(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属もしくは半導体材料の融液を坩堝に貯留し、冷却体を融液内に浸漬し、金属もしくは半導体材料を前記冷却体の一表面であるシート生成面で凝固成長させる結晶シート製造装置であって、
冷却体を、シート生成面が下方に配置される状態で、前記シート生成面の反対側の面で支持する支持基板と、
支持基板に支持される冷却体を、坩堝上に水平方向に移動させる水平移動手段と、
支持基板に支持される冷却体を、上下方向に移動させる上下移動手段と、
支持基板に支持される冷却体を、前記支持基板上の水平な回転中心軸線まわりに回転させる回転手段と、
前記水平移動手段、前記上下移動手段および回転手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記上下移動手段および前記回転手段を用いて、前記冷却体の姿勢を任意の角度で融液内に一定時間浸漬させ、融液中に浸漬された状態の冷却体を前記回転中心軸線まわりに回転させることを特徴とする結晶シート製造装置。
【請求項２】
前記冷却体の回転中心軸は、冷却体のシート生成面に平行であることを特徴とする請求項１記載の結晶シート製造装置。
【請求項３】
前記冷却体の姿勢調整および上下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の結晶シート製造装置。
【請求項４】
金属もしくは半導体材料の融液を坩堝に貯留し、冷却体を融液内に浸漬し、金属もしくは半導体材料を前記冷却体の一表面であるシート生成面で凝固成長させる結晶シート製造方法であって、
冷却体を、シート生成面が下方に配置される状態で、前記シート生成面の反対側の面で支持する支持基板に支持させ、支持基板に支持される冷却体を水平方向に移動させて坩堝上に位置決めするステップと、
坩堝上の位置で、支持基板に支持される冷却体を、前記支持基板上の水平な軸まわりに回転させて、シート生成面が融液面に対して傾斜するように、冷却体の姿勢を調整するステップと、
シート生成面が融液面に対して傾斜する姿勢で、支持基板に支持される冷却体を下降させて融液に一定時間浸漬するステップと、
浸漬後に、冷却体を水平な軸まわりに回転させて、シート生成面が水平になるように、支持基板に支持される冷却体の姿勢を調整するステップとを含むことを特徴とする結晶シート製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属もしくは半導体の融液から板状の基体である結晶シートを製造する結晶シート製造装置および製造方法に関するものである。特に低コスト太陽電池用シート状Ｓｉ（シリコン）基板の製造装置および製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池に用いられている多結晶Ｓｉを作製する従来の代表的な技術として、不活性雰囲気中でリンあるいはボロン等のドーパントを添加した高純度Ｓｉ材料を坩堝中で加熱溶融させ、この融液を鋳型に流込んで冷却し、多結晶インゴットを得る鋳造方法がある。この多結晶インゴットは、さらにスライシング工程を経て太陽電池に使用されるシート状Ｓｉ基板が得られる。
【０００３】
従来方法では、Ｓｉ鋳造工程に加え、高いコストを要するスライシング工程が必要なこと、またこのスライシング工程でワイヤまたは内周刃の厚み分以上の材料ロスを生じること等、低コスト化を図るうえで大きな障害になっていた。
【０００４】
これにかわり、他の従来の技術としてスライシング工程を省略し、溶融Ｓｉからシート状のＳｉ基板を直接作製する方法として、平坦なシート生成面を有する冷却体をＳｉ融液中に一定時間浸漬させ、冷却体のシート生成面にＳｉを付着、成長させるＳｉシート製造方法が本件出願人によって提案されている。
【０００５】
図１０は、冷却体を用いた従来の結晶シート製造装置１００を示す断面図である。図１０に示すように、結晶シート製造装置１００は、Ｓｉ融液１２２が貯留される坩堝１２３の上方に回転機構を有する円筒状の回転体９２が配置される。回転体９２は回転軸９０を有し、回転軸９０の軸線は、水平に配置される。また回転体９２の外周部を覆うようにＳｉを凝固、成長させるための冷却体９３が複数（図１０中では１２個）配置される。回転軸９０に接続される回転機構によって複数の冷却体９３と回転体９２とが一体に回転する。
【０００６】
このとき回転体９２の最も下方に位置する冷却体９３ａだけが、Ｓｉ融液中に浸漬する。冷却体９３のシート生成面９４は、Ｓｉ融液よりも低温に保持され、一定時間Ｓｉ溶液中に浸漬されることによって、Ｓｉ結晶が凝固、成長し、冷却体９３ａのシート生成面９４ａに沿って、シート状のＳｉ結晶が形成される。したがって、回転体９２が回転するとともに、複数の冷却体が順次Ｓｉ融液に浸漬し、各冷却体９３にシート状のＳｉ結晶を形成することができる。次に形成された結晶シートをシート生成面９４から剥離させることによって、結晶シートを得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示すような従来の技術の結晶シート製造装置１００は、Ｓｉ融液中に浸漬する複数の冷却体９３を回転体９２の外周部を覆うように配置される。これら冷却体９３が回転軸９０と一体に回転するので、冷却体９３の最外周部が描く軌跡は、冷却体９３のシート生成面９４の寸法によって異なる。
【０００８】
図１１は、冷却体９３の回転移動の模式図を示す該略図である。たとえば１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形のＳｉシートを形成する場合、冷却体９３の最外周部の描く軌跡Ｓ２の半径Ｒは２９９．４ｍｍとなる。また最下方に位置する冷却体９３ａの回転方向Ｃの寸法Ｂ２（シート幅方向寸法）は１５０ｍｍとなる。ここで上下方向Ｚ１，Ｚ２は鉛直な方向であり、幅方向Ｘ１，Ｘ２は、回転体の軸線方向と上下方向Ｚ１，Ｚ２とに対して直交する方向である。
【０００９】
また１つの冷却体９３ａが坩堝１２３内の融液１２２内に浸漬したときの、冷却体９３ａの下面から融液面１２２ｈまでの寸法（深さ）ｈ１は１５ｍｍ、融液面１２２ｈと坩堝上端１２３Ｅとの間の寸法ｈ３は５ｍｍとする。必要な構造上の要件として、冷却体最外周部９６が坩堝上端１２３Ｅとの接触を避けなければならない。したがって、冷却体最外周部９６が描く軌跡Ｓ２と坩堝上端１２３Ｅとの上下方向Ｚ１，Ｚ２の間に余裕を持たせたスペースが必要となり、ここではスペースの寸法ｈ２を１０ｍｍとする。
【００１０】
これらの寸法Ｒ，ｈ１，ｈ２，ｈ３から坩堝１２３の幅方向寸法Ｗ２を計算すると、２６１．３ｍｍになる。これは、本来製作するシート幅方向寸法Ｂ２である１５０ｍｍの１．７４倍にあたり、坩堝１２３の幅方向寸法Ｗ２が必要以上に大きくなりがちであった。
【００１１】
また装置のメンテナンスによる停止時、特にＳｉ融液１２２については冷却により膨張することから坩堝１２３を損傷しやすく、前述したように実質的に必要寸法以上の大きさの坩堝１２３を用いていることから、コスト負担はきわめて大きかった。
【００１２】
さらに、図１０に示すように、冷却体９３が融液１２２に浸漬開始するとき、冷却体９３のシート生成面９４と融液面との成す侵入角度α１は浸漬開始時の融液の揺らぎを抑える目的のために、さらに融液１２２からの引上げるとき、冷却体９３のシート生成面９４と融液面との成す引き上げ角度α２は融液の液たれを低減する目的のために、重要な要素である。しかし、回転体９２に冷却体９３を取付けた場合、当該角度調整を行うことが困難であり、品質向上の障害になっていた。これらの特性低下は、形成される結晶シートの品質低下のみならず、冷却体９３の結晶シート剥離時の不良発生原因にもなり、生産性向上を図るうえでも大きな障害になっていた。
【００１３】
したがって本発明の目的は、浸漬している冷却体の表面に結晶を付着、成長させる結晶シート製造方法において、融液が貯留される坩堝の小形化を図り、かつ冷却体の侵入角度および引き上げ角度の最適化を図ることができる結晶シート製造装置および製造方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属もしくは半導体材料の融液を坩堝に貯留し、冷却体を融液内に浸漬し、金属もしくは半導体材料を前記冷却体の一表面であるシート生成面で凝固成長させる結晶シート製造装置であって、
冷却体を、シート生成面が下方に配置される状態で、前記シート生成面の反対側の面で支持する支持基板と、
支持基板に支持される冷却体を、坩堝上に水平方向に移動させる水平移動手段と、
支持基板に支持される冷却体を、上下方向に移動させる上下移動手段と、
支持基板に支持される冷却体を、前記支持基板上の水平な回転中心軸線まわりに回転させる回転手段と、
前記水平移動手段、前記上下移動手段および回転手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記上下移動手段および前記回転手段を用いて、前記冷却体の姿勢を任意の角度で融液内に一定時間浸漬させ、融液中に浸漬された状態の冷却体を前記回転中心軸線まわりに回転させることを特徴とする結晶シート製造装置である。
【００１５】
本発明に従えば、冷却体のシート生成面を下方に配置して、一定時間融液内に浸漬することによって、シート生成面に融液の結晶が凝固、成長することで、シート生成面に結晶シートを生成することができる。また結晶シート製造装置は、冷却体を水平方向、上下方向および水平な回転中心軸をまわる回転方向に変位させることができるので、任意の姿勢で任意の方向から冷却体を、坩堝に浸漬させることができる。したがって複数の冷却体のうち、１つの冷却体のみが坩堝上から下降して坩堝に浸漬することで、従来の技術に比べて坩堝開口部の面積を小型化することができる。
【００１６】
また回転手段によって、融液面に対して冷却体のシート生成面を任意に傾斜させて融液内へ侵入させることができる。これによって、冷却体は融液の揺らぎを抑えて浸漬することができる。同様に回転手段によって、融液面に対して冷却体のシート生成面を任意に傾斜させて融液内から引き上げることができる。これによって、冷却体の引き上げ時に生じる融液のたれを抑えることができる。したがってシート生成面に形成される結晶シートの品質を向上するとともにシート剥離不良を減少させて結晶シートの生産性を向上することができる。
【００１７】
また本発明は、前記冷却体の回転中心軸は、冷却体のシート生成面に平行であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、冷却体の回転中心軸は、冷却体のシート生成面に平行でありまた水平に形成される。これによって冷却体のシート生成面を、坩堝に満たされる融液の液面と平行な位置に配置することができる。
【００１９】
また本発明は、前記冷却体の姿勢調整および上下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、水平移動手段、上下移動手段および回転手段によって冷却体の姿勢調整および上下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を有するので、冷却体を水平、上下および、回転中心軸まわりに変位させて、良好な結晶シートを形成することができる姿勢位置に調整および配置することができる。
【００２５】
また本発明は、金属もしくは半導体材料の融液を坩堝に貯留し、冷却体を融液内に浸漬し、金属もしくは半導体材料を前記冷却体の一表面であるシート生成面で凝固成長させる結晶シート製造方法であって、
冷却体を、シート生成面が下方に配置される状態で、前記シート生成面の反対側の面で支持する支持基板に支持させ、支持基板に支持される冷却体を水平方向に移動させて坩堝上に位置決めするステップと、
坩堝上の位置で、支持基板に支持される冷却体を、前記支持基板上の水平な軸まわりに回転させて、シート生成面が融液面に対して傾斜するように、冷却体の姿勢を調整するステップと、
シート生成面が融液面に対して傾斜する姿勢で、支持基板に支持される冷却体を下降させて融液に一定時間浸漬するステップと、
浸漬後に、冷却体を水平な軸まわりに回転させて、シート生成面が水平になるように、支持基板に支持される冷却体の姿勢を調整するステップとを含むことを特徴とする結晶シート製造方法である。
【００２６】
本発明に従えば、冷却体を、シート生成面が下方に配置される状態で支持し、最初のステップで冷却体が坩堝上の所定の位置に位置決めされ、次のステップでシート生成面が任意の角度に保持されて、さらに次のステップで冷却体が下方に移動し融液内に浸漬される。複数の冷却体のうち、１つの冷却体が坩堝上方から下降して浸漬することによって、坩堝の開口の面積を小型化することができる。さらにシート生成面が、任意の角度に保持されて融液内に浸漬することによって、融液の揺らぎを抑えて浸漬することができ、良好な結晶シートを形成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。図１に本発明の結晶シート製造装置１を示し、図２に結晶シート製造装置１の平面図を示す。結晶シート製造装置１は断熱材で構成される炉壁２１を有し、炉壁２１によって囲まれる炉が形成される。炉内に配置される坩堝２３には、Ｓｉ融液２２が貯留される。結晶シート製造装置１は、この融液内に冷却体３０を浸漬させ、冷却体３０にＳｉ結晶を凝固、成長させて平板状の結晶シートを形成させる装置である。
【００２８】
さらに結晶シート製造装置１は４つの製造工程を行うことができる。第１の工程は炉外の冷却体３０を炉内に順次収納する収納工程、第２の工程は冷却体３０に結晶シートを形成する前に予備加熱を行う予熱工程、第３の工程は冷却体３０に結晶シートを形成する形成工程、第４の工程は結晶シートが形成された結晶シート付き冷却体を炉内から順次取り出し、結晶シートと冷却体３０とを剥離する取出工程である。
【００２９】
また結晶シート製造装置１は、炉内の冷却体３０を搬送する製造装置本体１１０を有し、製造装置本体１１０は、冷却体３０を水平方向に移動させる水平移動手段、上下方向に移動させる上下移動手段、水平な水平軸まわりに回転させる回転手段を含んで構成され、これらは図示しない制御手段によって制御される。
【００３０】
図１に示すように、製造装置本体１１０は、断熱材で構成された炉壁２１の内部に、垂直回転軸４を固定している回転基板２と、回転基板２に一体に固定される上部回転側板３と下部回転側板３−２とが配設される。垂直回転軸４は、軸受基板５内のベアリング７に保持される。本体駆動モータ６の駆動力は、本体駆動モータ６の軸に直結したギア８−１からギア８−２に伝達される。ギア８−２は、垂直回転軸４に同軸固定されている。本体駆動モータ６の回転動作により回転基板２、上部回転側板３および下部回転側板３−２は、垂直回転軸４まわりに一体的に転動し、図２に示す９０°分割された位置（冷却体３０−１，３０−２，３０−３，３０−４）で停止する。図に示す冷却体３０−１の位置で金属もしくは半導体（本実施例ではＳｉ）の凝固成長が行われる。
【００３１】
冷却体３０および冷却体３０と一体に固定されて成る支持基板３１の斜視図を図３に示す。支持基板３１に形成される垂直方向板面には回転軸穴２９ｈ、一対の取付穴２９ｈ１が設けられる。冷却体３０の厚み方向一方側の面に支持基板３１が設けられ、厚み方向他方側の面にシート生成面３０ａが形成される。このシート生成面３０ａは、製造装置本体１１０に取り付けられた状態で下方に配置され、融液内に浸漬し、シート生成面上に結晶シートが形成される。
【００３２】
冷却体３０の材質の一例として、耐熱性に優れた黒鉛性の材料を使用しているが、本発明の例で示すＳｉ融液２２の温度よりも融点が高く、融液との反応性が小さい炭化珪素、石英、窒化ケイ素、アルミナ、酸化ジルコニウム等から融液材料に適した材料を選択することができる。
【００３３】
図１に示すように坩堝２３のＳｉは、誘導加熱装置３９で加熱溶解される。坩堝２３は、坩堝移動モータ２６の駆動によりＳｉ融液２２の湯面高さをコントロールすることを目的に上下方向に駆動されて位置決めされる。冷却体３０は、リンク機構部に装着され水平駆動軸１３によって、Ｓｉ融液２２への浸漬角度、およびＳｉ融液２２の引上げ角度の調整が可能である。水平回転軸１３は、カップリング１２で回転シリンダ１０−１の軸１１に結合されている。回転シリンダ１０−１は回転駆動源であって取付板９１に固定され、取付板９１は摺動内金具１４−１に固定され、摺動内金具１４−１に摺動外金具１４−２が固定され、摺動内金具１４−１と摺動外金具１４−２とで上部回転側板３を摺動可能に把持している。
【００３４】
上部回転側板３には冷却部材９−１が密着固定され、冷却部材９−１内部には冷却水路が設けられてあり、垂直回転軸４内から冷却管９６を配し、分岐管９７を介し、各冷却部材９−１，９−２，９−３に冷却水が供給され、周辺部品の冷却を行う。上記で説明した冷却体３０、回転リンク機構、および回転シリンダ１２の一連の構造部は、図２に示すように４つのブロックすなわち４カ所にそれぞれ設けられている。
【００３５】
上記冷却体３０の回転および上下動の具体的実施例について、図４、図５および図６を用いて説明する。図６に示すように、冷却体３０と一体に固定された支持基板３１の取付穴２９ｈ１にリンク１７−２に設けてあるピン２９Ｐ１を嵌合させることによって、冷却体３０と支持基板３１とで形成される冷却体部は、製造装置本体１１０に装着される。
【００３６】
図４および図５に示すように、リンク１７−２とリンク１７−１および、リンク１８−１とリンク１８−２は、それぞれ同一形状であって、ピン３９−１とピン３９−２によって回転可能に連結され、平行リンク構造を構成してある。リンク１７−１の中心には、水平回転軸１３が固定され、回転シリンダ１０−１によりリンク１７−１は回転駆動される。リンク機構部が左右にぶれるのを防止するため、リンク１７−２の中心に取付けたピン２９Ｐ０を保持金具２８で保持する。保持金具２８は、リンク保持基板１５に固定されている。前記水平回転軸１３のリンク１７−１に連結する軸受１６（図１）は、このリンク保持基板１５に設けられている。これにより、リンク１７−２に装着された冷却体３０は、支持基板３１の回転軸穴２９ｈの軸線２９を中心に回転することになる。したがって、冷却体３０の回転中心軸２９は、シート生成面３０ａに平行に形成される。
【００３７】
リンク保持基板１５は、図１に示すリンク保持側板１５−２に連結固定され、このリンク保持側板１５−２は、上下シリンダ１９−１の駆動により、リンク保持基板１５、リンク機構部が上下運動することになる。なお、リンク保持側板１５−２は、摺動軸２０−１により上下方向に直線運動が可能である。回転基板３に前記上下シリンダ１９−１、摺動軸２０−１のガイド軸受が設けられてある。リンク機構部の下方には、坩堝２３、坩堝受け２４および坩堝基板２５が上記リンク機構部とは独立して設けられてある。
【００３８】
したがって、冷却部材３０は、水平移動手段である本体駆動モータ６によって垂直回転軸４まわりに水平移動することができ、回転手段である回転シリンダ１０およびリンク機構部によって水平軸まわりに回転移動することができ、上下移動手段である上下シリンダ１９によって、上下方向に移動することができる。
【００３９】
図７は、冷却体３０が融液内に浸漬する過程を示す断面図である。図７（１）に示すように、冷却体３０は、Ｓｉ融液２２の貯留される坩堝２３の上方から、はずれた位置にある。次に図７（２）に示すように、冷却体３０は坩堝２３上を水平移動し、次に必要な侵入角度に支持基板３１の水平な回転軸線２９を中心に一方向Ｊまわり（図７では、時計まわり）に回転し、その姿勢を保持する。なお、冷却体３０の水平移動と回転は並行して行われてもよい。図７（２）に示す冷却体３０の傾いた状態で冷却体３０を下降させる。
【００４０】
次に図７（３）に示すように坩堝２３の中のＳｉ融液２２に冷却体３０のエッジ部３０Ｅ１を浸漬させる。この浸漬時には、Ｓｉ融液の揺れを抑えるように移動させることが望ましい。図７（４）では、浸漬された状態の傾いた冷却体３０を回転軸線２９を中心に他方向Ｋまわり（図７では、反時計まわり）に回転させ、Ｓｉ融液２２の液面と平行、したがってシート生成面３０ａを水平にする。次に成長させるＳｉ板厚によって、このシート生成面３０ａを水平に保持する時間の調整を行う。
【００４１】
図８は、冷却体３０が融液内から引き出される過程を示す断面図である。図８（１）で冷却体３０を回転軸線２９を中心に他方向Ｋまわりに回転させ、冷却体３０のエッジ部３０Ｅ１からＳｉ融液２２を上面より引上げていく。このとき支持基板３１の回転軸線２９を中心に冷却体３０は回転しながら、同時に冷却体３０の上方向への移動も並行して進行する。冷却体３０の回転は、設定した引き上げ角度α３まで回転する。なお、冷却体３０を回転させた後、上方向へ移動してもよい。
【００４２】
図８（２）に示すように、設定した引き上げ角度α３に回転、上昇したら図８（３）に示すように冷却体３０をＳｉ融液２２より上方向に引上げる。本工程の最後に図８（４）に示すように、坩堝２３上方を水平に移動し、所定の位置で停止する。この直後、冷却体３０は、水平な回転軸線２９を中心に一方向Ｊまわり（図８では、時計まわり）に回転し、水平に保持される。なお、前記冷却体３０の水平移動と回転は、並行して行われてもよい。また、回転をさきに終了した後、水平移動してもよい。
【００４３】
図９は、上記図７および図８で説明した本発明の実施の形態を利用した場合の冷却体３０と、坩堝２３の関係を示す断面図である。図９において本発明の冷却体３０は、冷却体３０に一体的に固定された支持基板３１上の回転軸線２９を中心に回転する。回転軸線２９から冷却体３０の下面したがってシート生成面３０ａまでの寸法ｒ１を、４５ｍｍ、冷却体幅Ｂ１を、１５０ｍｍとすると、冷却体３０が回転する最外周回転半径ｒ２は８７．５ｍｍ、これによって最外周回転直径ｄは１７５ｍｍとなる。坩堝一方の端部の内壁と最外周回転直径ｄとのクリアランスｃを１５ｍｍとすると、坩堝寸法Ｗ１は２０５ｍｍとなる。これは従来の技術で２６１ｍｍを必要とするのに対し、寸法比で約７８％まで小型化することができる。
【００４４】
図２において第１ブロック位置の冷却体３０−１は、Ｓｉシートを生成後、生成したＳｉシートを冷却体３０−１に付着させた状態で、垂直回転軸４のまわりに、第２のブロック位置の冷却体３０−２に回転移動する。扉３７−１で遮蔽された取出し装置４１が、冷却体３０−２に面する炉壁２１の外側に設けられ、本取出し装置４１の内部も炉壁２１の内部と同様のガスで満たされている。取出し装置４１の扉３７−１を開き、炉壁２１の窓３６−１より分離テーブル４２がシリンダ４７により摺動レール４６をスライドし、冷却体３０−２の下面に移動する。次に冷却体３０−２が上下シリンダ１９−２により下降し、分離テーブル４２の面上に下降した後、シリンダ４５によりブロック４３がブロック４４側に移動し、冷却体３０−２を把持固定する。この把持固定した冷却体３０−２を、シリンダ４７により取出し装置４１内に移動させることにより、支持固定板３１−２と一体に固定された冷却体３０−２がリンク機構部から分離される。したがって、結晶シート製造装置１は、取り出し手段として取り出し装置４１を有する。
【００４５】
この分離移載完了後に扉３７−１は閉じられる。本取出し装置４１に移載されたシート付き冷却体３０−２は、シャッタ４９で仕切られた別室の徐冷手段である徐冷装置５０に移載される。この移載については突出し方式か、把持移載等（図示省略）で徐冷装置５０内のコンベア５１−１上に搭載される。
【００４６】
徐冷装置５０内では、コンベア５１−１がＪＪ方向に進行し、必要な温度に段階的に低下させていく。必要な温度にまで冷却が完了すると、徐冷装置５０からシート分離装置６０のブロック６０−１，６０−２に移載・固定され、剥離手段であるバキュームパッド６１により剥離分離される。この取出工程の一連の作業は、他のブロック位置で行われる工程とは独立して動作可能である。
【００４７】
冷却体部を取除いた機構部が次の第３のブロック位置に回転移動した後の動作を図２を用いて説明する。第３のブロック位置では、支持基板３１−３と一体の冷却体３０−３をリンク機構部に装着する装着工程が行われる。図２では、冷却体３０−３を装着完了した後の状況を示す。冷却体３０−３をストックし、かつ搬送するローダ装置８０でコンベア５１−２はＫＫ方向に搬送する。ローダ装置８０と装着装置７１の間のシャッタ７９を開き、別途移載送り装置（図示せず）により装着テーブル７２上に位置決め移載し、ブロック７３およびブロック７４にシリンダ７５を用いて冷却体を固定する。
【００４８】
装着手段である装着装置７１によって、扉３７−２を開き、シリンダ７７で冷却体３０−３を固定したテーブルを炉内のリンク機構部の下方に移動する。冷却体３０−３と一体の支持基板３１−３に設けた２個の穴（図６で２９ｈ１に該当）にリンク部ピン（図６で２９Ｐ１に該当）を挿入すると同時に、シリンダ７５によりブロック７３が後退し、ブロック７４との把持を解消する。その後、冷却体３０−３と一体のリンク機構部を上下シリンダ１９−３により上昇せしめ、装着テーブル７２がローダ装置８０内に後退し、扉３７−２が閉じられ、装着作業は完了する。この第３のブロック位置の一連の装着工程は、他のブロック位置で行われる工程とは独立して動作可能である。
【００４９】
第３のブロック位置で装着された冷却体３０−３、および支持基板３１−３は、次の第４のブロック位置に移動し、位置決め停止した後、予備加熱手段である誘導加熱装置３４により予備加熱される。本工程では、次のＳｉ融液２２の温度以下に加熱される。本加熱の終了は、結晶シート生成を行う次工程への移送の直前が最もよい。
【００５０】
なお図１で、坩堝２３内のＳｉ融液２２の輻射熱による機構部の温度上昇を防止するため、以下に説明する断熱構造になっている。
【００５１】
リンク保持基板１５により、水平回転軸１３、リンク保持側板１５−２、上部回転側板３、摺動金具１４−２が断熱保護される。上部回転側板３で仕切られた最上部９７は、上下シリンダ１９−１（１９−２，１９−３，１９−４）およびガイド軸２０−１（２０−２，２０−３，２０−４）が断熱保護される。上部回転側板３で仕切られた中央部９６では、回転シリンダ１０−１（１０−２，１０−３，１０−４）、取付金具９１およびカップリング１１が断熱保護される。下部回転側板３−２で仕切られた駆動空間９５では、本体駆動モータ６、ギア８−１、ギア８−２、垂直回転軸４、ベアリング７および軸受基板５が断熱保護されてある。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却体のシート生成面を下方に配置して、一定時間融液内に浸漬することによって、シート生成面に融液の結晶が凝固、成長することで、シート生成面に対応する結晶シートを生成することができる。また結晶シート製造装置は、冷却体を水平方向、上下方向および水平な回転中心軸をまわる回転方向に変位させることができるので、任意の姿勢および任意の方向から冷却体を、坩堝に浸漬させることができる。したがって複数の冷却体のうち、１つの冷却体のみが坩堝上から下降して坩堝に浸漬することで、残余の冷却体が坩堝に接触することを防止することができるので、坩堝開口部の面積を小型化することができる。また坩堝の配置を従来の装置に比べて水平方向の任意の位置に設定することができる。したがって、坩堝の小形化によってメンテナンス性が向上し、生産コスト低減を行うことができる。
【００５３】
また回転手段によって、冷却体は融液の揺らぎを抑えて浸漬することができるとともに冷却体の引き上げ時に生じる融液のたれを抑えることができる。これによって、良好な結晶シートを形成することができ、結晶シートの品質を向上することができる。
【００５４】
また本発明によれば、冷却体が回転中心軸まわりに回転し最下方に配置されるとき、冷却体のシート生成面を、坩堝に満たされる融液の液面と平行な位置に配置することができる。
【００５５】
また本発明によれば、水平移動手段、上下移動手段および回転手段によって冷却体の姿勢調整および上下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を有するので、冷却体を水平、上下および、回転中心軸まわりに変位させて、複雑な姿勢位置に調整および配置することができる。
【００５８】
また本発明によれば、冷却体を、シート生成面が下方に配置される状態で支持し、最初のステップで冷却体が坩堝上の所定の位置に位置決めされ、次のステップでシート生成面が任意の角度に保持されて、さらに次のステップで冷却体が下方に移動し融液内に浸漬される。複数の冷却体のうち、１つの冷却体が坩堝上方から下降して浸漬することによって、残余の冷却体が坩堝に接触することを防止して坩堝の開口の面積を小型化することができる。さらにシート生成面が、任意の角度に保持されて融液内に浸漬することによって、融液の揺らぎを抑えて浸漬することができ、良好な結晶シートを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結晶シート製造装置１の実施の一形態を示す横断面図である。
【図２】本発明の結晶シート製造装置１を示す平面図である。
【図３】冷却体３０と支持基板３１とを示す斜視図である。
【図４】冷却体３０が水平位置に保持された状態を示す断面図である。
【図５】冷却体３０が傾斜位置に保持された状態を示す断面図である。
【図６】冷却体３０とリンク１７ー２とを示す側面図である。
【図７】冷却体３０の下降および回転機構を示す部分断面図である。
【図８】冷却体３０の上昇および回転機構を示す部分断面図である。
【図９】冷却体３０の回転動作を説明する概略図である。
【図１０】回転体表面に冷却体９３を付設した従来の装置１００を示す断面図である。
【図１１】従来の冷却体９３の回転動作を説明する概略図である。
【符号の説明】
１  結晶シート製造装置
２  回転基板
３，３−２  回転側板
４  垂直回転軸
５  軸受基板
６  本体駆動モータ
７  ベアリング
８−１，８−２  ギア
１０，１０−１，１０−２，１０−３  回転シリンダ
１２  カップリング
１３  水平回転軸
１７−１，１７−２  リンク
１８−１，１８−２  リンク
１９  シリンダ
２１  炉壁
２２  Ｓｉ融液
２３  坩堝
２４  坩堝受け
３０，３０−１，３０−２，３０−３，３０−４  冷却生成体
３１，３１−３  支持基板
３０ａ  シート生成面
３４  誘導加熱装置
４１  取出し装置
４２  分離テーブル
４３，４４，７３，７４  ブロック
６０  シート分離装置
７１  装着装置
８０  ローダ装置
【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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