(57)【要約】【課題】原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置および製造方法において、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することのできる薄板製造装置および薄板製造方法、ならびに坩堝を提供する。【解決手段】本発明は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置であって、原料融液を内部に充填可能な坩堝と、坩堝内の原料融液に下地板を浸漬させる浸漬部とを備える。坩堝は、坩堝本体と、下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御する制御部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置であって、
前記原料融液を内部に充填可能な坩堝と、
前記坩堝内の原料融液に下地板を浸漬させる浸漬部とを備え、
前記坩堝は、坩堝本体と、前記下地板の浸漬方向に応じて前記原料融液の表面の液流の方向を制御する制御部とを含む、薄板製造装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記原料融液の表面の液流の方向が、前記原料融液の表面に平行投影した前記下地板の浸漬方向に対して垂直となるように制御する、請求項１に記載の薄板製造装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記原料融液の表面の液流の方向が、前記原料融液の表面に平行投影した前記下地板の浸漬方向に対して平行となるように制御する、請求項１に記載の薄板製造装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記原料融液の表面の液流の方向が、前記原料融液の表面に平行投影した前記下地板の浸漬方向に対して同一方向となるように制御する、請求項３に記載の薄板製造装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記原料融液の表面の温度分布を制御することにより、前記原料融液の表面の液流の方向を制御する、請求項１〜４のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記下地板が前記原料融液に進入する位置における前記原料融液の表面の温度が、前記下地板が前記原料融液から脱出する位置における前記原料融液の表面の温度より高くなるように前記原料融液の表面の温度分布を制御する、請求項５に記載の薄板製造装置。
【請求項７】
前記制御部は断熱部を含み、前記断熱部は、前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させ、かつ前記坩堝本体の上部に設けられた開口部、および前記坩堝本体の外壁のいずれかに接して設置され、前記断熱部により前記原料融液の表面の液流の方向を制御する、請求項５または６に記載の薄板製造装置。
【請求項８】
前記開口部の形状は線対称であり、
前記断熱部は、前記原料融液の表面に平行投影した前記開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される、請求項７に記載の薄板製造装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記坩堝本体の内部に設置された邪魔板を含み、前記邪魔板により前記原料融液の表面の液流の方向を制御する、請求項５〜８のいずれかに記載の薄板製造装置。
【請求項１０】
前記邪魔板は、前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させ、かつ前記坩堝本体の上部に設けられた開口部であって、線対称な形状を有する開口部の前記原料融液の表面に平行投影したいずれかの対称軸に対して非対称に設置される、請求項９に記載の薄板製造装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記原料融液の表面の液流の方向を制御する断熱部および邪魔板を含み、前記断熱部は、前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させ、かつ前記坩堝本体の上部に設けられた開口部、および前記坩堝本体の外壁のいずれかに接して設置され、かつ前記邪魔板は前記坩堝本体の内部に設置され、
前記断熱部および前記邪魔板は、前記断熱部により生じる前記原料融液の表面の液流の方向と、前記邪魔板により生じる前記原料融液の表面の液流の方向とが平行となるように設置される、請求項５または６に記載の薄板製造装置。
【請求項１２】
前記坩堝本体は、前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させる略矩形の開口部を上部に含み、
前記制御部は、前記略矩形の開口部の少なくとも３辺に接して前記原料融液の上部を覆うように設置された断熱部と、前記坩堝内部において前記坩堝の底面に対して略垂直に設置された第１の邪魔板、第２の邪魔板および第３の邪魔板とを含み、
前記原料融液の表面に平行投影した場合に、前記第１の邪魔板と前記第２の邪魔板とは対向し、かつ互いに平行であり、前記第３の邪魔板は、前記第１の邪魔板の一方の端部と前記第２の邪魔板の一方の端部とを接続し、かつ前記第１および第２の邪魔板に対して垂直である、請求項１１に記載の薄板製造装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の薄板製造装置を用いた薄板製造方法であって、
坩堝内で原料を加熱して原料融液を得る工程と、
前記原料融液に下地板を浸漬させる工程とを備え、
前記下地板を浸漬させる工程における下地板の浸漬方向に応じて前記原料融液の表面の液流の方向を制御する、薄板製造方法。
【請求項１４】
原料融液を内部に充填可能な坩堝であって、
前記坩堝は、坩堝本体と制御部とを備え、
前記坩堝本体は前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させる線対称形状の開口部を上部に含み、
前記制御部は前記坩堝本体に接して、前記原料融液の表面に平行投影した前記開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される、坩堝。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置およびそれを用いた薄板製造方法、ならびに坩堝に関する。より特定的には、下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御するための薄板製造装置およびそれを用いた薄板製造方法、ならびに坩堝に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多結晶シリコンの薄板は、鋳型に入ったシリコン融液を時間をかけて徐々に冷却し、得られる多結晶インゴットをブロック状に切り分け、その後、ブロックをスライスして製造しているため、スライスによるコストの増大およびシリコンの損失が大きかった。
【０００３】
かかる問題を解決し、多結晶シリコンの薄板を低コストで大量に生産する方法として、スライス工程を必要としない方法が知られている。
【０００４】
特許文献１（特開２００６−１８２６２６号公報）には、原料をルツボ内で加熱溶融し、基板上で原料の結晶を凝固成長させる板状結晶の製造方法が開示されている。この製造方法は、ルツボの開口部における辺縁部上に複数の可動式断熱手段を備えることにより、溶融原料の水平方向における温度分布を均一化し、基板におけるシリコンの成長むらと、ルツボ壁でのシリコンの凝固を抑制している。
【０００５】
特許文献２（特開２００８−１５９７８１号公報）には、ルツボ内に半導体材料融液を収容し、該半導体材料融液に基板を浸漬することにより、基板表面に固相シートを製造する固相シートの製造方法が開示されている。この製造方法は、ルツボの上面およびルツボの外側面の両面に接して輻射反射板を設けることにより、半導体融液とルツボ内壁の境界付近から発生する凝固の成長を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１８２６２６号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、特許文献１や特許文献２に記載された方法を用いて薄板を製造すると、薄板の板厚にむらが生じ、板厚が不安定になるという問題を見出した。その原因を検討したところ、融液の液面における液流の乱れが一因であることが判明した。
【０００８】
特許文献１に記載の薄板製造方法においては、融液の温度分布がほぼ均一であるために、たとえばルツボ壁近傍で窒化珪素などの融液が凝固すると、融液の温度バランスが崩れて融液の液流の乱れが生じ、このため薄板の板厚にむらが生じると考えられる。さらに、薄板にむらが生じると、薄板製造の歩留りの悪化という問題も引き起こす。
【０００９】
本発明の課題は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置および製造方法において、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することのできる薄板製造装置および薄板製造方法、ならびに坩堝を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置であって、原料融液を内部に充填可能な坩堝と、坩堝内の原料融液に下地板を浸漬させる浸漬部とを備える。坩堝は、坩堝本体と、下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御する制御部とを含む。
【００１１】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向が、原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向に対して垂直となるように制御する。
【００１２】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向が、原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向に対して平行となるように制御する。
【００１３】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向が、原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向に対して同一方向となるように制御する。
【００１４】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の温度分布を制御することにより、原料融液の表面の液流の方向を制御する。
【００１５】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、下地板が原料融液に進入する位置における原料融液の表面の温度が、下地板が原料融液から脱出する位置における原料融液の表面の温度より高くなるように原料融液の表面の温度分布を制御する。
【００１６】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は断熱部を含み、断熱部は、原料融液を坩堝の外部に露出させ、かつ坩堝本体の上部に設けられた開口部、および坩堝本体の外壁のいずれかに接して設置され、断熱部により原料融液の表面の液流の方向を制御する。
【００１７】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、開口部の形状は線対称であり、断熱部は、原料融液の表面に平行投影した開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。
【００１８】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、坩堝本体の内部に設置された邪魔板を含み、邪魔板により原料融液の表面の液流の方向を制御する。
【００１９】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、邪魔板は、原料融液を坩堝の外部に露出させ、かつ坩堝本体の上部に設けられた開口部であって、線対称な形状を有する開口部の原料融液の表面に平行投影したいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。
【００２０】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、制御部は、原料融液の表面の液流の方向を制御する断熱部および邪魔板を含み、断熱部は、原料融液を坩堝の外部に露出させ、かつ坩堝本体の上部に設けられた開口部、および坩堝本体の外壁のいずれかに接して設置され、かつ邪魔板は坩堝本体の内部に設置され、断熱部および邪魔板は、断熱部により生じる原料融液の表面の液流の方向と、邪魔板により生じる原料融液の表面の液流の方向とが平行となるように設置される。
【００２１】
本発明に係る薄板製造装置において好ましくは、坩堝本体は、原料融液を坩堝の外部に露出させる略矩形の開口部を上部に含み、制御部は、略矩形の開口部の少なくとも３辺に接して原料融液の上部を覆うように設置された断熱部と、坩堝内部において坩堝の底面に対して略垂直に設置された第１の邪魔板、第２の邪魔板および第３の邪魔板とを含み、原料融液の表面に平行投影した場合に、第１の邪魔板と第２の邪魔板とは対向し、かつ互いに平行であり、第３の邪魔板は、第１の邪魔板の一方の端部と第２の邪魔板の一方の端部とを接続し、かつ第１および第２の邪魔板に対して垂直である。
【００２２】
本発明は上記の薄板製造装置を用いた薄板製造方法であって以下の工程を備える。坩堝内で原料を加熱して原料融液を得る。原料融液に下地板を浸漬させる。下地板を浸漬させる工程における下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御する。
【００２３】
本発明は原料融液を内部に充填可能な坩堝であって、坩堝は、坩堝本体と制御部とを備え、坩堝本体は原料融液を坩堝の外部に露出させる線対称形状の開口部を上部に含み、制御部は坩堝本体に接して、原料融液の表面に平行投影した開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することのできる薄板製造装置および薄板製造方法、ならびに坩堝を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態における薄板製造装置の構造を示す概略図である。
【図２】坩堝本体の上面図である。
【図３】下地板表面に作製された薄板の断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における下地板の一例を示す図である。
【図５】断熱部が設置された坩堝本体の上面図である。
【図６】邪魔板が設置された坩堝本体の上面図である。
【図７】断熱部、邪魔板の配置の例を示す図である。
【図８】製造例１で用いた坩堝の上面図である。
【図９】図９（Ａ）は製造例２で用いた坩堝の上面図、図９（Ｂ）は前記坩堝の断面図、図９（Ｃ）は得られた薄板の断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は製造例３で用いた坩堝の上面図、図１０（Ｂ）は前記坩堝の断面図、図１０（Ｃ）は得られた薄板の断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は製造例４で用いた坩堝の上面図、図１１（Ｂ）は前記坩堝の断面図、図１１（Ｃ）は得られた薄板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜薄板製造装置＞
本発明の一実施の形態における薄板製造装置は、原料融液に下地板を浸漬させることにより、下地板表面に薄板を製造する薄板製造装置であって、原料融液を内部に充填可能な坩堝と、前記坩堝内の原料融液に下地板を浸漬させる浸漬部とを備える。前記坩堝は坩堝本体と、前記下地板の浸漬方向に応じて前記原料融液の表面の液流の方向を制御する制御部とを含む。原料融液の表面の液流の方向を制御することによって、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することができる。
【００２７】
原料融液としては、金属および半導体の少なくとも一方を含む物質の溶融物を用いることができる。前記溶融物は導電流体であるため、電磁場を印加することによって原料融液内に液流を生じさせることができる。また、前記溶融物からなる流体内に温度差が存在する場合も、温度分布に応じて液流が生じる。したがって、本発明の一実施の形態において、原料融液の表面の液流の方向の制御は、電磁場の印加や流体内の温度分布などを用いて行うことができる。なお、流体内の温度分布を用いる方法は、電磁場を印加する方法よりも、薄板製造装置の設備を簡略化できるため好ましい。
【００２８】
以下、流体内の温度分布を制御することによって原料融液の表面の液流の方向を制御する薄板製造装置を例として具体的に説明するが、本発明における原料融液の表面の液流の方向の制御方法は、温度分布を利用する方法に限定されるものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態における薄板製造装置を図１を用いて説明する。図１は、本発明の一実施の形態における薄板製造装置の構造を示す概略図である。図１に示すように、薄板製造装置１００は、坩堝本体１０１、断熱部１０５および邪魔板１０６とを備える坩堝と、浸漬部１２０とを備える。坩堝本体１０１内には、加熱部１０３により溶融した原料融液１０２が充填される。浸漬部１２０は原料融液１０２に下地板１０４を浸漬させて下地板１０４の表面に原料融液１０２を付着させた後、下地板１０４を原料融液１０２から取り出す機能を有する。取り出された下地板１０４の表面に付着した原料融液１０２が凝固成長して、下地板１０４表面に薄板が形成される。
【００３０】
坩堝は、減圧可能な容器（図示せず）内に配置されている。減圧可能な容器は反応性の高い原料を融解可能とするために、真空排気またはアルゴンガスのような不活性ガスを充填できる機構を備えることが好ましい。また、減圧可能な容器は連続的な薄板の製造を可能にするために、坩堝内に原料を適宜追加する追装機構（図示せず）を備えていることが望ましい。
【００３１】
浸漬部１２０は、ガイドレール、回転体およびロボットアームなどを用いることができる。図１はガイドレールを用いる場合を示している。ガイドレールは、水平動作レール１１０と、前記水平動作レール１１０に沿って動作するスライド体１１１と、前記スライド体に取り付けられた昇降機構１１２とを備える。昇降機構１１２には懸垂支柱１１３と、前記懸垂支柱１１３に設置された回転機構１１４と、前記回転機構１１４によって動作される回転支柱１１５と、台座支持部１１６とが吊り下げられている。前記台座支持部１１６には台座１１７が接続されている。台座１１７には、下地板１０４が着脱可能に保持されている。
【００３２】
水平動作レール１１０に沿ってスライド体１１１が移動すると、下地板１０４も水平方向に移動する。昇降機構１１２が懸垂支柱１１３を上下方向に移動させると、下地板１０４も上下方向に移動する。下地板１０４の回転動作は、回転機構１１４によって行われる。前記の下地板１０４の水平方向への移動、上下方向への移動および回転動作は、それぞれ独立に制御可能である。下地板の水平方向への移動、上下方向への移動および回転動作を適宜組み合わせることにより、下地板１０４を原料融液１０２に浸漬することができる。本明細書において、浸漬軌道とは、下地板１０４の移動軌跡のうち、下地板の少なくとも一部が原料融液に進入してから脱出するまでの軌道を意味する。
【００３３】
さらに、連続的に薄板を製造すると、原料融液量の減少に伴い、原料融液表面の位置が徐々に低下するため、浸漬部１２０は融液表面位置に合わせて下地板１１３の浸漬軌道を調節できる機能を有していることが望ましい。
【００３４】
下地板１０４は高純度黒鉛などからなる板材であり、この板材の少なくとも表層部上に融液が凝固成長することにより薄板が形成される。
【００３５】
坩堝本体１０１の形状は、内部に原料融液１０２を保持できれば特に限定されないが、たとえば図１に示すように、上部に開口部を有する直方体形状とすることが好ましい。
【００３６】
原料の融解に用いる加熱部１０３には抵抗加熱、誘導加熱または赤外線加熱などの金属原料または半導体原料を融解することができる一般的な手段を用いることができる。加熱部１０３は、原料融液１０２が坩堝本体１０１内部で凝固するのを防止するために、坩堝１０１の周囲の全部または一部に配置されることが好ましい。
【００３７】
図１では、制御部として断熱部１０５および邪魔板１０６が設置されている。
本実施の形態において、断熱部１０５は、坩堝本体１０１の開口部に接して、坩堝本体１０１の内壁と原料融液１０２との界面付近を覆うように設置される。断熱部１０５は、原料融液１０２からの輻射熱を反射するため、断熱部１０５の配置、大きさ、材料などを適宜変更することによって、坩堝本体１０１の内壁と原料融液１０２との界面付近の原料融液の温度を高く保つことができる。さらに、断熱部１０５は、原料融液１０２への不純物の混入を防止することができる。なお、図１は断熱部１０５が坩堝本体１０１の開口部の上部のみに設置される態様を示しているが、断熱部１０５はさらに坩堝本体１０１の外壁に接して設置されていてもよい。
【００３８】
邪魔板１０６は、坩堝本体１０１の内部に設置される。坩堝を用いて原料を加熱融解する場合は、一般的に坩堝本体温度は高温となっている。したがって、坩堝本体１０１の内壁と原料融液１０２との界面付近の原料融液の温度も高温である。このため、邪魔板１０６を設けることにより、坩堝本体の内壁付近の原料融液の熱拡散を低減し、邪魔板１０６と、坩堝本体１０１の内壁との間の原料融液の温度を高く保つことができる。邪魔板１０６の大きさは、邪魔板１０６全体が原料融液１０２中に浸漬するように調節することが好ましい。この場合、原料融液１０２の坩堝の外部に露出する表面積が変わらず、下地板１０４の浸漬軌道に影響を与えない。したがって、邪魔板１０６を設置しない坩堝と同様の浸漬軌道を得ることができる。一方、断熱部１０５を使用する場合は、下地板１０４の浸漬軌道が小さくなってしまうため、下地板を設置しない場合と同様の浸漬軌道を得るためには、坩堝本体の開口部の大きさを大きくして、外部へ露出する原料融液の表面積を大きくする必要がある。
【００３９】
断熱部１０５や邪魔板１０６を用いると、原料融液１０２の表面に温度分布を生じさせることができる。原料融液１０２の表面の液流は、温度の高い方から低い方へと流れる方向性を有する。したがって原料融液１０２の表面の温度分布を制御することによって、原料融液１０２表面の液流の方向を制御することができる。液流の方向を制御することにより、薄板の板厚のむらの発生を防止して、板厚を制御することができる。
【００４０】
＜制御部＞
（下地板の浸漬方向と原料融液の表面の液流の方向との関係）
本発明の一実施の形態において、制御部は下地板の浸漬方向に応じて原料融液の表面の液流の方向を制御する。以下、下地板の浸漬方向と原料融液の表面の液流の方向との関係ならびに得られる薄板の膜厚について、図２および図３を用いて説明する。
【００４１】
図２（i）〜（iv）は、開口部が矩形である坩堝本体２０１の上面図であり、坩堝本体内部には原料融液２０２が充填されている。矢印Ｓ１は前記原料融液２０２の表面に平行投影した下地板の浸漬方向を示す。矢印Ｓ２は前記原料融液２０２の表面の液流の方向を示す。
【００４２】
図３（i）〜（iii）は、下地板表面に作製された薄板の、下地板の浸漬方向Ｓ１と垂直な方向における断面図である。
【００４３】
図２（i）および図２（ii）において、下地板の浸漬方向Ｓ１と原料融液の表面の液流の方向Ｓ２は垂直に交わっている。この場合、下地板表面には、図３（i）および図３（ii）に示されるように、下地板の浸漬方向Ｓ１と垂直な方向の膜厚差が大きい薄板が作製される。さらに、たとえば図４に示されるように、下地板の浸漬方向Ｓ１に平行な溝を有する下地板４０４を用いると、下地板の浸漬方向Ｓ１と垂直な方向の平均膜厚が異なる複数枚の薄板を同時に製造することができる。なお、本明細書中において「垂直」とは、正確な９０°での交差のみを意味するものでなく、交差角９０°からの３０°以内、好ましくは１５°以内のずれを含むものとする。
【００４４】
一方、図２（iii）および図２（iv）において、下地板の浸漬方向Ｓ１と原料融液の表面の液流の方向Ｓ２は平行である。この場合、下地板表面には、図３（iii）に示されるように、下地板の浸漬方向Ｓ１と垂直な方向の膜厚差が小さい薄板が作製される。中でも図２（iii）に示されるように、下地板の浸漬方向Ｓ１と原料融液の表面の液流の方向Ｓ２の関係が平行かつ同一方向であると、薄板の下地板の浸漬方向Ｓ１と垂直な方向の膜厚差が非常に小さくなる。なお、本明細書中において「平行」とは、平行線からの３０°以内、好ましくは１５°以内のずれを含むものとする。さらに、「平行」とは、原料融液の表面の液流の方向と、下地板の原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向が同一の場合および対向する場合の両方を含むものとする。
【００４５】
（制御部の配置と原料融液の表面の液流の方向との関係）
本発明の一実施の形態において、制御部は原料融液の表面の温度分布を制御することにより、前記原料融液の表面の液流の方向を制御する。制御部としては、原料融液の表面の温度分布を制御できる方法であれば特に制限されない。以下、設置の簡便性の観点から、制御部として断熱部および邪魔板の少なくともいずれかを用いた場合の、制御部の配置と原料融液の表面の液流の方向との関係について、図２、図５および図６を用いて説明する。
【００４６】
初めに制御部として断熱部を用いた場合を説明する。
図５（ａ）〜図５（ｉ）は、開口部が矩形の直方体形状である坩堝本体５０１の上面図であり、坩堝本体５０１の開口部の上端の辺上には、断熱部５０５が開口部に接して坩堝本体５０１の内壁と原料融液５０２との界面付近を覆うように設置されている。坩堝本体内部には原料融液５０２が充填されている。なお、図には示されていないが、坩堝の周囲全体には、加熱部が設置されている。断熱部５０５は、原料融液５０２からの輻射熱を反射するため、坩堝本体５０１の内壁と原料融液５０２との界面付近の原料融液の温度を、他の領域のより高く保つことができる。この結果、原料融液５０２の表面に温度分布が形成される。
【００４７】
例えば、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示されるように、断熱部５０５を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向Ｓ１に平行な対称軸Ｓａ〜Ｓｄに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法Ｓ１に対して垂直となるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、断熱部５０５の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、断熱部を図５（ａ）および図５（ｃ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図２（i）のＳ２で示される方向となり、断熱部を図５（ｂ）および図５（ｄ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図２（ii）のＳ２で示される方向となる。
【００４８】
一方、図５（ｅ）〜図５（ｈ）に示されるように、断熱部５０５を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向Ｓ１に垂直な対称軸Ｓｅ〜Ｓｈに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法Ｓ１に対して平行になるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、断熱部４０５の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、断熱部を図５（ｅ）および図５（ｇ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図２（iii）のＳ２で示される方向となり、断熱部を図５（ｆ）および図５（ｈ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図２（iv）のＳ２で示される方向となる。
【００４９】
次に制御部として邪魔板を用いた場合を説明する。
図６（ｊ）〜図６（ｍ）は、開口部が矩形の直方体形状である坩堝本体６０１の上面図であり、坩堝本体６０１の内部には、３枚の邪魔板６０６が坩堝本体６０１の異なる３つの壁面に対して平行となるように設置されている。さらに３枚の邪魔板のうち１枚は、他の２枚の邪魔板それぞれの、坩堝本体６０１の底面に対して垂直な方向の一辺と接して配置されている。坩堝本体内部には原料融液６０２が充填されている。なお、図には示されていないが、坩堝の周囲全体には、加熱部が設置されている。坩堝本体６０１は、周囲に設置された加熱部により加熱されているため、坩堝本体６０１の内壁と原料融液６０２との界面付近の原料融液の温度は、他の場所の原料融液よりも高温となっている。邪魔板６０６は周囲の原料融液の熱拡散を阻害するため、坩堝本体６０１の内壁と邪魔板６０６との間の原料融液の温度を高く保つことができる。この結果、原料融液６０２の表面に温度分布が形成される。
【００５０】
例えば、図６（ｊ）および図６（ｋ）に示されるように、邪魔板５０６を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向Ｓ１に平行な対称軸ＳｊおよびＳｋに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法Ｓ１に対して垂直となるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、邪魔板５０６の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、邪魔板を図６（ｊ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図２（i）のＳ２で示される方向となり、邪魔板を図６（ｋ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図２（ii）のＳ２で示される方向となる。
【００５１】
一方、図６（ｌ）および図６（ｍ）に示されるように、邪魔板５０６を原料融液の表面に平行投影した下地板の浸漬方向Ｓ１に垂直な対称軸ＳｌおよびＳｍに対して非対照になるように配置することで、原料融液の液流の方向を、下地板の浸漬方法Ｓ１に対して平行になるように制御することができる。原料融液の表面の液流の方向は、温度の高い場所から低い場所へと流れる。したがって、邪魔板５０６の配置と原料融液の表面の液流の方向の関係は、邪魔板を図６（ｌ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向はでは図２（iii）のＳ２で示される方向となり、邪魔板を図６（ｍ）のように配置した場合は、原料融液の表面の液流の方向は図２（iv）のＳ２で示される方向となる。
【００５２】
断熱部と邪魔板は、それぞれ独立に用いても原料融液の表面の液流の方向を制御することができるが、断熱部と邪魔板とを組み合わせて用いることで、原料融液の表面の液流の流れをさらに安定的に制御することができる。
【００５３】
断熱部と邪魔板とを組み合わせて用いる場合は、断熱部と邪魔板のそれぞれによって生じる原料融液の表面の流れの方向が、同一方向となるように組み合わせることが好ましい。
【００５４】
断熱部の配置が図５（ａ）または図５（ｃ）の場合は、邪魔板の配置は図６（ｊ）とすることが好ましく、なかでも図５（ｃ）と図６（ｊ）との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図２（i）のＳ２で示される方向となる。
【００５５】
断熱部の配置が図５（ｂ）または図５（ｄ）の場合は、邪魔板の配置は図６（ｋ）とすることが好ましく、なかでも図５（ｄ）と図６（ｋ）との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図２（ii）のＳ２で示される方向となる。
【００５６】
断熱部の配置が図５（ｅ）または図５（ｇ）の場合は、邪魔板の配置は図６（ｌ）とすることが好ましく、なかでも図５（ｇ）と図６（ｌ）との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図２（iii）のＳ２で示される方向となる。
【００５７】
断熱部の配置が図５（ｆ）または図５（ｈ）の場合は、邪魔板の配置は図６（ｍ）とすることが好ましく、なかでも図５（ｈ）と図６（ｍ）との組合せがさらに好ましい。この場合の原料融液の表面の液流の方向は図２（iv）のＳ２で示される方向となる。
【００５８】
また、断熱部を図５（ｉ）に示されるように、開口部の上端の４辺全てに設置し、さらに邪魔板を図６（ｊ）〜図６（ｍ）のいずれかに示されるように配置することもできる。この場合、断熱部によって坩堝本体の内壁と原料融液との界面付近の原料融液の温度を、断熱部を設置しない場合より高く保つことができる。したがって、邪魔板のみを配置した場合より、坩堝本体の内壁と邪魔板との間の原料融液の温度を高く保つことができる。この結果、原料融液の表面の温度差がより大きくなり、原料融液の液流の方向をより安定的に制御することができる。
【００５９】
なお、断熱部および邪魔板は、図５および図６に示される形状、大きさおよび配置に限定されず、原料融液の表面の液流の方向の制御のために、原料融液の表面の温度分布を制御できるものであれば、いずれの形状、大きさおよび配置であってもよい。例えば、図７に示されるような断熱部や邪魔板を用いることができる。
【００６０】
断熱部は、坩堝本体の開口部に接して、坩堝本体の内壁と原料融液との界面付近を覆う「ひさし」のように配置することができるほか、坩堝本体の外壁に接して外壁を被覆するように配置することもできる。
【００６１】
＜坩堝＞
本発明の一実施の形態において、坩堝は坩堝本体と制御部とを備える。前記坩堝本体は前記原料融液を前記坩堝の外部に露出させる線対称形状の開口部を上部に含み、前記制御部は前記坩堝本体に接して、前記坩堝の鉛直投影面における前記開口部のいずれかの対称軸に対して非対称に設置される。坩堝本体および制御部は、前記薄板製造装置と同様のものを用いることができる。本発明に係る坩堝を用いると、原料流液の表面の液流を制御することができる。
【実施例１】
【００６２】
制御部として断熱部および邪魔板を用いた場合の原料融液の表面の液流の方向、得られる薄板の板厚および表面の状態について確認した。
【００６３】
坩堝本体には、開口部の形状が６２０ｍｍ（短辺）×１００５ｍｍ（長辺）の矩形である直方体形状の黒鉛製容器を用いた。
【００６４】
下地板には、浸漬面の形状が２１５ｍｍ（浸漬方向）×３７５ｍｍ（浸漬方向と垂直方向）の矩形である黒鉛製の板を用いた。なお、下地板の浸漬方向と垂直方向に平行かつ下地板の対称軸となる位置に、幅５ｍｍの溝を形成して、一度の浸漬で２枚の薄板を製造できるようにした。薄板は各製造例において１０００枚ずつ作製した。以下、薄板の板厚とは、１０００枚の薄板の板厚の平均値を意味する。
【００６５】
原料融液には、シリコン融液を用いた。
加熱部には誘導加熱を用い、坩堝本体の周囲全体を囲うように配置した。
【００６６】
断熱部および邪魔板にはＣＣ材（炭素繊維強化炭素複合材料）を用いた。
原料融液の表面の液流の方向は、坩堝本体内部にシリコン原料を落下させ、シリコン原料の浮遊状況を観察することにより確認した。
【００６７】
（製造例１）
製造例１で用いた坩堝の上面図を図８に示す。本製造例では、断熱部および邪魔板の両方を設置しない坩堝を用いた。
【００６８】
製造例１では原料融液の表面の液流の方向は不安定であったが、主要な液流の方向として、原料融液の温度が高い短辺側からの液流Ｓ２ａが坩堝中央で衝突する液流と、前記衝突した液流が長辺側のいずれかの方向へ流れる液流Ｓ２ｂが観察された。
【００６９】
（製造例２）
製造例２で用いた坩堝の構造を図９（Ａ）および図９（Ｂ）を用いて説明する。図９（Ａ）は坩堝の上面図を示し、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の切断線ＩＸＢ−ＩＸＢにおける坩堝の断面図を示す。本製造例では、坩堝本体９０１の開口部の短辺のうち、下地板の進入側となる一辺上に断熱部９０５を設置した。断熱部９０５は坩堝本体の短辺側から坩堝本体の内部の方向に約２７０ｍｍの張り出し長さとなるように設置した。
【００７０】
製造例２では原料融液の表面の液流の方向は不安定であったが、主要な液流の方向として、両短辺側からの対向する液流Ｓ２ａ同士が、断熱部９０５を設置していない短辺に近い位置で衝突する液流と、前記衝突した液流が長辺側のいずれかの方向へ流れる液流Ｓ２ｂが観察された。対抗する液流Ｓ２ａ同士の衝突位置が断熱部９０５を設置していない短辺に近い位置となった理由としては、断熱部９０５を設置した短辺側の原料融液の温度が上昇したため、断熱部９０５を設置した短辺側から他の短辺側への方向性を有する液流の流れが強くなったことが考えられる。
【００７１】
製造例２で製造された薄板の模式的断面図を図９（Ｃ）に示す。薄板の平均板厚は約３５０μｍであった。左右の薄板の板厚差の平均値は２２μｍであった。なお、液流Ｓ２ｂが存在しないときに作製した薄板は、前記板厚差が小さかった。薄板の標準偏差は約２３μｍであり、板厚差のばらつきは大きかった。板厚差のばらつきが大きくなった理由としては、液流が安定しなかったことが考えられる。
【００７２】
（製造例３）
製造例３で用いた坩堝の構造を図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を用いて説明する。図１０（Ａ）は坩堝の上面図を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の切断線ＸＢ−ＸＢにおける坩堝の断面図を示す。本製造例では、坩堝本体１００１の開口部の長辺２辺および下地板の進入側となる短辺１辺上に断熱部１００５を設置した。断熱部１００５は坩堝本体１００１の短辺側から坩堝本体１００１の内部の方向に約２７０ｍｍの張り出し長さ、および長辺側から坩堝本体１００１の内部の方向に約５０ｍｍの張り出し長さとなるように設置した。さらに坩堝本体内部に３枚の邪魔板１００６を設置した。３枚の邪魔板１００６のうち、２枚は坩堝本体１００１の長辺２辺のそれぞれから約５０ｍｍ離れた位置に前記長辺のそれぞれと平行に設置し、残りの１枚は断熱部１００５の設置された短辺から約１５０ｍｍ離れた位置に前記短辺と平行に設置した。なお、全ての邪魔板の上端部が原料融液の液面から約２０ｍｍ下方の位置となるように調節した。全ての邪魔板の厚さは２ｍｍであった。坩堝本体の長辺に平行な２枚の邪魔板の前記長辺と平行な方向の長さは８００ｍｍであった。坩堝本体の短辺に平行な１枚の邪魔板の前記短辺と平行な方向の長さは５００ｍｍであった。
【００７３】
製造例３では原料融液の表面の液流Ｓ２の方向は、断熱部１００５の設置された短辺側から他方の短辺側への方向性を有する安定なものであった。これは、断熱部１００５と邪魔板１００６の両方の効果で、断熱部１００５の設置された短辺側から他方の短辺側への方向性を有する液流Ｓ２の流れが強くなったためと考えられる。
【００７４】
製造例３で製造された薄板の模式的断面図を図１０（Ｃ）に示す。薄板の平均板厚は約３５０μｍであった。左右の薄板の板厚差の平均値は８μｍと小さかった。薄板の標準偏差は約８μｍであり、板厚差のばらつきも小さかった。これは、液流Ｓ２が断熱部１００５の設置された短辺側から他方の短辺側への方向性を有する安定なものであったためと考えられる。
【００７５】
（製造例４）
製造例４で用いた坩堝の構造を図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を用いて説明する。図１１（Ａ）は坩堝の上面図を示し、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の切断線ＸＩＢ−ＸＩＢにおける坩堝の断面図を示す。本製造例では、坩堝本体１１０１の開口部の長辺２辺および下地板の進入側となる短辺１辺に断熱部１１０５を設置した。断熱部１１０５は坩堝本体１１０１の短辺側から坩堝本体１１０１の内部の方向に約２７０ｍｍの張り出し長さ、および長辺側から坩堝本体１１０１の内部の方向に約５０ｍｍの張り出し長さとなるように設置した。さらに坩堝本体内部に３枚の邪魔板１１０６を設置した。３枚の邪魔板１１０６のうち、２枚は坩堝本体１１０１の長辺２辺のそれぞれから約５０ｍｍ離れた位置に前記長辺のそれぞれと平行に設置し、残りの１枚は断熱部１１０５が設置されていない側の短辺から約１５０ｍｍ離れた位置に前記短辺と平行に設置した。なお、全ての邪魔板の上端部が原料融液の液面から約２０ｍｍ下方の位置となるように調節した。全ての邪魔板の厚さは２ｍｍであった。坩堝本体の長辺に平行な２枚の邪魔板の前記長辺と平行な方向の長さは８００ｍｍであった。坩堝本体の短辺に平行な１枚の邪魔板の前記短辺と平行な方向の長さは５００ｍｍであった。
【００７６】
製造例４では原料融液の表面の主要な液流は、断熱部１１０５の設置されていない短辺側から他方の短辺側への方向性を有する液流Ｓ２ａであった。これは、邪魔板１１０６による液流形成効果が、断熱部１１０５による液流形成効果より大きいためと考えられる。一方、坩堝本体の短辺側に設置された断熱部の直下の原料融液の表面に、下地板の浸漬方向に垂直な方向性を有する液流Ｓ２ｂも観察された。液流Ｓ２ｂは、邪魔板によって生じる断熱部１１０５の設置されていない短辺側から他方の短辺側への方向性を有する液流Ｓ２ａと、断熱部によって生じる前記液流Ｓ２ａに対向する液流（図示せず）とが衝突して発生した液流であると考えられる。
【００７７】
製造例４で製造された薄板の模式的断面図を図１１（Ｃ）に示す。薄板の平均板厚は約３５０μｍであった。左右の薄板の板厚差の平均値は３８μｍと大きかった。これは、下地板の浸漬方向Ｓ１と垂直な液流Ｓ２ｂが存在していたためと考えられる。薄板の標準偏差は約１４μｍであり、板厚差のばらつきはやや大きかった。これは、主要な液流Ｓ２ａと下地板の浸漬方向Ｓ１とが対向していたため、下地板の浸漬中に液流の乱れが生じたことが一因であると考えられる。
【００７８】
（考察）
下地板の浸漬方向と垂直な方向性を有する原料融液の表面の液流を小さくすることで、薄板の板厚差を小さくすることができると考えられる。また、下地板の浸漬方向と原料融液の表面の液流の方向とを同一方向にすることで、薄板の板厚のばらつきを小さくすることができると考えられる。
【００７９】
今回開示された実施の形態および実施例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】
【００８０】
１００  薄板製造装置、１０１，２０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１，１１０１  坩堝本体、１０２，２０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２，１００２，１１０２  原料融液、１０３  加熱部、１０４，３０４，４０４，９０４，１００４，１１０４  下地板、１０５，５０５，７０５，９０５，１００５，１１０５  断熱部、１０６，６０６，７０６  邪魔板、１１０  水平動作レール、１１１  スライド体、１１２  昇降機構、１１３  懸垂支柱、１１４  回転機構、１１５  回転支柱、１１６  台座支持部、１１７  台座、１２０  浸漬部、３２０，９２０，１０２０，１１２０  薄板。
【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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