材受け台が係合した状態で基材受け台が突起部を吸着するので、基材受け台と突起部との吸着状態が解除された場合であっても、係合により基材受け台から突起部が離間することがない。
【００２２】
（５）前記突起部は、係合により前記基材受け台に接触する面のうち少なくとも一面が前記突起部の吸着方向に対して傾斜してることを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、突起部の基材受け台に接触する面のうち少なくとも一面が吸着方向に対して傾斜し、その傾斜に合うように基材受け台の凹部の形状にも傾斜面が形成されている。したがって、突起部が基材受け台に吸着される際、突起部が基材受け台の傾斜面にガイドされて所定の位置に吸着される。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００２５】
（１）基材が吸着される部分である突起部の温度分布を小さくすることによって、突起部に反りを発生し難くできるので、吸着部分と突起部との間に隙間が生じず、この間の真空状態が維持されるため、単純な構成で吸着性能を維持することができる。
【００２６】
また、突起部を浸漬面に対向する面の面方向の一方向に沿って形成した場合、突起部に基材を支持させることができるので、基材の剛性を向上させることができる。これにより、基材の反り等の変形の防止して、基材の変形に伴う突起部の変形を防止でき、より適切に吸着性能を維持することができる。
【００２７】
これらのことから、部品点数の増加を招くことなく基材の交換の容易性を保持しつつ吸着性能を維持することができる。
【００２８】
（２）基材受け台と突起部とを係合させた状態で突起部を吸着することによって、基材受け台と突起部との吸着位置の位置決め精度を向上させることができる。
【００２９】
（３）突起部に反り等の変形が生じた際、吸着部材の位置をこの変形に倣って少なくとも吸着方向に変位させることによって、突起部が変形しても突起部と吸着部材との真空状態を保持することができるので、より確実に吸着状態を維持できることができる。
【００３０】
（４）突起部と基材受け台とをアリ溝形状で構成することによって、故障等により基材受け台と突起部との吸着状態が解除された場合であっても、係合により基材受け台が基材を保持し、基材の脱落を防止できる。
【００３１】
また、アリ溝形状であるので、基材受け台と突起部との吸着位置の位置決め精度をより向上させることができる。
【００３２】
（５）突起部をガイドして所定の位置に吸着することによって、基材受け台と突起部との吸着位置の位置決め精度をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明の最良の実施形態に係る基板製造装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
図１は、基板製造装置の一部の構成を示す側面断面図である。この発明の本体装置である基板製造装置１は、密閉状態にされた真空容器６内でＡｒガス等の不活性ガスに置換した雰囲気下で半導体材料や金属材料等の溶融対象物を加熱溶融して溶湯とし、真空吸着した基材５２を移動させつつ溶湯に浸漬してシート状の基板を製造する。溶融対象物としては、シリコン等の半導体材料の他、鉄やチタン等の金属材料がある。本実施形態の基板製造装置１は、溶融対象物にシリコンを用いて半導体基板として用いる基板を製造する。
【００３５】
基板製造装置１は、外部環境から内部を密閉状態に隔離可能な二重構造の真空容器６を備えている。また、基板製造装置１は、真空容器６内部に配置された真空吸着機構８及び図示しないルツボ装置等から構成されている。
【００３６】
本発明の吸着手段である真空吸着機構８は、吸引孔８１、パイプ８２、真空ポンプ８３（本発明の吸引手段に相当する。）及びバルブ８４ａ，８４ｂ等から構成され、基材５２を基材受け台５０に真空吸着させる。基材受け台５０は、真空吸着した基材５２を溶融したシリコンの溶湯に浸漬する。ルツボ装置は、溶湯を収容する図示しない収容部等から構成されている。
【００３７】
パイプ８２は、一端が真空容器６外に設置された真空ポンプ８３等にバルブ８４ａを介して接続され、他端が真空容器６内に配置されたバルブ８４ｂに接続されている。真空ポンプ８３は、吸引孔８１内及びパイプ８２内のガスを外部に排出する。
【００３８】
図２及び図３は、基材受け台５０及び基材５２の係合状態を示す拡大図である。基材受け台５０は、アリ溝５０ａを有し、アリ溝５０ａの基材５２に対向する面に複数の吸引孔８１の一端部８１ａが開口されている。複数の吸引孔８１の他端部８１ｂは、パイプ８２に連結されている。
【００３９】
基材５２は、基材受け台５０との係合側の面上にアリ溝５０ａに係合する突起部５２ｂを有し、図２に示す矢印方向に摺動させてアリ溝に係合する。図３が係合した状態を示す図である。なお、図１に示す基材受け台５０及び基材５２は、図３に示すＸ−Ｘ′断面を示している。
【００４０】
基材受け台５０に基材５２を真空吸着させる場合、基材５２の突起部５２ｂを基材受け台５０のアリ溝５０ａに係合した状態で、バルブ８４ｂを閉じ、バルブ８４ａを開放する。その後、真空ポンプ８３を動作させて吸引孔８１内及びパイプ８２内のガスを吸引する。この時、吸引孔８１の開口は、突起部５２ｂの一面に面しているので、真空ポンプ８３のガスの吸引によって突起部５２ｂの一面が吸引孔８１の開口を塞ぎ、吸引孔８１内及びパイプ８２内が真空状態となる。これにより、基材受け台５０が基材５２を吸着した状態となる。
【００４１】
一方、基材５２及び基材受け台５０の吸着状態を解除する場合は、開放されているバルブ８４ａを閉じ、閉塞されているバルブ８４ｂを開放する。これにより、真空ポンプ８３によるガスの排出が解除されると共に、真空容器６内から存在する例えば大気やＡｒガス等がバルブ８４ｂを介してパイプ８２及び吸引孔８１へと充填され、真空状態が解除される。これにより、基材受け台５０と基材５２との吸着状態が解除される。
【００４２】
図４は、基材５２を溶湯７０に浸漬させる際の基材５２の動作を示す説明図である。基材受け台５０に吸着された基材５２は、図示しない旋回機構によって図４に示す矢印方向に沿ってルツボ装置に収容されている溶湯７０の液面に対して浸漬突入角度θをなして溶湯７０に進入し、溶湯７０の液面からの浸漬深さｄまで溶湯７０に浸漬する。その後、基材５２は、溶湯７０から引き上げられる。この時、浸漬した基材５２の浸漬面５２ａにシリコンの溶湯７０の凝固成長した基板２が析出する。
【００４３】
なお、基材５２は、長期間繰り返して使用することができる耐火性のある材料、例えばカーボンにより形成されるのが好ましい。また、浸漬突入角度θ及び浸漬深さｄは製造する半導体基板２の材質、厚さ、及び基材の浸漬時間等により設定する。
【００４４】
また、基材５２の交換は、図示しない基材押出装置を用いて行う。具体的には、交換する新たな基材５２の突起部５２ｂの長手方向の一端側を、基材受け台５０に保持されている交換されるべき基材５２の突起部５２ｂの長手方向の一端側に当接し、交換されるべき基材５２を押し出す。この時、交換されるべき基材５２は、真空吸着が解除されている状態であるので新たな基材５２の当接によって容易に押し出される。また、新たな基材５２は、交換されるべき基材５２を押し出しつつ、突起部５２ｂが基材受け台５０のアリ溝５０ａに係合する。
【００４５】
さらに、図５に示すように、基材受け台５０に基材５２を係合させ易くするため、アリ溝５０ａ及び突起部５２ｂの係合状態がギャップが生ずるような構成になっている。
【００４６】
上記の基板製造装置１を用いた基板２を製造は、以下の工程を順に実施することにより行う。
【００４７】
（析出前工程）
基板製造装置１内のルツボ装置において、半導体基板の材質となるシリコンを誘導加熱コイル等を用いて加熱・溶融し、溶湯７０全体を均一な温度に維持する。
【００４８】
（基材受取工程）
基板製造開始前は基材受け台５０に基材５２は係合していない状態であるので、図示しない移動機構を駆動して基材受け台５０を基材５２の受渡位置に移動させる。その後、基材押出装置を駆動して新たな基材５２を基材受け台５０に係合させる。次に、真空吸着機構８を駆動して係合した新たな基材５２を吸着・保持する。さらに、再び移動機構を駆動して基材受け台５０を降下させ、析出を行う析出位置に基材５２を移動させる。
【００４９】
（析出工程）
図４に示すように、図示しない旋回機構を駆動して基材受け台５０を揺動して基材５２を溶湯７０に浸漬する。浸漬した状態で一定時間の経過後、再び旋回機構を駆動して基材受け台５０を揺動し、基材５２を溶湯７０から引き上げる。これによって、基材５２の浸漬面５２ａに所定厚みの半導体基板として用いられる基板２が析出する。
【００５０】
（基材引渡工程）
移動機構を駆動して基材受け台５０を受け渡し位置に移動させて基材５２の吸着状態を解除する。その後、基材押出装置を駆動して新たな基材５２に交換する。
【００５１】
以上のように、この発明の基板製造装置１に備えられる基材５２の真空吸着を突起部５２ｂを用いて行うことによって、基材５２を溶湯７０に浸漬しても突起部５２ｂ自体の温度分布を小さくすることができるので、突起部に反りを発生し難くできる。これは、基材５２の浸漬面５２ａ側の温度と浸漬面に対向する面側との温度差は大きいが、浸漬面５２ａに対向する面と突起部５２ｂとの温度差が小さいからである。
【００５２】
したがって、アリ溝５０ａと突起部５２ｂとの間に隙間が生じず、この間の真空状態が維持されるため、単純な構成で吸着性能を維持することができる。
【００５３】
また、突起部５２を浸漬面５２ａに対向する面の面方向の少なくとも一方向に沿って形成しているので、突起部５２ｂが基材５２を支持することとなり、基材５２の剛性を向上させることができる。これにより、基材５２の反り等の変形の防止して、基材５２の変形に伴う突起部５２ｂの変形を防止でき、より適切に吸着性能を維持することができる。
【００５４】
これらのことから、部品点数の増加を招くことなく基材５２の交換の容易性を保持しつつ基材５２ｂの吸着性能を維持することができる。
【００５５】
例えば、２００ｍｍ角、２０ｍｍ厚のカーボン製基材５２に高さ１０ｍｍ、幅８０ｍｍ、長さ２００ｍｍの突起部５２ｂを設けた場合、浸漬面５２ａの温度が１０００℃、浸漬面５２ａに対向する面の温度を１００℃とすると、基材５２の突起部５２ｂの吸引孔８１に対向する面での反り量は１ｍｍ以下となる。
【００５６】
また、基材受け台５０と突起部５２ｂとを係合させた状態で基材５２を吸着することによって、基材受け台５０と基材５２との吸着位置の位置決め精度を向上させることができる。
【００５７】
しかも、アリ溝５０ａに突起部５２を係合させているので、故障等により基材受け台５０と突起部５２との吸着状態が解除された場合であっても、係合により基材受け台５０が基材５２を保持することができ、基材５２の落下を防止できる。
【００５８】
（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態と略同様の構成であるが、図６に示すように基材受け台５０と基材５２との係合のための形状が異なる。具体的には、基材５２の突起部５２ｂが連結部５２ｃ及び係合部５２ｄから構成されている。基材受け台５０も突起部５２ｂの形状に合わせた係合溝を有している。
【００５９】
また、突起部５２ｂは、図６に示す矢印の吸引方向に対して傾斜している傾斜面５２ｅを有している。これにより、基材５２が材受け台５０に吸着される際、傾斜面５２ｅにより突起部５２ｂが基材受け台５０の傾斜面５０ｅにガイドされて所定の位置に吸着される。したがって、基材５２と基材受け台５０との位置決め精度をより向上させることができる。
【００６０】
さらに、熱伝導率の低い連結部５２ｃで基材５２及び係合部５２ｄを連結しているので、基材５２からの熱が係合部５２ｄに伝達し難い。熱伝導率が低いのは、連結部５２ｃが基材５２に接触している面積が小さいからである。これにより、係合部５２ｄでの温度分布を小さくでき、熱による歪みを小さくできる。
【００６１】
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態と略同様の構成であるが、図７、図８に示すように、基材受け台５０に基材５２を吸着させる真空吸着機構８の構成が異なる。具体的には、吸引支持部材８５を基材受け台５０の上面に配置し、吸引支持部材８５が板ばねＡ（本発明の弾性部材に相当する。）を介して吸引孔８１を有する複数の吸着部材８６を支持している。なお、図８は、図７に示すＺ−Ｚ′断面を示す断面図である。
【００６２】
複数の吸着部材８６の吸引孔８１は、上述の実施形態の構成と同様にパイプ８２に接続されている。
【００６３】
したがって、板ばねＡを用いて複数の吸着部材８６を突起部５２ｂの吸着方向に変位自在に保持できるので、基材５２の係合部５２ｃに熱等による変形が発生した場合であっても、板ばねＡの弾性力によって吸着部材８６の位置をその変形に倣って変位させることができる。これによって、突起部５２ｂが変形しても突起部５２ｂと吸着部材８６との真空状態を保持することができるので、より確実に基材５２吸着状態を維持できることができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、板ばねＡを用いて吸着部材８６の変位を吸着方向にしているが特にこれに限定されるものではなく、少なくとも吸着方向に変位していればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施形態に係る基板製造装置の一部の構成を示す側面断面図である。
【図２】同基板製造装置に備えられる基材受け台及び基材の係合状態を示す拡大図である。
【図３】同基板製造装置に備えられる基材受け台及び基材の係合状態を示す拡大図である。
【図４】同基板製造装置に備えられる基材を溶湯に浸漬させる際の基材の動作を示す説明図である。
【図５】図３に示すＹ方向から見た断面図である。
【図６】この発明の実施形態に係る基板製造装置に備えられる基材受け台及び基材の係合状態を示す断面図である。
【図７】同基板製造装置に備えられる基材受け台及び基材の係合状態を示す断面図である。
【図８】図７に示すＺ−Ｚ′断面を示す断面図である。
【図９】従来の析出工程を説明する説明図である。
【図１０】従来の基板保持装置の簡単な構成を示す図である。
【図１１】従来の基板保持装置における基材の熱変形時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１−基板製造装置
２−半導体基板
８−真空吸着機構
５０−基材受け台
５２−基材
５２ｅ−傾斜面
８１−吸引孔
８２−パイプ
８３−吸引ポンプ
８４−バルブ
８５−吸引支持部材
８６−吸着部材
Ａ−板ばね
【図１】
2006076848.tif 000003
【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】
2006076848.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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