(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、前記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、
前記基板搬送機構は、
前記基板を固定するための基板固定手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、
前記基板表面を前記融液の液面に対して傾斜させるため、前記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段と、
を備え、
前記水平移動位置調節手段は、
水平方向に直線状に延びる水平方向案内レールと、
前記水平方向案内レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、
前記垂直移動位置調節手段は、
前記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に前記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸と、
前記水平方向案内レールに沿って設けられ、前記垂直方向案内軸の上端部の移動位置を案内するため、水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む垂直方向案内レールとを有し、
前記基板傾動手段は、
前記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に前記基板固定手段が連結される傾動案内軸と、
前記水平方向案内レールに沿って設けられ、前記傾動案内軸の上端部を案内するため、水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む傾動案内レールとを有する、薄板製造装置。
【請求項２】
基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、前記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、
前記基板搬送機構は、
前記基板を固定するための基板固定手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、
前記基板表面を前記融液の液面に対して傾斜させるため、前記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段と、
を備え、
前記水平移動位置調節手段は、
水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む水平・垂直方向案内レールと、
前記水平・垂直方向案内レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、
前記垂直移動位置調節手段は、
前記水平移動ユニットに上端部が連結され、下端部に前記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸を有し、
前記基板傾動手段は、
垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に前記基板固定手段が連結される傾動案内軸と、
前記水平・垂直方向案内レールに沿って設けられ、前記垂直軸の上端部を案内するため、水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む傾動案内レールとを有する、薄板製造装置。
【請求項３】
基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、前記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、
前記基板搬送機構は、
前記基板を固定するための基板固定手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、
前記基板表面を前記融液の液面に対して傾斜させるため、前記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段と、
を備え、
前記水平移動位置調節手段は、
水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む水平・垂直・傾動方向案内レールと、
前記水平レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、
前記垂直移動位置調節手段は、
前記水平移動ユニットに上端部が連結され、下端部に前記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸を有し、
前記基板傾動手段は、
前記水平移動ユニットに上端部が連結され、下端部に前記基板固定手段が連結される傾動案内軸を有する、薄板製造装置。
【請求項４】
基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、前記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、
前記基板搬送機構は、
前記基板を固定するための基板固定手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、
前記基板表面の前記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、前記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、
前記基板表面を前記融液の液面に対して傾斜させるため、前記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段と、
を備え、
前記水平移動位置調節手段は、
水平方向に直線状に延びる水平方向案内レールと、
前記水平レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、
前記垂直移動位置調節手段は、
前記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に前記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸と、
前記水平レールに沿って設けられ、前記垂直方向案内軸の上端部の移動位置を案内するため、水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む垂直・傾動方向案内レールとを有し、
前記基板傾動手段は、
前記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に前記基板固定手段が連結され、上端部の移動位置が前記垂直・傾動方向案内レールに案内される傾動案内軸有する、薄板製造装置。
【請求項５】
前記基板を前記融液に浸漬させる前に、前記基板表面の温度を制御するための基板温度制御手段をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の薄板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄板製造装置に関し、より特定的には、基板を融液に浸漬させることにより基板上に薄板を成長させる、薄板製造装置に関する。
【０００２】
【背景の技術】
従来の、薄板製造装置の１つとして、たとえば、特開平１０−２９８９５号公報に開示される「シリコンリボンの製造装置及びその製造方法」が挙げられる。このシリコンリボンの製造装置においては、回転体の円筒面の一部を、上下可動可能なるつぼに浸漬し、冷却体を回転しながらカーボンネットを引き出すことにより、カーボンネットに続いて固化成長したシリコン薄板を連続的に取り出すことが可能な構成が採用されている。この方法によると、インゴットをワイヤーソーなどによりスライスしてウエハを得る従来のシリコンウエハ製造方法よりも、プロセスコストおよび原料費の双方を低減することが可能である。
【０００３】
また、回転する冷却体が、シリコンを強制冷却しながら引出すため、引出し速度を大幅に向上することが可能となる。さらに、回転体の大きさや回転数によって引出速度の制御が可能であり、一般的には１００ｍｍ／分以上での引出が可能となる。しかしながら、この「シリコンリボンの製造装置及びその製造方法」によれば、回転体が円筒のため、薄板の形状に曲率が残る曲がった板となる問題が生じる。
【０００４】
そこで、本特許出願と同一の出願人によってなされた、特願平１１−３６９２９９号（以下、「背景技術」と称する。）においては、このような問題を解決することが可能な、「結晶シート製造装置及び結晶シート製造方法」が開示されている。
【０００５】
ここで、図２１に、この「結晶シート製造装置」の概略構造を示す。この「結晶シート製造装置」の構造においては、複数の基板１４は、多角柱回転体１２に案内され、一方側から回転しながら、融液６に浸漬され、反対側の融液６から取出され、系外へ搬出される構成を有している。基板１４同士は基板連結器１５によって、キャタピラ状に連結されている。また、回転軸１３は図示しない回転駆動機構により所定回転数に回転制御され、基板１４が次々に融液６に案内され、続いて搬出される。融液６は、加熱装置４を備えたるつぼ５内に保持されている。
【０００６】
この構成からなる「結晶シート製造装置」によれば、多角柱回転体１２に案内された平坦な基板１４を融液６中に浸漬させることで、基板１４上に曲率を持たない平らで反りの無い平板状の薄板からなる結晶シートを凝固成長させることができる。また、多角柱回転体１２を連続して回転させることで、基板１４から結晶シートを連続的に取り出すことが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記背景技術における「結晶シート製造装置及び結晶シート製造方法」においては、基板１４の運動が回転運動に限られる。そのため、基板１４上に薄板を成長させるときの成長条件を制御することが困難である。
【０００８】
たとえば、基板１４の水平方向移動速度と垂直方向移動速度とを、別々に設定することができない。その結果、基板１４が融液６に浸入するときの浸入角度を任意に設定できない。また、基板１４が融液６中を進行するときの道筋を任意に設定できない。特に、基板１４が融液６から脱出するときの脱出角度を任意に設定できない。
【０００９】
その結果、基板１４上に薄板を成長させる条件、基板１４が融液６から脱出するときの、薄板と融液６との相対関係の制御条件を任意に設定することができないため、薄板形状の最適化が困難である。特に、薄板が融液６から脱出するときに薄板上に這い上がるメニスカスの制御が困難なため、薄板の末端部に液だれが発生することによる、薄板の形状悪化が問題となる。
【００１０】
また、基板１４が融液６に侵入する前や、脱出した後の基板１４の運動を任意に設定できない。これにより、基板１４から薄板を剥離取り出しする場所や、基板１４を脱着する場所を任意に設定できず、融液６の上方にて行わざるを得なくなる。そのため、前記動作を行うためのメカニカルな機構部が、融液６、るつぼ５、加熱装置４からの輻射や伝達による熱影響を受けやすく、機構部設計が困難となり、量産性を向上することが困難となる。
【００１１】
このように、上記背景技術における「結晶シート製造装置及び結晶シート製造方法」においては、平板形状の薄板が得られるものの、基板１４が回転運動を行うことにより、薄板の形状を最適化することが困難であり、量産性を向上することも困難であるという課題があった。
【００１２】
したがって、この発明は、上記背景技術の問題点を解決するためになされたものであり、平板形状の薄板が得られるとともに、さらに得られる薄板の形状を最適化することが可能な、薄板製造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願の発明者らは鋭意研究開発の結果、基板（および基板上に成長する薄板）と、融液との相対関係が、薄板の品質や、薄板の形状に影響を与えていることを見出した。たとえば、基板が融液から脱出するときの末端部は、基板を垂直に近い角度で引上げない限り融液の張力によって、大きな液だまりが残存する。
【００１４】
このような、基板と融液との相対関係を改善し、最適な相対関係になるよう基板の運動を制御しようとする場合、上記背景技術に開示されるように、基板が一定の軌道上を移動する回転運動では運動を任意に設定できないため、制御が不可能である。そこで、基板運動を任意に設定するためには、基板を自由に動作搬送させるための機構を設計する必要がある。ただし、本発明による装置は、高温の融液を保持するための加熱機構等が存在する場合があるため、基板を搬送する機構が高温にさらされる。そのため、複雑な基板搬送機構を導入することは困難であり、必要最低限の動作を確実に実行する基板搬送機構を発明する必要がある。
【００１５】
そこで、本願発明における薄板製造装置の１つの局面においては、基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、上記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、上記基板搬送機構は、上記基板を固定するための基板固定手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、上記基板表面を上記融液の液面に対して傾斜させるため、上記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段とを備える。
【００１６】
さらに、上記水平移動位置調節手段は、水平方向に直線状に延びる水平方向案内レールと、上記水平方向案内レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、上記垂直移動位置調節手段は、上記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に上記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸と、上記水平方向案内レールに沿って設けられ、上記垂直方向案内軸の上端部の移動位置を案内するため、水平方向に延びるとともに、上記融液の液面の上方において、上記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む垂直方向案内レールとを有し、上記基板傾動手段は、上記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に上記基板固定手段が連結される傾動案内軸と、上記水平方向案内レールに沿って設けられ、上記傾動案内軸の上端部を案内するため、水平方向に延びるとともに、上記融液の液面の上方において、上記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む傾動案内レールとを有する。
【００１７】
この構成を採用することにより、水平方向案内レールに沿って水平移動ユニットを移動させることで、専用の駆動装置を設けることなく垂直方向案内軸および傾動案内軸を水平方向に移動させることが可能になる。また、垂直方向案内軸および傾動案内軸の上端部は、それぞれ垂直方向案内レールおよび傾動案内レールによって移動方向が案内されているため、垂直方向案内軸および傾動案内軸の位置は、従動的に決定させることができる。その結果、基板搬送機構として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、基板搬送機構の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【００１８】
また、本願発明における薄板製造装置の他の局面においては、基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、上記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、上記基板搬送機構は、上記基板を固定するための基板固定手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、上記基板表面を上記融液の液面に対して傾斜させるため、上記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段とを備える。
【００１９】
さらに、上記水平移動位置調節手段は、水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む水平・垂直方向案内レールと、上記水平・垂直方向案内レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、上記垂直移動位置調節手段は、上記水平移動ユニットに上端部が連結され、下端部に上記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸を有し、上記基板傾動手段は、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に上記基板固定手段が連結される傾動案内軸と、上記水平・垂直方向案内レールに沿って設けられ、上記垂直軸の上端部を案内するため、水平方向に延びるとともに、上記融液の液面の上方において、上記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む傾動案内レールとを有する。
【００２０】
この構成を採用することにより、水平・垂直方向案内レールに沿って水平移動ユニットを移動させることで、専用の駆動装置を設けることなく垂直方向案内軸および傾動案内軸を水平方向に移動させることが可能になる。また、垂直方向案内軸の上端部は、水平移動ユニットに連結されていることから、水平・垂直方向案内レールの軌道を調節することにより、垂直方向案内軸の位置を、従動的に決定させることができる。また、傾動案内軸の上端部は、傾動案内レールによって移動方向が案内されているため、傾動案内軸の位置も、従動的に決定させることができる。
【００２１】
その結果、基板搬送機構として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、基板搬送機構の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【００２２】
また、本願発明における薄板製造装置のさらに他の局面においては、基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、上記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、上記基板搬送機構は、上記基板を固定するための基板固定手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、上記基板表面を上記融液の液面に対して傾斜させるため、上記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段とを備える。
【００２３】
さらに、上記水平移動位置調節手段は、水平方向に延びるとともに、上記融液の液面の上方において、上記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む水平・垂直・傾動方向案内レールと、上記水平レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、上記垂直移動位置調節手段は、上記水平移動ユニットに上端部が連結され、下端部に上記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸を有し、上記基板傾動手段は、上記水平移動ユニットに上端部が連結され、下端部に上記基板固定手段が連結される傾動案内軸を有する。
【００２４】
この構成を採用することにより、水平・垂直・傾動方向案内レールに沿って水平移動ユニットを移動させることで、専用の駆動装置を設けることなく垂直方向案内軸および傾動案内軸を水平方向に移動させることが可能になる。また、垂直方向案内軸および傾動案内軸の上端部は、それぞれ水平移動ユニットに連結されていることから、水平・垂直・傾動方向案内レールの軌道を調節することにより、垂直方向案内軸および傾動案内軸の位置も、従動的に決定させることができる。
【００２５】
その結果、基板搬送機構として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、基板搬送機構の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【００２６】
また、本願発明における薄板製造装置のさらに他の局面においては、基板搬送機構に保持された基板を、融液に浸漬させることにより、上記基板表面に薄板を形成するための薄板製造装置であって、上記基板搬送機構は、上記基板を固定するための基板固定手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、上記基板表面の上記融液の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、上記基板固定手段の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、上記基板表面を上記融液の液面に対して傾斜させるため、上記基板固定手段の傾き角度を調節するための基板傾動手段とを備える。
【００２７】
さらに、上記水平移動位置調節手段は、水平方向に直線状に延びる水平方向案内レールと、上記水平レールに沿って移動可能に設けられる水平移動ユニットとを有し、上記垂直移動位置調節手段は、上記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に上記基板固定手段が連結される垂直方向案内軸と、上記水平レールに沿って設けられ、上記垂直方向案内軸の上端部の移動位置を案内するため、水平方向に延びるとともに、前記融液の液面の上方において、前記融液の液面側に向かって凸となる領域を含む垂直・傾動方向案内レールとを有し、上記基板傾動手段は、上記水平移動ユニットにおいて、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に上記基板固定手段が連結され、上端部の移動位置が上記垂直・傾動方向案内レールに案内される傾動案内軸を有する。
【００２８】
この構成を採用することにより、水平方向案内レールに沿って水平移動ユニットを移動させることで、専用の駆動装置を設けることなく垂直方向案内軸および傾動案内軸を水平方向に移動させることが可能になる。また、垂直方向案内軸および傾動案内軸の上端部は、それぞれ垂直・傾動方向案内レールによって移動方向が案内されているため、垂直方向案内軸および傾動案内軸の位置は、従動的に決定させることができる。その結果、基板搬送機構として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、基板搬送機構の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【００２９】
また、上記発明において好ましくは、上記基板を上記融液に浸漬させる前に、上記基板表面の温度を制御するための基板温度制御手段をさらに備える。この構成を採用することにより、基板表面に薄板を形成する場合における基板表面温度の最適化を図ることが可能になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に基いた各実施の形態における薄板製造装置および薄板製造方法について、図を参照しながら説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
まず、図１および図２を参照して、本実施の形態におけ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、図１は本実施の形態における薄板製造装置の全体構成を示す模式図であり、図２は、後述する基板搬送機構１の拡大図である。
【００３２】
（薄板製造装置１０００の全体構成）
まず、図１を参照して、本実施の形態における薄板製造装置１０００の全体構成について説明する。この薄板製造装置１０００においては、基板が水平方向１０４と垂直方向１０５の２方向に移動できる構成とする。この薄板製造装置１０００は、基板搬送機構１を備え、この基板搬送機構１は水平方向移動軸８に沿って、水平方向１０４に移動可能なように設けられている。水平方向移動軸８は、リニアレールを有し、基板搬送機構１に備えられたユニット１０３（後述の図２参照）内に設けられた水平方向移動用モータを用いることで、基板搬送機構１およびこの基板搬送機構１に保持された基板２は水平方向１０４に自由に移動することが可能である。
【００３３】
水平方向移動軸８は、垂直方向移動軸９に沿って移動可能なように設けられている。水平方向移動軸８は垂直方向移動用モータ７に連結されている。垂直方向移動軸９を、歯を刻んだリニアレールとし、垂直方向移動用モータ７を作動させることで、垂直方向移動用モータ７に連結された水平方向移動軸８、水平方向移動軸８に設けられた基板搬送機構１、および基板搬送機構１に保持された基板２を、垂直方向１０５に自由に移動することが可能となる。その結果、基板２は、水平方向移動軸８と垂直方向移動軸９によって定義される平面内を、自由に移動することが可能である。移動のためには、水平方向移動軸８および垂直方向移動軸９のいずれかもしくは両方を、ボールネジなどの機構として、動作することも可能である。
【００３４】
水平方向移動軸８の下方には、融液６を保持するためのるつぼ５、および融液６を加熱するための加熱機構４が配置されている。融液６の上方には、基板固定部材１０１（後述）およびユニット１０３（後述）と、融液６との間を断熱するために、熱遮蔽機構１０が配置されている。この熱遮蔽機構１０には、水冷される金属の板、耐熱性の強い断熱板などの断熱性に富んだ装置、部材等が用いられる。これにより、基板固定部材１０１（後述）およびユニット１０３（後述）への熱影響による、機構の熱破壊や、熱膨張による水平方向移動軸８の直線性劣化に基く精度損失を回避することが可能になる。
【００３５】
（基板搬送機構１の詳細構造）
次に、図２を参照して、基板搬送機構１の詳細構造について説明する。本実施の形態においては、基板搬送機構１は、水平方向移動用モータおよび傾動用モータを含むユニット１０３に、２本の基板傾動軸１０２が接続されている。２本の基板傾動軸１０２をそれぞれ独立して昇降（図中矢印１０６に示す方向）させることにより、その下部に接続された基板固定部材１０１を傾動させることが可能である。
【００３６】
本実施の形態では、基板２と基板固定部材１０１との着脱機構として、凹凸形状により相互に嵌合する機構が採用している。なお、この機構としては、他の公知の着脱機能の適用が可能である。また、基板２を基板固定部材１０２に装着する場合、基板２を基板固定部材１０２から取外す場合は、加熱機構４から離れた場所に脱着機構（図示せず）を設置する。
【００３７】
ここで、基板２には、耐熱性に優れ、かつ成長する薄板３を汚染しないものとして、カーボン、ＳｉＣ、高融点金属など、およびこれらの材質を他物質で被覆したものが望まれる。本実施の形態においてはカーボン製基板とした。また薄板３を成長させる基板２の表面は平面状とした。ただし、この平面が完全に平滑な場合に限らず、その表面に特定の形状加工を施しても構わない。
【００３８】
また、本実施の形態において、融液６からの固化成長により、薄板３の結晶状態としては、温度等の条件によって、単結晶、多結晶、非晶質、結晶質と非晶質が混在した物質となることが考えられる。
【００３９】
融液６には、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム、ひ素、インジウム、リン、硼素、アンチモン、亜鉛、すずなどの半導体材料、または、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属材料を使用することが可能である。
【００４０】
（薄板製造装置１０００の制御および薄板製造方法）
基板搬送機構１を動作させるためには、図３に示すように、パソコン２００から水平方向移動用モータ２０１、垂直方向移動用モータ７、および傾動用モータ２０２に、それぞれに別の動作パターンを送り、水平方向移動用モータ２０１、垂直方向移動用モータ７、および傾動用モータ２０２をそれぞれ独立して制御させる。水平方向移動用モータ２０１、垂直方向移動用モータ７、および傾動用モータ２０２の動作パターンは、時間や温度等のパラメータにより、自動もしくは手動で切り替えるようにする。このように、水平方向移動用モータ２０１、垂直方向移動用モータ７、および傾動用モータ２０２をそれぞれ独立して制御することにより、基板２の軌道を、目的に適したように制御することが可能となる。また、基板２が融液６に浸漬される直前までの区間と、基板２が融液６に浸漬された直後以降の区間は、水平方向移動のみの移動（垂直方向移動または傾動は行わない）とする制御を選択することも可能である。
【００４１】
次に、融液６としてシリコン融液を用い、このシリコン融液６からシリコン多結晶薄板３を製造する場合についての、薄板製造装置１０００の制御および薄板製造方法について説明する。図１を参照して、シリコン融液６から離れた位置で、基板２を基板搬送機構１に装着する。次に、水平方向移動用モータ２０１を駆動させて、基板搬送機構１により、シリコン融液６の直上にまで基板２を搬送し、さらに、水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７をそれぞれ独立に駆動させることにより、基板２に任意の軌道を与えて、基板２をシリコン融液６に浸漬させる。続いてシリコン融液６から基板２を取出すことで、基板２上にシリコン多結晶薄板３を成長させる。また、基板２のシリコン融液６への浸漬時から取出し時においては、傾動用モータ２０２、水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７は、それぞれ独立に制御して、基板２に所定の傾きを与える。
【００４２】
その後、水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７を用いて、シリコン多結晶薄板３が成長した基板２を、シリコン融液６から離れた位置まで搬送する。その後、基板搬送機構１から基板２を取外し、基板２から成長したシリコン多結晶薄板３を得る。
【００４３】
基板２を基板搬送機構１から取外さずに、基板２から成長したシリコン多結晶薄板３を取外す方法としては、図４に示すように、複数の吸引孔１６ａを有するステージ１６上に基板搬送機構１により基板２を搬送し、吸引孔１６ａによりシリコン多結晶薄板３を真空吸着する。その後、ステージ１６に設けられたアーム１６ｂにより、シリコン多結晶薄板３を吸引保持したステージ１６を、薄板ストック位置または外部の搬出機構に移動させて、シリコン多結晶薄板３をステージ１６から取外す。この一連のシリコン多結晶薄板３の取外し動作は、基板搬送機構１の移動動作とタイミングを合わせながら行なう。
【００４４】
（基板２の軌道ステップ）
本実施の形態におけるシリコン多結晶薄板３を成長させるための、基板２の具体的な軌道ステップについて、図５を参照しながら、以下説明する。
【００４５】
第１ステップ：水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７を制御しながら、基板２をシリコン融液６の液面の、直上１０ｍｍの位置まで移動させる。このとき、基板２の傾斜角度（水平に対する角度）は水平とする。
【００４６】
第２ステップ：水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７を制御しながら、基板２の先端部が浸漬し始めてから、基板２がシリコン融液６の液面から２０ｍｍ浸漬する時点までは、水平方向移動速度と垂直方向移動速度とを一定（それぞれ１００ｍｍ/秒、５０ｍｍ/秒）に制御する。基板２の傾斜角度は水平（一定）のままとする。
【００４７】
第３ステップ：基板２がシリコン融液６の液面から２０ｍｍ浸漬した時点で、水平方向移動速度５００ｍｍ/秒、垂直方向移動速度を０ｍｍ/秒となるように、水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７を制御し、基板２を水平方向に１０ｍｍ移動させる。
【００４８】
第４ステップ：次に、基板２を進行方向側が上方を向き、基板傾斜角度が１０°となるように、傾動用モータ２０２を制御する。水平方向移動速度と垂直方向移動速度は一定（それぞれ１００ｍｍ/秒、１０ｍｍ/秒）となるように水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７を制御し、基板２をシリコン融液６から取出す。
【００４９】
第５ステップ：基板２の末端部が脱出した時点で基板傾斜角度が４５°となるように、傾動用モータ２０２を制御する。その後、垂直方向移動用モータ７を制御して、基板２を垂直方向に１００ｍｍ/秒で３０ｍｍ上昇させる。
【００５０】
第６ステップ：次に、傾動用モータ２０２を制御して、基板２を水平状態に戻し、水平方向移動用モータ２０１を制御して、基板２を取出し位置まで搬送する。
【００５１】
なお、基板２の大きさは１００ｍｍ角、基板２のシリコン融液６への浸漬時間は約４秒である。基板搬送機構１への基板２の取付け時間は約５秒、取付け位置から基板２の浸漬位置までの移動時間は３秒、浸漬４秒、基板２を取出し位置まで搬送する移動時間は３秒、基板２の基板搬送機構１からの取り外し時間は約５秒、取り外し位置から取りつけ位置までの基板搬送機構１の戻り時間が９秒であった。その結果、一連の工程に要する時間は約２９秒（５秒＋３秒＋４秒＋３秒＋５秒＋９秒）である。ただし、基板取りつけ位置と取り外し位置とを同一場所とすることや、加熱機構４の両サイドに基板取りつけ機構と取り外し機構を併設するなどの工夫により、戻り時間を短縮させることができ、一連の工程に要する時間は約２０秒となる。
【００５２】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置および薄板製造方法により製造したシリコン多結晶薄板３によれば、基板２をシリコン融液６から取出すときに、従来の製造方法では生じていたシリコン多結晶薄板３の末端部に発生する高さ４ｍｍ程度の液だれを、１ｍｍ程度に減少させることが可能となった。これは、基板２をシリコン融液６から取出すときに、基板２とシリコン融液６との角度を増大させたため、シリコン融液６が流れ落ちやすく、液だれが減少したためである。
【００５３】
したがって、上述したように、水平方向移動用モータ２０１、垂直方向移動用モータ７、および傾動用モータ２０２をそれぞれ独立して制御させることにより水平方向移動軸８と垂直方向移動軸９とによって定義される平面内において、基板２の軌道を自由に設定することが可能になる。さらに、傾動用モータ２０２により２本の基板傾動軸１０２を制御して基板２の傾斜角度を独立して制御可能にすることにより、基板２の表面とシリコン融液６の液面との相対関係（角度）を制御することが可能になり、基板２がシリコン融液６から脱出するときの、シリコン融液６の面に対する基板２の傾斜角度の最適化を図ることが可能になる。
【００５４】
これにより、基板２（および基板２上に成長するシリコン多結晶薄板３）と、シリコン融液６との相対関係の最適化が図られ、シリコン多結晶薄板３の品質の向上、シリコン多結晶薄板３の形状の向上、およびシリコン多結晶薄板３の量産性の向上を図ることが可能になる。
【００５５】
また、基板搬送機構１は、基板２を基板搬送機構１に対して着脱可能な構成を採用していることから、基板２の耐久性が有限である場合に、基板２のみを交換することで基板搬送機構１を連続して使用することが可能になり、基板搬送機構全体１を取り替える必要が無く、労力、時間、およびコストの高騰を防止することが可能になる。
【００５６】
さらに、るつぼ５の上方以外の場所で、基板搬送機構１に基板２の脱着をおこなうことができるため、るつぼ５からの基板脱着機構１への熱移動による、基板脱着機構１の熱破壊や、熱膨張による精度損失の可能性等の熱による悪影響を回避することが可能になる。
【００５７】
また、シリコン多結晶薄板３を連続生産する量産化を考えた場合、基板２の脱着も、基板２の経時変化に応じて取りつけ取り外しを、基板２の移動や傾動とは独立して制御することを可能にすることで、たとえば、シリコン融液６の量（融液の高さ等の絶対位置）が経時的に変化することや、装置内雰囲気が経時的に変化することなど要因に対して、容易に基板２の移動パターンおよび傾動パターンを経時的に最適パターンに設定することが可能になる。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、図６を参照して、本実施の形態におけ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、図６は本実施の形態における薄板製造装置２０００の全体構成を示す模式図である。
【００５９】
本実施の形態における薄板製造装置２０００の基本構成は実施の形態１における薄板製造装置１０００と同じである。薄板製造装置２０００の薄板製造装置１０００と異なる点は、基板搬送機構１へ基板２の装着および取り外しを行わずに、薄板３だけを基板２から剥離し回収する点にある。したがって、薄板製造装置２０００の装置構成は基本的には上述した薄板製造装置１０００と同一であるため、図６において同一部分には同一の参照番号を付し、薄板製造装置２０００の詳細な説明は省略する。また、基板搬送機構１の詳細構造についても、上述した薄板製造装置１０００に適用される基板搬送機構１と同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態では、基板搬送機構１に取付けられた基板２を、融液６の直上まで搬送し、実施の形態１と同様に任意の軌道で、基板２を融液６に浸漬し、続いて融液６から取出すことで、基板上に薄板３を成長させ、基板２および薄板３を取出し位置まで搬送し、薄板３のみを基板２から取外すまでの、一連の動作で、薄板３を製造した。
【００６１】
（薄板製造装置２０００の制御および薄板製造方法）
次に、薄板製造装置２０００の制御および薄板製造方法については、基本的には薄板製造装置１０００の制御および薄板製造方法と同じであり、シリコン多結晶薄板３を製造した。基板２の軌道ステップについても、図５で説明したステップと同様であるが、基板搬送機構１へ基板２の装着および取り外しを行わずに、シリコン多結晶薄板３だけを基板２から剥離し回収するステップが異なっている。
【００６２】
したがって、基板２の取付け取外し時間が不要となり、浸漬時間は約４秒、基板を取出し位置まで搬送する移動時間は３秒、薄板３の基板２からの取外し時間は約５秒、取り外し位置から浸漬位置までの戻り時間が６秒であった。このため、一連の工程に要する時間は約１８秒（４秒＋３秒＋５秒＋６秒）となる。
【００６３】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置および薄板製造方法によれば、上記実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。さらに、基板搬送機構１へ基板２の装着および取り外しを行わずに、シリコン多結晶薄板３だけを基板２から取外し回収するステップを採用していることから、基板２の取付け取外し時間が不要となり、シリコン多結晶薄板３の製造時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００６４】
（実施の形態３）
次に、図７を参照して、本実施の形態におけ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、図７は本実施の形態における薄板製造装置３０００の全体構成を示す模式図である。本実施の形態における薄板製造装置３０００は、基板２を水平方向と垂直方向とを含め、３次元空間内を自由に移動できる構成とする。なお、上述した薄板製造装置１０００と同一部分には同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。また、自在アーム型の基板搬送機構１１の先端部分に設けられる、基板２を傾動させるための傾動機構についても、実施の形態１において説明した、図２に示す機構と同様の機構が採用されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態における基板搬送機構１１は、伸縮自在の機構を有する伸縮自在アーム１１２を有し、この伸縮自在アーム１１２により、高速および広範囲に基板２の水平方向移動を行うことを可能としている。また、伸縮自在アーム１１２の支持側に、アーム動作機構（図示せず）を組み合わせることで、伸縮自在アーム１１２を３次元空間内で自在に移動させることが可能である。
【００６６】
基板２の傾動や、細かい垂直水平動作は、伸縮自在アーム１１２の中間位置に設けられる関節、伸縮自在アーム１１２の先端部分に設けられる基板傾動用モータ１１１と伸縮自在アーム１１２と接続部関節により動作可能である。また、実施の形態１の場合と同様に、基板傾動軸の動作によって基板傾動を調整することが可能である。
【００６７】
また、加熱機構４、るつぼ５、および融液６の上方には、実施の形態１と同様に、基板固定部材１０１および基板傾動用モータ１１１への熱移動を防止するために、熱遮蔽機構１０を設置した方が望ましい。熱遮蔽機構１０には、実施の形態１と同様に、水冷される金属の板や、耐熱性の強い断熱板などを用いる。これにより、基板固定部材１０１、基板傾動用モータ１１１、および伸縮自在アーム１１２への熱影響による、機構の熱破壊や、熱膨張による水平方向移動軸８の直線性劣化に基く精度損失を回避することが可能になる。
【００６８】
基板２の基板搬送機構１１への取付け、または、取り外しを行う場所は、伸縮自在アーム１１２の長さを必要以上に長くしないために、伸縮自在アーム１１２の根元近傍に設置することが望ましい。そのため、本実施の形態においては、基板２の基板搬送機構１１への脱着機構を、伸縮自在アーム１１２の根元側に併設した。
【００６９】
（薄板製造装置３０００の制御および薄板製造方法）
次に、薄板製造装置３０００の制御および薄板製造方法については、基本的には薄板製造装置１０００の制御および薄板製造方法と同じであり、シリコン多結晶薄板３を製造した。基板２の軌道ステップについても、図５で説明したステップと同様である。
【００７０】
本実施の形態の場合、基板２の取付け時間は約５秒、基板２の脱着位置からシリコン融液６の浸漬位置までの移動時間は３秒、浸漬時間は４秒、基板２を脱着位置までの戻り時間は６秒、基板２取り外し時間は約５秒であった。このため、一連の工程に要する時間は約２３秒（５秒＋３秒＋４秒＋６秒＋５秒）となる。
【００７１】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置および薄板製造方法によれば、上記実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
（実施の形態４）
次に、本実施の形態における薄板製造装置および薄板製造方法について説明する。本実施の形態における薄板製造装置の基本構成は、図７に示す実施の形態３における薄板製造装置３０００と同じである。実施の形態３の場合と異なるのは、基板搬送機構１へ基板２の装着および取り外しを行わずに、薄板３だけを基板２から剥離し回収する点にある。
【００７３】
本実施の形態では、基板搬送機構１に取付けられた基板２を、融液６の直上まで搬送し、実施の形態１と同様に任意の軌道で、基板２を融液６に浸漬し、続いて融液６から取出すことで、基板上に薄板３を成長させ、基板２および薄板３を取出し位置まで搬送し、薄板３のみを基板２から取外すまでの、一連の動作で、薄板３を製造した。
【００７４】
（薄板製造装置の制御および薄板製造方法）
次に、薄板製造装置制御および薄板製造方法については、基本的には薄板製造装置３０００の制御および薄板製造方法と同じであり、シリコン多結晶薄板３を製造した。基板２の軌道ステップについても、図５で説明したステップと同様であるが、基板搬送機構１へ基板２の装着および取り外しを行わずに、シリコン多結晶薄板３だけを基板２から剥離し回収するステップが異なっている。
【００７５】
したがって、基板２の取付け取外し時間が不要となり、基板２の着脱位置から基板２の浸漬位置までの移動時間は約３秒、基板２の浸漬時間は約４秒、基板２の着脱位置への戻り時間は約６秒、シリコン多結晶薄板３の取外し時間は約５秒であった。このため、一連の工程に要する時間は約１８秒（３秒＋４秒＋６秒＋５秒）となる。
【００７６】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置および薄板製造方法によれば、上記実施の形態３と同様の作用効果を得ることができる。さらに、基板搬送機構１へ基板２の装着および取り外しを行わずに、シリコン多結晶薄板３だけを基板２から取外し回収するステップを採用していることから、基板２の取付け取外し時間が不要となり、シリコン多結晶薄板３の製造時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００７７】
（実施の形態５）
上記実施の形態１〜４に記載の薄板製造装置および薄板製造方法と、図１１に示す背景技術における薄板製造装置および薄板製造方法とによって作製したシリコン薄板を用いて、太陽電池の試作を行なった。
【００７８】
シリコン薄板に施される試作プロセスは、第１プロセス：洗浄、第２プロセス：テクスチャーエッチング、第３プロセス：Ｐ拡散、第４プロセス：バックエッチング、第５プロセス：反射防止膜、第６プロセス：裏電極形成、第７プロセス：表電極形成、第８プロセス：リード付けである。
【００７９】
なお、図１１に示す背景技術における薄板製造装置においては、基板１４は、カーボン製基板とした。またシリコン多結晶薄板３を成長させる基板１４の表面は、平面状とした。製造プロセスとしては、まず、基板を１００ｍｍ角とし、多角柱回転体１２＋基板１４の、面と面との間の距離（基板中心部の回転半径）が４００ｍｍになるように多角柱回転体１２を設計した。
【００８０】
基板１４の浸漬条件は、上記各実施の形態に記載の浸漬深さ（２０ｍｍ）および浸漬時間（４秒）に近づけるため、最深浸漬深さ２０ｍｍとし、浸漬時間を４秒とした。基板１４は連続して案内されているため、一連の工程に要する時間は、浸漬時間とほぼ等しく４秒である。作製したシリコン多結晶薄板３は、基板１４が融液から脱出するときの末端部に発生する液だれの高さが４ｍｍ程度であった。これは、脱出直後の基板１４の傾動角度を制御する手段が無いため、基板面と融液面の角度は常に低角度であり、液が流れ落ちにくく、液だれが増加したためである。
【００８１】
浸漬深さや回転数を設定することで、若干の薄板成長条件や基板と融液との相対関係を制御することは可能であるが、任意に基板の浸漬運動を制御することができないために、基板に液だまりが残存した。
【００８２】
図８に、各実施の形態における、液だれ高さ、太陽電池試作における歩留、太陽電池変換効率を示す。実施の形態１から４におけるシリコン多結晶薄板３は、液だれが１ｍｍと小さいため、電極形成時の印刷が均一に行なえた。しかし、背景技術によって作製されたシリコン多結晶薄板３は液だれによる影響で、スクリーンが破れたり、電極が部分的ににじんだり、断線した。スクリーン破損と電極断線によって、背景技術によるシリコン多結晶薄板３にて太陽電池試作を行った際の、良品率（太陽電池試作歩留）は７８％と低い。一方、液だれを抑制した本実施の形態におけるシリコン多結晶薄板３の場合には、歩留を９２％に向上することが可能となった。また、電極のにじみの影響で、背景技術によるシリコン多結晶薄板３にて太陽電池試作を行った際の太陽電池変換効率は１１％と低いが、液だれを抑制した本実施の形態におけるシリコン多結晶薄板３の場合には、効率を１３％に向上することが可能となった。
【００８３】
（実施の形態６）
次に、図９を参照して、本実施の形態におけ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、図９は本実施の形態における薄板製造装置を用いた場合の基板２の軌道ステップを示す模式図である。
【００８４】
本実施の形態における薄板製造装置の構成は実施の形態１における薄板製造装置１０００と同じである。実施の形態１との相違点は、基板２を融液６から取出すときの基板２の傾動角度にある。したがって、ここでは、本実施の形態における基板２の軌道ステップについてのみ説明する。
【００８５】
（基板２の軌道ステップ）
まず、図５に示す基板２の軌道ステップのうち、第１ステップから第３ステップまでは、同様の制御により、基板２をシリコン融液６内に浸漬させる。その後、図９に示す以下の軌道ステップを採用する。
【００８６】
第４ステップ：基板２を進行方向側が上方を向き、基板傾斜角度が[θ１°]となるように、傾動用モータ２０２を制御する。水平方向移動速度と垂直方向移動速度は一定（それぞれ１００ｍｍ/秒、１０ｍｍ/秒）となるように水平方向移動用モータ２０１および垂直方向移動用モータ７を制御し、基板２をシリコン融液６から取出す。
【００８７】
第５ステップ：末端部が脱出した時点で基板傾斜角度が４５°となるように、傾動用モータ２０２を制御する。その後、垂直方向移動用モータ７を制御して、基板２を垂直方向に１００ｍｍ/秒で３０ｍｍ上昇させる。
【００８８】
第６ステップ：次に、図５に示す基板２の軌道ステップと同様に、傾動用モータ２０２を制御して、基板２を水平状態に戻し、水平方向移動用モータ２０１を制御して、基板２を取出し位置まで搬送する。なお、図９中のθ２は、５．７°である。ここで、θ２は、基板の移動ベクトルと融液面との間に形成される角度を意味する。基板２の大きさは、実施の形態１と同様に１００ｍｍ角である。
【００８９】
ここで、上記基板傾斜角度[θ１°]を、１．４°（略水平に近い）、５．７°（基板移動ベクトルと平行）、および１０°（実施の形態１と同様）の３パターンの場合について、浸漬ステップを実施し、シリコン多結晶薄板３の表面に生じる突起数を比較した。結果を図１０に示す。
【００９０】
図１０から明らかなように、シリコン多結晶薄板３の表面に生じる突起数は、基板傾斜角度[θ１°]が小さいほど（水平に近いほど）多くなる。これは、以下に示す理由に基くものと考えられる。
【００９１】
θ１＜θ２の場合、基板２の表面がシリコン融液６から出るとき、融液６を引きつつ脱出する（メニスカス位置（融液と基板との界面）が基板進行方向と逆方向に進む）。
【００９２】
θ１＝θ２の場合、メニスカス位置（融液と基板との界面）は変化しない。
θ１＞θ２の場合、基板２の表面がシリコン融液６から出るとき、融液６を押しつつ脱出する（メニスカス位置（融液と基板との界面）が基板進行方向と順方向に進む）。
【００９３】
θ１＜θ２の場合、基板および成長した薄板を基準に見ると、融液が基板から離れる方向に進むため、融液が基板に圧力を与えることができず、基板表面に融液が残りやすい状態になる。その結果、基板の表面に残った融液が表面張力で突起状になると考えられる。
【００９４】
一方、θ１＞θ２の場合、融液が常に基板にぶつかる(衝突する）方向に進むため、融液が基板に対して常に圧力を与え続けることにる。その結果、基板の表面に融液が残りにくい状態になり、突起が減少すると考えられる。
【００９５】
（実施の形態７）
上記実施の形態６における薄板製造装置および薄板製造方法により作製したシリコン多結晶薄板３を用いて、上記実施の形態５と同様の試作プロセス（第１プロセス〜第８プロセス）により、太陽電池を試作した。図１０に、基板２の軌道ステップの基板傾斜角度[θ１°]が、１．４°、５．７°、および１０°において試作した突起の個数、太陽電池の歩留および変換効率を示す。
【００９６】
基板傾斜角度[θ１°]が１０°の場合、突起数が０であるため、電極形成時の印刷が均一に行なえたが、[θ１°]が１．４°の場合、シリコン多結晶薄板３は突起（２０個発生）の影響により、印刷電極が部分的ににじんだり、破断した。電極断線によって、太陽電池試作を行なった際の、良品率（太陽電池試作歩留）は、８４％と低い。一方、突起を抑制したシリコン多結晶薄板３の場合には、歩留を９２％に向上することが可能となった。また、電極のにじみの影響で、背景技術によるシリコン多結晶薄板３にて太陽電池試作を行った際の太陽電池変換効率は１２％と低いが、突起を抑制したシリコン多結晶薄板３の場合には、効率を１３％に向上することが可能となった。
【００９７】
（実施の形態８）
次に、図１１から図１３を参照して、本実施の形態における薄板製造装置について説明する。なお、図１１は本実施の形態における薄板製造装置４０００の全体構成を示す模式図であり、図１２は後述する基板搬送機構１の拡大図であり、図１３は基板搬送機構１の軌道を示す図である。
【００９８】
（薄板製造装置４０００の全体構成）
まず、図１１および図１２を参照して、本実施の形態における薄板製造装置４０００の全体構成について説明する。この薄板製造装置４０００の基本的構造は、上記実施の形態１において説明した薄板製造装置１０００と同じであり、相違点は、基板搬送機構１の構造にある。したがって、ここでは、同一または相当部分については、同一の参照番号を付して、詳細な説明は省略する。
【００９９】
なお、基板２を融液６に浸漬させる前に、基板２の表面温度を制御（所定温度への冷却または昇温）するための基板温度制御手段６０が設けられている。この基板温度制御手段６０を設けることにより、基板２の表面に薄板を形成する場合における基板表面温度の最適化を図ることが可能になる。基板温度制御手段６０としては、コイル状に巻かれた中空の熱伝達部材を用いることにより、熱伝達部材自体を加熱した場合には、基板２の表面温度を昇温することができ、一方、熱伝達部材の内部に冷却媒体を通過させることにより、基板２の表面温度を冷却させることが可能になる。
【０１００】
本実施の形態における基板搬送機構１は、基板２を固定するための基板固定部材１０１と、基板２の表面の融液６の液面に対する水平方向移動位置を調節するため、基板固定部材１０１の水平方向移動位置を調節するための水平移動位置調節手段と、基板２の表面の融液６の液面に対する垂直方向移動位置を調節するため、基板固定部材１０１の垂直方向移動位置を調節するための垂直移動位置調節手段と、基板２の表面を融液６の液面に対して傾斜させるため、基板固定部材１０１の傾き角度を調節するための基板傾動手段とを備える。
【０１０１】
まず、水平移動位置調節手段としては、水平方向１０４に延びる水平方向案内レール７０と、この水平方向案内レール７０に沿って移動可能に設けられる水平移動ユニット４０４とを有している。この水平移動ユニット４０４内には、水平方向案内レール７０上を移動させるための駆動装置が内蔵されている。
【０１０２】
また、垂直移動位置調節手段としては、水平移動ユニット４０４において、垂直方向１０５に摺動可能に支持され、下端部に基板固定部材１０１が連結される垂直方向案内軸４０３と、水平方向案内レール７０に沿って設けられ、垂直方向案内軸４０３の上端部の移動位置を案内するための垂直方向案内レール８０とを有している。垂直方向案内軸４０３の下端部は、回動可能なように枢軸部４０３ａにより基板固定部材１０１に連結され、垂直方向案内軸４０３の上端部には、垂直方向案内レール８０にガイドされる上端部ガイドローラ４０３ｂが設けられている。
【０１０３】
また、基板傾動手段としては、水平移動ユニット４０４において、垂直方向に摺動可能に支持され、下端部に基板固定部材１０１が連結される傾動案内軸４０２と、水平方向案内レール７０に沿って設けられ、傾動案内軸４０２の上端部を案内するための傾動案内レール９０とを有する。傾動案内軸４０２の下端部は、回動可能なように枢軸部４０２ａにより基板固定部材１０１に連結され、傾動案内軸４０２の上端部には、傾動案内レール９０にガイドされる上端部ガイドローラ４０２ｂが設けられている。
【０１０４】
（基板搬送機構１の軌道）
次に、図１３を参照して、基板搬送機構１における基板２を融液６に浸漬させるための軌道を説明する。上記構成からなる薄板製造装置４０００においては、水平方向案内レール７０に沿って水平移動ユニット４０４を移動させることで、水平移動ユニット４０４に追従して垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２を水平方向に移動させることが可能になる。また、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の上端部ガイドローラ４０３ｂ，４０２ａは、それぞれ垂直方向案内レール８０および傾動案内レール９０によって移動方向が案内されているため、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の位置は、従動的に決定させることができる。
【０１０５】
なお、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の位置決定は、選択されるべき基板固定部材１０１の高さ位置および傾き角度に対応して、垂直方向案内レール８０および傾動案内レール９０の軌道が選択される。その結果、図１３に示すように、基板固定部材１０１および基板２に対して、最適な軌道を与えることが可能となる。
【０１０６】
（作用効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置４０００によれば、基板搬送機構１として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段である水平移動ユニット４０４にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、上記実施の形態１および２に示した基板搬送機構１の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【０１０７】
（実施の形態９）
次に、図１４および図１５を参照して、本実施の形態における薄板製造装置について説明する。なお、図１４は本実施の形態における薄板製造装置５０００の全体構成を示す模式図であり、図１５は基板搬送機構１の軌道を示す図である。
【０１０８】
（薄板製造装置５０００の全体構成）
まず、図１４および図１５を参照して、本実施の形態における薄板製造装置５０００の全体構成について説明する。この薄板製造装置５０００の基本的構造は、上記実施の形態８において説明した薄板製造装置４０００と同じであり、相違点は、水平方向案内レールと垂直方向案内レールとを共有構造とした、水平・垂直方向案内レール７５を採用し、また、垂直方向案内軸４０３の上端部を水平移動ユニット４０４に連結している点にある。したがって、薄板製造装置４０００と、同一または相当部分については、同一の参照番号を付して、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
（基板搬送機構１の軌道）
次に、図１５を参照して、実施の形態８における基板搬送機構１における基板２の軌道と同様に、本実施の形態における薄板製造装置５０００においても、水平・垂直方向案内レール７５に沿って水平移動ユニット４０４を移動させることで、水平移動ユニット４０４に追従して垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２を水平方向に移動させることが可能になる。また、傾動案内軸４０２の上端部ガイドローラ４０２ｂは、傾動案内レール９０によって移動方向が案内されているため、傾動案内軸４０２の位置は、従動的に決定させることができる。
【０１１０】
なお、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の位置決定は、選択されるべき基板固定部材１０１の高さ位置および傾き角度に対応して、水平移動ユニット４０４への固定状態、および、傾動案内レール９０の軌道が選択される。その結果、図１５に示すように、基板固定部材１０１および基板２に対して、最適な軌道を与えることが可能となる。
【０１１１】
（作用効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置５０００によれば、基板搬送機構１として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段である水平移動ユニット４０４にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、上記実施の形態１および２に示した基板搬送機構１の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【０１１２】
（実施の形態１０）
次に、図１６から図１８を参照して、本実施の形態における薄板製造装置について説明する。なお、図１６は本実施の形態における薄板製造装置６０００の全体構成を示す模式図であり、図１７は基板搬送機構１の往路の軌道を示す図であり、図１８は基板搬送機構１の復路の軌道を示す図である。
（薄板製造装置６０００の全体構成）
まず、図１６および図１７を参照して、本実施の形態における薄板製造装置６０００の全体構成について説明する。この薄板製造装置６０００の基本的構造は、上記実施の形態８において説明した薄板製造装置４０００と同じであり、相違点は、水平方向案内レール、垂直方向案内レール、および、傾動案内レールを共有構造とした、水平・垂直・傾動方向案内レール７６を採用し、また、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の上端部を水平移動ユニット４０４に連結している点にある。したがって、薄板製造装置４０００と、同一または相当部分については、同一の参照番号を付して、詳細な説明は省略する。
【０１１３】
（基板搬送機構１の軌道）
次に、図１７を参照して、実施の形態８における基板搬送機構１における基板２の軌道と同様に、本実施の形態における薄板製造装置６０００においても、水平・垂直・傾動方向案内レール７６に沿って水平移動ユニット４０４を移動させることで、水平移動ユニット４０４に追従して垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２を水平方向に移動させることが可能になる。
【０１１４】
なお、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の位置決定は、選択されるべき基板固定部材１０１の高さ位置および傾き角度に対応して、水平移動ユニット４０４への固定状態が選択される。その結果、図１７に示すように、基板固定部材１０１および基板２に対して、最適な往路軌道を与えることが可能となる。なお、図１８に示すように、基板固定部材１０１および基板２に対して、最適な復路軌道を与えることも可能である。
【０１１５】
（作用効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置６０００によれば、基板搬送機構１として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段である水平移動ユニット４０４にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、上記実施の形態１および２に示した基板搬送機構１の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【０１１６】
（実施の形態１１）
次に、図１９および図２０を参照して、本実施の形態における薄板製造装置について説明する。なお、図１９は本実施の形態における薄板製造装置７０００の全体構成を示す模式図であり、図２０は基板搬送機構１の軌道を示す図である。
【０１１７】
（薄板製造装置７０００の全体構成）
まず、図１９および図２０を参照して、本実施の形態における薄板製造装置７０００の全体構成について説明する。この薄板製造装置７０００の基本的構造は、上記実施の形態８において説明した薄板製造装置４０００と同じであり、相違点は、垂直方向案内レールと傾動案内レールとを共有構造とした、垂直・傾動方向案内レール７７を採用している点にある。したがって、薄板製造装置４０００と、同一または相当部分については、同一の参照番号を付して、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
（基板搬送機構１の軌道）
次に、図２０を参照して、実施の形態８における基板搬送機構１における基板２の軌道と同様に、本実施の形態における薄板製造装置７０００においても、水平方向案内レール７０に沿って水平移動ユニット４０４を移動させることで、水平移動ユニット４０４に追従して垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２を水平方向に移動させることが可能になる。また、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の上端部ガイドローラ４０３ｂ，４０２ａは、垂直・傾動方向案内レール７７によって移動方向が案内されているため、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の位置は、従動的に決定させることができる。
【０１１９】
なお、垂直方向案内軸４０３および傾動案内軸４０２の位置決定は、選択されるべき基板固定部材１０１の高さ位置および傾き角度に対応して、垂直・傾動方向案内レール７７の軌道が選択される。その結果、図２０に示すように、基板固定部材１０１および基板２に対して、最適な軌道を与えることが可能となる。
【０１２０】
（作用効果）
以上、本実施の形態における薄板製造装置５０００によれば、基板搬送機構１として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段である水平移動ユニット４０４にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、上記実施の形態１および２に示した基板搬送機構１の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【０１２１】
なお、上記各実施の形態においては、水平方向移動軸８を構成するリニアレール、水平方向案内レール７０、垂直方向案内レール８０、傾動案内レール９０、水平・垂直方向案内レール７５、水平・垂直・傾動方向案内レール７６、および、垂直・傾動方向案内レール７７の両端部は省略したものとしているが、各レールにおいて無限軌道を形成することにより、基板搬送機構１が巡回する構成を採用することも可能であり、また、各レールの一方端部から基板搬送機構１を装着し、他方端部から基板搬送機構１を離脱させる構成を採用することも可能である。
【０１２２】
なお、上記各実施の形態においては、シリコン多結晶薄板３を作製する場合について説明しているが、融液として、ゲルマニウム、ガリウム、ひ素、インジウム、リン、硼素、アンチモン、亜鉛、すずなどの半導体材料、または、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属材料を使用した場合には、使用した溶融材料に対応する薄板においても同様の作用効果を得ることが可能である。
【０１２３】
なお、今回開示された各実施の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。
【０１２４】
【発明の効果】
この発明における薄板製造装置および薄板製造方法によれば、基板の軌道を制御することにより、基板（および基板上に成長する薄板）と、融液との相対関係の最適化が図られ、薄板の品質および形状の向上（液だれ、突起発生の防止）、薄板の量産性の向上を図ることが可能になる。
【０１２５】
また、この発明における薄板製造装置の他の局面によれば、基板搬送機構として、水平移動位置調節手段、垂直移動位置調節手段、および、基板傾動手段のそれぞれに駆動装置を設けることなく水平移動位置調節手段にのみ駆動装置を設ける構造の採用が可能となるため、基板搬送機構の構造の簡略化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１における薄板製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】  基板搬送機構１の拡大図である。
【図３】  実施の形態１における薄板製造装置の制御ブロックの一部を示す図である。
【図４】  基板２から成長したシリコン多結晶薄板３を取外す方法を示す模式図である。
【図５】  シリコン多結晶薄板３を成長させるための基板２の軌道ステップを示す模式図である。
【図６】  実施の形態２における薄板製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図７】  実施の形態３における薄板製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図８】  実施の形態１〜４、および背景技術におけるシリコン多結晶薄板３を用いて作製された太陽電池試作における、液だれ高さ、太陽電池試作歩留、太陽電池交換効率を示す図である。
【図９】  実施の形態６における、シリコン多結晶薄板３を成長させるための基板２の軌道ステップの、第４および第５ステップを示す模式図である。
【図１０】  実施の形態６におけるシリコン多結晶薄板３を用いて作製された太陽電池試作における、突起の個数、太陽電池試作歩留、太陽電池交換効率を示す図である。
【図１１】  実施の形態８における薄板製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図１２】  実施の形態８における基板搬送機構１の拡大図である。
【図１３】  実施の形態８における基板搬送機構１の軌道を示す図である。
【図１４】  実施の形態９における薄板製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図１５】  実施の形態９における基板搬送機構１の軌道を示す図である。
【図１６】  実施の形態１０における薄板製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図１７】  実施の形態１０における基板搬送機構１の往路軌道を示す図である。
【図１８】  実施の形態１０における基板搬送機構１の復路軌道を示す図である。
【図１９】  実施の形態１１における薄板製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図２０】  実施の形態１１における基板搬送機構１の軌道を示す図である。
【図２１】  背景技術に開示される「結晶シート製造装置」の概略構造を示す図である。
【符号の説明】
１  基板搬送機構、３  シリコン多結晶薄板、４  加熱機構、５  るつぼ、６融液、７  垂直方向移動用モータ、８  水平方向移動軸、９  垂直方向移動軸、１０  熱遮蔽機構、１１  基板搬送機構、１６  ステージ、１６ａ  吸引孔、１６ｂ  アーム、６０  基板温度制御手段、７０  水平方向案内レール、７５  水平・垂直方向案内レール、７６  水平・垂直・傾動方向案内レール、７７  垂直・傾動方向案内レール、８０  垂直方向案内レール、９０  傾動案内レール、１０１  基板固定部材、１０２  基板傾動軸、１０３  ユニット、１０４  水平方向、１０５  垂直方向、１０６  昇降方向、１１１  基板傾動用モータ、１１２  伸縮自在アーム、２００  パソコン、２０１  水平方向移動用モータ、２０２  傾動用モータ、４０２  傾動案内軸、４０２ａ，４０３ａ  枢軸部、４０２ｂ，４０３ｂ  上端部ガイドローラ、４０３  垂直方向案内軸、４０４  水平移動ユニット、１０００，２０００，３０００，４０００，５０００，６０００，７０００  薄板製造装置。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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