(57)【要約】【課題】  装置の製造費等のコストが抑制される薄板製造装置および薄板製造方法を提供する。【解決手段】  薄板製造装置１Ａは、坩堝３Ａ内のシリコン融液４Ａに下地板Ｓを浸し、下地板Ｓの主表面上にシリコン融液４Ａを凝固させて薄板を製造する薄板製造装置であり、下地板Ｓの主表面をシリコン融液４Ａに浸す浸漬機構５Ａは、下地板Ｓを上下方向に昇降させる昇降機構１４Ａと、下地板Ｓを水平方向軸まわりに回転させる回転機構１６Ａとを有し、浸漬機構５Ａの動作中に、昇降機構１４Ａによる昇降運動および回転機構１６Ａによる回転運動のみが組合わされて下地板Ｓが運動している。【選択図】        図１
2006176382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝内の金属材料および半導体材料の少なくとも一方を含む物質の融液に下地板を浸し、該下地板の主表面上に前記融液を凝固させて薄板を製造する薄板製造装置であって、
前記下地板の主表面を前記融液に浸す浸漬機構は、前記下地板を上下方向に昇降させる昇降機構と、前記下地板を回転させる回転機構とを有し、
前記浸漬機構の動作中に、前記昇降機構による昇降運動および前記回転機構による回転運動のみが組合わされて前記下地板が運動する、薄板製造装置。
【請求項２】
坩堝内の金属材料および半導体材料の少なくとも一方を含む物質の融液に下地板を浸し、該下地板の主表面上に前記融液を凝固させて薄板を製造する薄板製造装置であって、
前記下地板の主表面を前記融液に浸す浸漬機構は、前記下地板を上下方向に昇降させる昇降機構と、前記下地板を回転させる回転機構とを有し、
前記昇降機構および前記回転機構の動作中に、前記浸漬機構の水平方向の移動を抑制する固定機構が備えられた、薄板製造装置。
【請求項３】
前記回転機構は、前記下地板を３６０°回転させることが可能である、請求項１または請求項２に記載の薄板製造装置。
【請求項４】
坩堝内の金属材料および半導体材料の少なくとも一方を含む物質の融液に下地板を浸し、該下地板の主表面上に前記融液を凝固させて薄板を製造する薄板製造方法であって、
前記下地板の主表面を前記融液に浸す浸漬機構による上下方向の昇降運動および前記浸漬機構による回転運動のみを組合わせて前記下地板を運動させ、該運動中に前記下地板の主表面を前記融液に浸す工程を含む、薄板製造方法。
【請求項５】
前記浸漬機構に前記下地板を取付ける工程と、
前記下地板を前記浸漬機構から取り外す工程とをさらに備え、
前記取付け工程および／または前記取り外し工程は、前記下地板の主表面が上向きの状態で行なわれる、請求項４に記載の薄板製造方法。
【請求項６】
坩堝内の金属材料および半導体材料の少なくとも一方を含む物質の融液に下地板を浸し、該下地板の主表面上に前記融液を凝固させて薄板を製造する薄板製造方法であって、
前記下地板の交換位置にて、前記下地板の主表面を前記融液に浸す浸漬機構に前記下地板を上向きの状態で取付ける工程と、
前記浸漬機構による上下方向の昇降運動および前記浸漬機構による回転運動のみを組合わせて前記下地板を運動させ、該運動中に前記下地板の主表面を前記融液に浸す工程と、
前記交換位置にて、前記浸漬機構から前記下地板を上向きの状態で取り外す工程とを備えた、薄板製造方法。
【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、下地板上に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】
従来の薄板製造装置の一例として、たとえば、図８に示すようなものが挙げられる。
【０００３】
図８を参照して、薄板製造装置１０１においては、主室１０２内に坩堝１０３が配置され、その中にシリコン融液１０４が貯留され、そのシリコン融液１０４に下地板Ｓの表層部を浸漬させる浸漬機構１０５が配置されている。
【０００４】
この浸漬機構１０５は、横行軸１３６を走行する昇降機構１１４を備え、その昇降機構に懸垂支柱１１５、回転機構１１６、主軸支柱１１７、台座支持部１２０が吊り下げられている。下地板Ｓを係合する台座１２１は、台座支持部１２０に接続され、台座支持部１２０は、主軸１１８にて、回転可能なように主軸支柱１１７に保持される。主軸１１８は、例えばチェーン、ベルトなどのような動力伝達機構１１９を介して、回転機構１１６に接続されている。回転機構１１６を回転させることで下地板Ｓは回転され、昇降機構１１４によって、下地板は昇降動作を行ない、横行軸を走行することによって横行動作を行なう。
【０００５】
浸漬機構１０５が下地板Ｓを把握して、坩堝１０３の上に移送する。次いで、下地板Ｓを下降させ、下地板Ｓの表層部をシリコン融液１０４に浸漬し、下地板Ｓの表面にシリコン薄板を形成する。この後、シリコン薄板を付着させた下地板Ｓは上昇し、坩堝１０３の上を離れる。下地板を融液に浸漬させている間、付着されたシリコン融液は冷却され、固相が成長し、所定のシリコン薄板が形成される。この間、水平方向の移動と、昇降動作と、下地板傾斜動作とは、互いに独立した制御機構によって動作される。この結果、下地板は任意の軌道および傾斜状態にて融液に突入し、融液内を移動し、融液から脱出することができる。このとき、通常は、パソコンにより、水平方向移動指令と、昇降動作移動指令と、傾斜動作指令とを、それぞれプログラミングし、それをコントローラに送信しておくことにより、プログラム通りの任意軌道を実現する。上記の水平方向移動と、昇降動作移動と、傾斜動作とは、それぞれの動作に１つのモータを割り当てられ、合計３つのモータによって個別に駆動される。
【０００６】
このような薄板製造装置は、たとえば、国際公開第２００４／００３２６２号パンフレットにおいて開示されている。
【特許文献１】国際公開第２００４／００３２６２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような薄板製造装置においては、以下のような問題があった。
【０００８】
従来の技術を用いて薄板を製造する場合の課題の一つとして、装置が大きいという点が挙げられる。従来の装置によると、横行のためのモータは主室外に設置できるものの、横行レール、昇降機構（昇降モータおよびその支え部材）、回転機構（回転モータおよびその支え部材）などの機構を、全て主室内に設置しなければならない。さらに、その浸漬機構が横行、昇降、回転動作するための空間も準備する必要がある。そのため、大きな内容量を持つ主室（真空チャンバー）を用意する必要があり、装置の製造費、設置費、維持費、メンテナンス費を抑制することが困難なだけでなく、装置に付属するガス導入設備や真空排気設備などの付属設備も大型であり、使用するガス量や電気量も抑制困難である。
【０００９】
また、単位時間あたりの生産量を向上するためには、下地板サイズの大型化がもっとも有力であるが、従来の技術を用いて、大面積下地板による薄板製造を実施すると、製造された薄板の表面にうねりが生じる（薄板の表面が波打つ）ことが判明した。これは、下地板が振動しながら融液に浸漬されているためと考えられる。下地板が振動しながら融液に突入し、脱出する場合、その振動によって、下地板が突入してから脱出するまでの間に、融液の振動は徐々に増幅していく。作製される薄板の表面形状は、脱出のときの、融液の波立ちの影響を受けると考えられる。
【００１０】
このうねりは、薄板の平均板厚の約２倍程度となるものも存在し、外観悪化および、以後のプロセスに影響を与える可能性がある。例えば、製造された薄板を用いて、太陽電池を作製する場合、薄板をステージに吸着する、スピンコートを行なう、薄板にドーパントを拡散する、薄板表面に反射防止膜を成膜する、表裏面に電極を生成する、リードを接着する、太陽電池モジュールとしてラミネートする、などの工程を自動処理する際に、薄板表面に凹凸があることに起因する工程不良が生じる恐れがある。また、これらの工程間の搬送に関しても、薄板表面に凹凸による搬送不良が生じる恐れがある。このように、うねりが大きくなることによって、薄板を加工するプロセスでの歩留が悪化することにより、下地板サイズ大型化による生産量の向上効果を十分に利用できない。
【００１１】
以上のように、従来の技術は、装置の小型化によるコスト削減が困難であり、また下地板サイズの大型化による生産量の向上も十分ではないということが課題である。
【００１２】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、装置の製造費等のコストが抑制される薄板製造装置および薄板製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る薄板製造装置は、坩堝内の金属材料および半導体材料の少なくとも一方を含む物質の融液に下地板を浸し、該下地板の主表面上に融液を凝固させて薄板を製造する薄板製造装置である。
【００１４】
上記薄板製造装置において、下地板の主表面を融液に浸す浸漬機構は、下地板を上下方向に昇降させる昇降機構と、下地板を回転させる回転機構とを有する。
【００１５】
ここで、１つの局面では、上記薄板製造装置において、浸漬機構の動作中に、昇降機構による昇降運動および回転機構による回転運動のみが組合わされて下地板が運動する。
【００１６】
また、他の局面では、上記薄板製造装置において、昇降機構および回転機構の動作中に、浸漬機構の水平方向の移動を抑制する固定機構が備えられている。
【００１７】
本発明に係る薄板製造装置によれば、上記いずれの局面においても、浸漬機構の小型化を図ることができる。結果として、装置の製造費、設置費、維持費、メンテナンス費、付属設備の小型化、使用するガス量や電気量の抑制が可能となる。また、浸漬機構の水平方向動作による振動の増幅を抑制し、薄板のうねりを減少させることができる。
【００１８】
回転機構は、下地板を３６０°回転させることが可能であることが好ましい。
【００１９】
これにより、下地板の取付／取り外しを上向きの状態で行なう一連の動作をスムーズに行なうことができる。結果として、下地板を浸漬機構から取り外すときの衝撃によって、下地板表面に製造された薄板が剥離落下することを防止できる。
【００２０】
本発明に係る薄板製造方法は、坩堝内の金属材料および半導体材料の少なくとも一方を含む物質の融液に下地板を浸し、該下地板の主表面上に融液を凝固させて薄板を製造する薄板製造方法である。
【００２１】
上記薄板製造方法は、１つの局面では、下地板の主表面を融液に浸す浸漬機構による上下方向の昇降運動および浸漬機構による回転運動のみを組合わせて下地板を運動させ、該運動中に下地板の主表面を融液に浸す工程を含む。
【００２２】
これにより、浸漬機構の小型化を図ることができる。結果として、装置の製造費、設置費、維持費、メンテナンス費、付属設備の小型化、使用するガス量や電気量の抑制が可能となる。また、浸漬機構の水平方向動作による振動の増幅を抑制し、薄板のうねりを減少させることができる。
【００２３】
この局面において、薄板製造方法は、浸漬機構に下地板を取付ける工程と、下地板を浸漬機構から取り外す工程とをさらに備え、上記取付け工程および／または取り外し工程は、下地板の主表面が上向きの状態で行なわれることが好ましい。
【００２４】
これにより、下地板を浸漬機構から取り外すときの衝撃によって、下地板表面に製造された薄板が剥離落下することを防止できる。
【００２５】
上記薄板製造方法は、他の局面では、坩堝内の金属材料および半導体材料の少なくとも一方を含む物質の融液に下地板を浸し、該下地板の主表面上に融液を凝固させて薄板を製造する薄板製造方法であって、下地板の交換位置にて、下地板の主表面を融液に浸す浸漬機構に下地板を上向きの状態で取付ける工程と、浸漬機構による上下方向の昇降運動および浸漬機構による回転運動のみを組合わせて下地板を運動させ、該運動中に下地板の主表面を融液に浸す工程と、交換位置にて、浸漬機構から下地板を上向きの状態で取り外す工程とを備える。
【００２６】
この局面においても、上記と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、薄板製造装置の製造費、設置費、維持費およびメンテナンス費を抑制することができる。また、薄板の表面にうねりが生じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に基づく薄板製造装置および薄板製造方法の実施の形態について説明する。なお、実施の形態１，２では、シリコンの薄板を製造する場合について説明するが、他の金属材料または半導体材料（特に高融点物質）の薄板を製造する場合も、同様の効果が得られる。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る薄板製造装置１Ａを説明する側断面図である。図２は、薄板製造装置１Ａを説明する正面断面図である。
【００３０】
図１を参照して、薄板製造装置１Ａは、主室２Ａ内に、坩堝３Ａおよび坩堝を加熱して原料となるシリコンを溶解するための加熱機構（図示せず）を有する。坩堝には、加熱機構によって溶解したシリコン融液４Ａが貯留され、そのシリコン融液に下地板Ｓの表層部を浸漬させる浸漬機構５Ａが配置されている。主室には不活性ガスが導入され、大気圧よりも低い圧力、すなわち負圧に保たれる。図１の薄板製造装置では、Ａｒガスが導入され、圧力５００ＭＰａ付近とされている。このＡｒガスは排気に際し、フィルタ等を通してシリコン酸化物やその他の塵芥を除去し、循環使用することができる。
【００３１】
また、主室２Ａには、図２に示すように、下地板を装入するための装入用副室６、製造されたシリコン薄板が付着している下地板を取出すための取出し用副室７、図示しない追加原料を主室に投入するための原料用副室が隣接している。副室の雰囲気は、主室と同じ雰囲気、すなわち不活性ガス雰囲気で負圧とされている。
【００３２】
次に、薄板製造方法について説明する。主室２Ａが稼動中のとき、装入用副室６と主室との間の気密性扉９を閉めた状態で、副室と外部との間の気密性扉８を開け、下地板Ｓを副室６に搬入する。次いで、気密性扉８を閉め、副室６内を真空排気した後、Ａｒガスを導入し、圧力を主室２Ａと同じにすることにより、副室６の雰囲気を主室と同じにする。この後、主室における浸漬機構の稼動にしたがって、主室２Ａとの間の気密性扉８を開け、下地板Ｓを主室に装入する。副室６内の搬送機構１０は、副室へ下地板を搬入する際と、副室から主室へ下地板を搬入する際に使用する。下地板Ｓは、複数枚まとめて搬入することが望ましい。それによって、下地板１枚あたりの副室動作時間を短縮することが可能である。
【００３３】
主室では、下地板搬送機構２３によって、副室から搬入された下地板を、下地板交換位置に搬送する。その後、下地板を浸漬機構５Ａの台座２１Ａに装着する。
【００３４】
薄板を連続して製造する場合、２枚目以降の下地板装着の際には、台座には前に製造した薄板を表面に形成した下地板が装着されている。この場合、薄板および下地板の取外しと、次の下地板の装着を同時に行なうことによって、下地板交換時間を短縮できる。
【００３５】
取り外された下地板は、主室内の下地板搬送機構２４、副室内の搬送機構１３によって、取出し用副室７の気密性扉１２が閉められ副室の雰囲気が主室と同じになっていることを確認して開けられた気密性扉１１を通り、取出し用副室７に搬送される。この後、シリコン薄板が形成された下地板Ｓは、気密性扉１１が閉められた状態で気密性扉１２を開けて外に搬出される。下地板Ｓは、複数枚まとめて搬出することが望ましい。それによって、下地板１枚あたりの副室動作時間を短縮することが可能である。
【００３６】
再び、図１を参照して、主室外壁に取り付けられた昇降機構１４Ａには懸垂支柱１５Ａが接続されている。昇降機構１４Ａ内のモータによって、懸垂支柱は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱は、主室２Ａ内へと貫通している。貫通部は、パッキンや磁性流体シールなどによって、主室内外を隔離し、主室内に外気が混入することを防いでいる。懸垂支柱１５Ａの先には、回転モータ軸２２Ａを有する回転機構１６Ａが接続されている。回転機構の下には、主軸支柱１７Ａが２本接続されており、主軸支柱の下端には主軸１８Ａが水平方向に貫通している。この主軸と、回転機構内のモータ軸とは、動力伝達機構１９によって接続されているため、主軸は回転機構によって回転動作を行なうことが可能である。動力伝達機構は、チェーンや、ベルト、ギアなどを使用することができる。主軸には台座支持部２０が接続しており、その先に台座２１Ａが接続されている。台座は、下地板を保持する部材である。
【００３７】
以上の構成によると、昇降機構で浸漬機構全体を鉛直方向に昇降動作することが可能であり、つまりは下地板の鉛直方向の動作を行なうことが可能となる。また、回転機構によって主軸を回転することが可能であり、つまりは下地板を回転することが可能である。
【００３８】
図３を用いて、下地板装着の一例について説明する。下地板搬送機構２３によって、下地板交換位置直前まで運ばれた下地板Ｓは、下地板装着機構２５によって把握される。その後、下地板装着機構を用いて下地板Ｓ裏面の凸部が台座２１Ａの凹部に挟まるように下地板をスライドさせることで、下地板を台座に装着する。すでに製造された薄板を表面に形成した下地板が装着されている場合、すでに装着されている下地板は、次に装着される下地板のスライドによって押出され、下地板搬送機構２４の上に取出される。
【００３９】
この際、下地板は、薄板を成長させた面を略上向き（天頂方向）にすることが望ましい。これによって、作製された薄板が、下地板交換時の衝撃によって下地板と分離し、落下することを防止できる。また、下地板を上向きにするためには、浸漬機構が下地板を３６０°回転できることが望ましい。それによって、上向きにて下地板を装着し、下向きで下地板を融液に浸漬し、また上向きにて下地板を交換するという一連の動作を、スムーズに行なうことが可能となる。
【００４０】
次に、図１および図４を用いて、下地板を融液に浸漬し、下地板表面に薄板を製造する方法を説明する。浸漬機構５Ａが下地板Ｓを把握した後、昇降機構１４Ａによって浸漬機構全体を下降しつつ、回転機構１６Ａによって台座２１Ａを回転させることで、下地板Ｓを矢印２７Ａのように動作させ、下地板交換位置２６Ａから融液に浸す位置へ移動させる。そのまま、昇降機構の昇降動作と回転機構の回転動作を用いて、矢印２８Ａのように下地板を融液へ浸し、下地板の表面にシリコン薄板を形成する。この後、シリコン薄板を付着させた下地板Ｓは矢印２９Ａのように融液から取出される。この後、シリコン薄板を付着させた下地板Ｓは、矢印３０Ａのように昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置２６Ａに戻る。一連の動作のうち、昇降動作は矢印３１Ａによって示される。
【００４１】
昇降動作と、回転動作とは、互いに独立した制御機構によって動作される。この結果、下地板は任意の傾斜状態にて融液に突入し、融液内を移動し、融液から脱出することができる。このとき、通常は、パソコンにより、昇降動作移動指令と、回転動作指令とを、それぞれプログラミングし、それをコントローラに送信しておくことにより、プログラム通りの任意軌道を実現する。
【００４２】
次の下地板の装着と共に、シリコン薄板が形成された下地板Ｓが浸漬機構から取り外される。この際、下地板は、薄板が形成された面を天頂方向に向けて交換することが望ましい。これは、交換時の衝撃によって、薄板が落下することを防ぐためである。そのためには、浸漬機構の回転機構は、３６０°回転できることが望ましい。
【００４３】
本実施の形態によれば、装置の小型化が可能となった。従来の薄板製造装置が横行のためのモータは主室外に設置できるものの、横行レール、昇降機構（昇降モータおよびその支え部材）、回転機構（回転モータおよびその支え部材）などの機構を、全て主室内に設置しなければならず、その浸漬機構が横行、昇降、回転動作するための空間も準備する必要があることに対し、本実施の形態では、横行レールが不要となったため、主室（真空チャンバー）の内容量を大幅に削減することが可能となった。このため、装置の製造費、設置費、維持費、メンテナンス費を抑制することが可能となり、装置に付属するガス導入設備や真空排気設備などの付属設備も小型化が可能である。さらに、使用するガス量や電気量も抑制できる。
【００４４】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。
【００４５】
本実施の形態に係る薄板製造装置１Ａは、坩堝３Ａ内のシリコン融液４Ａに下地板Ｓを浸し、下地板Ｓの主表面上にシリコン融液４Ａを凝固させて薄板を製造する薄板製造装置であり、下地板Ｓの主表面をシリコン融液４Ａに浸す浸漬機構５Ａは、下地板Ｓを上下方向に昇降させる昇降機構１４Ａと、下地板Ｓを水平方向軸まわりに回転させる回転機構１６Ａとを有し、浸漬機構５Ａの動作中に、昇降機構１４Ａによる昇降運動および回転機構１６Ａによる回転運動のみが組合わされて下地板Ｓが運動している。昇降機構１４Ａおよび回転機構１６Ａの動作中は、浸漬機構５Ａの水平方向の移動が制限されている。換言すると、薄板製造装置１は、浸漬機構５Ａの水平方向の移動を抑制する固定機構を備える。本実施の形態においては、主室２Ａを構成するチャンバが上記固定構造として機能する。
【００４６】
本実施の形態に係る薄板製造方法は、浸漬機構５Ａによる上下方向の昇降運動および浸漬機構５Ａによる回転運動のみを組合わせて下地板Ｓを運動させ、該運動中に下地板Ｓの主表面をシリコン融液４Ａに浸す工程を含む。
【００４７】
また、浸漬機構５Ａに下地板Ｓを取付ける工程と、下地板Ｓを浸漬機構５Ａから取り外す工程とは、下地板Ｓの主表面が上向きの状態で行なわれることが好ましい。なお、取付工程および取り外し工程の一方のみを、下地板Ｓが上向きの状態で行なうようにしてもよい。
【００４８】
より具体的に説明すると、上記薄板製造方法は、下地板Ｓの交換位置２６Ａにて、浸漬機構５Ａに下地板Ｓを上向きの状態で取付ける工程と、浸漬機構５Ａによる上下方向の昇降運動および浸漬機構５Ａによる回転運動のみを組合わせて下地板Ｓを運動させ、該運動中に下地板Ｓの主表面をシリコン融液４Ａに浸す工程と、下地板Ｓの交換位置２６Ａにて、浸漬機構５Ａから下地板Ｓを上向きの状態で取り外す工程とを備える。
【００４９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における薄板製造装置を説明する側断面図である。本発明の実施の形態１と異なる部分は、浸漬機構の構成とその動作であり、それについて説明する。
【００５０】
主室外壁に取り付けられた昇降機構１４Ｂには懸垂支柱１５Ｂが接続されている。昇降機構１４Ｂ内のモータによって、懸垂支柱は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱は、主室２Ｂ内へと貫通している。貫通部は、パッキンや磁性流体シールなどによって、主室内外を隔離し、主室内に外気が混入することを防いでいる。懸垂支柱１５Ｂの先には、回転機構１６Ｂが接続されている。回転機構の下には、主軸支柱１７Ｂが２本接続されており、主軸支柱の下端には主軸１８Ｂが水平方向に貫通している。また、回転機構内のモータ軸には回転板３５が接続しており、その先に回転支柱３４が摺動部３２によって接続されている。台座２１Ｂは、一方の端を主軸１８Ｂに接続されており、他方の端を回転支柱３４に摺動部３３によって接続されている。回転機構内のモータによる回転力は、回転板をモータ軸を中心に回転することが可能であり、連動して台座２１Ｂは主軸１８Ｂを中心に回転動作を行なうことが可能である。台座は、下地板を保持する部材である。
【００５１】
以上の構成によると、昇降機構で浸漬機構全体を鉛直方向に昇降動作することが可能であり、つまりは下地板の鉛直方向の動作を行なうことが可能となる。また、回転機構によって主軸を回転させることが可能であり、つまりは下地板を回転させることが可能である。
【００５２】
次に、図５および図６を用いて、下地板を融液に浸漬し、下地板表面に薄板を製造する方法を説明する。浸漬機構５Ｂが下地板Ｓを把握した後、昇降機構１４Ｂによって浸漬機構全体を下降しつつ、回転機構１６Ｂによって台座２１Ｂを回転させることで、下地板Ｓを矢印２７Ｂのように動作させ、下地板交換位置２６Ｂから融液に浸す位置へ移動させる。そのまま、昇降機構の昇降動作と回転機構の回転動作を用いて、矢印２８Ｂのように下地板を融液へ浸し、下地板の表面にシリコン薄板を形成する。この後、シリコン薄板を付着させた下地板Ｓは矢印２９Ｂのように融液から取出される。この後、シリコン薄板を付着させた下地板Ｓは、矢印３０Ｂのように昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置２６Ｂに戻る。一連の動作のうち、昇降動作は矢印３１Ｂによって示される。
【００５３】
ここで、下地板を水平方向に任意に移動させることは不可能だが、主軸と台座の位置関係を変更することで、下地板の回転動作時の、水平方向の動きを決めることは可能である。下地板表面の中心点と主軸中心とを直線で結んだとき、その直線の長さが短いほど、回転動作のみを行なったときの下地板の、水平方向の動作距離を短くすることが可能である。本実施の形態１による薄板作製時の下地板の動作（矢印２８Ａおよび矢印２９Ａ）に比べて、本実施の形態２による薄板作製時の下地板の動作（矢印２８Ｂおよび矢印２９Ｂ）の方が、水平方向の動作距離は短い。これは、下地板表面の中心点と主軸中心とを直線で結んだとき、その直線の長さが短いためである。
【００５４】
本実施の形態によれば、装置の小型化が可能となった。従来の薄板製造装置が横行のためのモータは主室外に設置できるものの、横行レール、昇降機構（昇降モータおよびその支え部材）、回転機構（回転モータおよびその支え部材）などの機構を、全て主室内に設置しなければならないことと、その浸漬機構が横行、昇降、回転動作するための空間も準備する必要があることに対し、本実施の形態では、横行レールが不要となったため、主室（真空チャンバー）の内容量を大幅に削減することが可能となった。
【００５５】
このため、装置の製造費、設置費、維持費、メンテナンス費を抑制することが可能となり、装置に付属するガス導入設備や真空排気設備などの付属設備も小型化が可能である。さらに、使用するガス量や電気量も抑制できる。
【００５６】
（参考例）
図８は、従来の実施の形態における薄板製造装置を説明する側断面図である。本発明の実施の形態１，２と異なる部分は、浸漬機構の構成とその動作であり、それについて説明する。
【００５７】
主室外壁に取り付けられた横行機構１３７には横行レール１３６が接続されている。横行レールには昇降機構１１４が接続されており、横行機構内のモータによって、昇降機構の水平動作を行なうことが可能である。横行レールは、主室１０２内へと貫通している。貫通部は、パッキンや磁性流体シールなどによって、主室内外を隔離し、主室内に外気が混入することを防いでいる。昇降機構１１４には懸垂支柱１１５が接続されている。昇降機構１１４内のモータによって、懸垂支柱は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱１１５の先には、回転モータ軸１２２を有する回転機構１１６が接続されている。回転機構の下には、主軸支柱１１７が２本接続されており、主軸支柱の下端には主軸１１８が水平方向に貫通している。この主軸と、回転機構内のモータ軸とは、動力伝達機構１１９によって接続されているため、主軸は回転機構によって回転動作を行なうことが可能である。主軸には台座支持部１２０が接続しており、その先に台座１２１が接続されている。台座は、下地板を保持する部材である。
【００５８】
以上の構成によると、横行機構で浸漬機構全体を水平方向に動作することが可能であり、つまりは下地板の水平方向の動作を行なうことが可能である。また、昇降機構で浸漬機構全体を鉛直方向に昇降動作することが可能であり、つまりは下地板の鉛直方向の動作を行なうことが可能となる。また、回転機構によって主軸を回転することが可能であり、つまりは下地板を回転することが可能である。
【００５９】
次に、図８および図９を用いて、下地板を融液に浸漬し、下地板表面に薄板を製造する方法を説明する。浸漬機構１０５が下地板Ｓを把握した後、横行機構によって水平動作しながら、昇降機構１１４によって浸漬機構全体を下降しつつ、回転機構１１６によって台座１２１を回転させることで、下地板Ｓを矢印１２７のように動作させ、下地板交換位置１２６から融液に浸す位置へ移動させる。そのまま、横行機構の水平動作と昇降機構の昇降動作と回転機構の回転動作を用いて、矢印１２８のように下地板を融液へ浸し、下地板の表面にシリコン薄板を形成する。この後、シリコン薄板を付着させた下地板Ｓは矢印１２９のように融液から取出される。この後、シリコン薄板を付着させた下地板Ｓは、矢印１３０のように水平動作、昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置１２６に戻る。一連の動作のうち、昇降動作は矢印１３１によって示され、水平動作は矢印１３８によって示される。
【００６０】
水平動作と、昇降動作と、回転動作とは、互いに独立した制御機構によって動作される。この結果、下地板は任意の傾斜状態にて、任意の方向に、融液に突入し、融液内を移動し、融液から脱出することができる。このとき、通常は、パソコンにより、横行動作移動指令と、昇降動作移動指令と、回転動作指令とを、それぞれプログラミングし、それをコントローラに送信しておくことにより、プログラム通りの任意軌道を実現する。
【００６１】
（実施の形態１，２による効果）
昇降動作および回転動作を用いて薄板を製造した実施の形態１，２に係る製造方法と、横行動作および昇降動作および回転動作を用いて薄板を製造した参考例に係る製造方法について要約する。
【００６２】
まず、図９による薄板製造装置を用いて、シリコン薄板製造を行なう従来の製造方法について要約する。
【００６３】
シリコン原料を溶解し、１５００℃に保持する。続いて、下地板を装置外から搬入し、浸漬機構に装着する。
【００６４】
台座に装着された下地板は、横行機構および昇降機構、回転機構を動作させ、坩堝直上へ移動される。次に、横行機構および昇降機構、回転機構によって、下地板を融液に浸し、融液から取り出す。この際、横行機構は図中左方向へ移動させることにより、下地板の水平移動距離を確保する。次に、薄板が形成された下地板を下地板交換位置に戻す。薄板が形成された下地板は、浸漬機構から取り外され、新しい下地板を浸漬機構に装着する。これを繰り返すことで、連続して薄板を製造することが可能である。
【００６５】
次に、実施の形態１，２に係る薄板製造方法について要約する。
【００６６】
台座に装着された下地板は、横行機構によって坩堝中心付近まで水平移動する。続いて、昇降機構、回転機構を動作させ、坩堝直上へ移動される。次に、昇降機構、回転機構によって、下地板を融液に浸し、融液から取り出す。この際、横行機構は停止しているため、下地板の水平方向移動距離は回転動作によるもののみとなる。次に、薄板が形成された下地板を下地板交換位置に戻す。薄板が形成された下地板は、浸漬機構から取り外され、新しい下地板を浸漬機構に装着する。これを繰り返すことで、連続して薄板を製造することが可能である。
【００６７】
次に、製造された薄板の形状評価について説明する。
【００６８】
薄板の融液側の表面の形状を、レーザ変移計によって、面スキャンする。スキャンされたデータは、薄板の測定ステージへの固定状態により傾斜しているため、平面補正をかける。その後、形状データのうち、凸部のみをピックアップし、その凸部の全体積を計算する。これによって、融液の波立ちによる薄板表面に形成されたうねりの大きさを定量化し、評価することが可能である。
【００６９】
図７は、薄板の形状評価結果である。従来の製造方法（横行動作、昇降動作および回転動作を用いた薄板製造方法）による薄板の凸部体積は、１５〜４５ｍｍ3であった。これに対し、上記実施の形態１，２による製造方法（昇降動作および回転動作を用いた薄板製造方法）による薄板の凸部体積は、３〜１０ｍｍ3であり、従来の製造方法に比べて表面形状が改善されたことがわかった。これは、下地板の振動が抑制できたためと考えられる。
【００７０】
参考例に係る薄板製造方法では、浸漬機構を支えている支点は横行軸であるが、その先に昇降機構、回転機構を有するため、支点が支える重量は非常に大きい。さらに、浸漬機構は駆動部を熱源から遠ざけるため、融液から離れた場所に設置するため、機構は鉛直方向に長くなる。これは、水平方向の撓みに弱い構造である。そのため、下地板を融液に浸しているときに横行動作を伴うと、横行動作によって生じる水平方向の加速度、振動は、浸漬機構の各部位の撓み、遊びによって増幅され、台座および下地板において、大きな振動となると考えられる。このように、下地板が振動しながら融液に突入し、脱出する場合、その振動によって、下地板が突入してから脱出するまでの間に、融液の振動は徐々に増幅していく。作製される薄板の表面形状は、脱出のときの、融液の波立ちの影響を受けると考えられる。そのため、浸漬機構が振動する場合は、下地板のサイズが大きいほど薄板の表面のうねりは増大するものと考えられる。
【００７１】
これに対し、実施の形態１，２に係る薄板製造方法では、横行動作を停止したまま下地板を融液に浸したため、昇降動作と回転動作のみによる薄板製造が可能となり、横行動作による振動は生じなかったと考えられる。昇降動作により生じる、鉛直方向の加速度、振動に関しては、機構を鉛直方向に長く設計した際の支点と重心、作用点（下地板）は動作直線とほぼ一致する直線上に位置することになり、振動は増幅されにくいと考えられる。回転動作に関しては、回転させる対象物が主軸と台座支持部材、台座、下地板のみであり、軽量物であるために、振動が大きく増幅する懸念は存在しないと考えられる。このように、浸漬機構が振動しない場合は、融液の振動は増幅されにくいため、下地板のサイズが大きくなっても、融液の揺れは変化無く、結果薄板の表面のうねりも増大しないものと考えられる。
【００７２】
このように、実施の形態１，２に係る薄板製造方法によれば、横行動作による水平方向の加速度、振動によって、下地板の振動が生じることを防ぎ、薄板の表面にうねりを生成することを抑制することが可能になる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る薄板製造装置を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る薄板製造装置を示す正面断面図である。
【図３】図１，図２に示される薄板製造装置における下地板交換機構を示す図である。
【図４】図１，図２に示される薄板製造装置の動作状態を示す側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る薄板製造装置を示す側断面図である。
【図６】図５に示される薄板製造装置の動作状態を示す側断面図である。
【図７】薄板の形状評価結果を示す図である。
【図８】従来の薄板製造装置を示す側断面図である。
【図９】図８に示される薄板製造装置の動作状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１Ａ，１Ｂ，１０１  薄板製造装置、２Ａ，２Ｂ，１０２  主室、３Ａ，３Ｂ，１０３  坩堝、４Ａ，４Ｂ，１０４  シリコン融液、５Ａ，５Ｂ，１０５  浸漬機構、６  装入用副室、７  取出用副室、８，９，１１，１２  気密性扉、１０，１３  搬送機構、１４Ａ，１４Ｂ，１１４  昇降機構、１５Ａ，１５Ｂ，１１５  懸垂支柱、１６Ａ，１６Ｂ，１１６  回転機構、１７Ａ，１７Ｂ，１１７  主軸支柱、１８Ａ，１８Ｂ，１１８  主軸、１９，１１９  動力伝達機構、２０，１２０  台座支持部、２１Ａ，２１Ｂ，１２１  台座、２２Ａ，２２Ｂ，１２２  回転モータ軸、２３，２４  下地板搬送機構、２５  下地板装着機構、２６Ａ，２６Ｂ，１２６  下地板交換位置、３２，３３  摺動部、３４  回転支柱、３５  回転板、１３６  横行軸（レール）、１３７  横行機構。
【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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