JP4888916B2 - Melting furnace, sheet manufacturing apparatus and sheet manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、溶融炉、薄板製造装置および薄板製造方法に関し、特に、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができる溶融炉、薄板製造装置および薄板製造方法に関する。 The present invention relates to a melting furnace, a thin plate manufacturing apparatus, and a thin plate manufacturing method, and more particularly to a melting furnace, a thin plate manufacturing apparatus, and a thin plate manufacturing method capable of manufacturing a high-quality thin plate while suppressing an increase in equipment cost.
従来の太陽電池用シリコンウエハ(薄板シリコン)の製造方法としては、シリコン結晶インゴットを形成した後にシリコン結晶インゴットをスライスする方法が一般的に用いられている。 As a conventional method for producing a silicon wafer for solar cells (thin silicon), a method of slicing a silicon crystal ingot after forming the silicon crystal ingot is generally used.
また、特開2006−176382号公報(特許文献1)には、シリコン結晶インゴットのスライスを必要としない薄板シリコンの製造方法が記載されている。特許文献1に記載された薄板シリコンの製造方法は、坩堝内に収容されたシリコン融液中に板状体の下地板の表面を浸漬させ、その下地板の表面に付着したシリコン融液を凝固させることによって下地板の表面に薄板シリコンを形成するものである。
Japanese Patent Laying-Open No. 2006-176382 (Patent Document 1) describes a method for producing thin silicon that does not require slicing of a silicon crystal ingot. In the manufacturing method of thin silicon described in
ここで、特許文献1に記載の方法においては、下地板を加熱室に搬入する際に、加熱室に隣接する副室で真空排気して酸素を取り除いた後の副室の内部を不活性ガスで充満させてから、下地板を加熱室の内部に搬入している。
Here, in the method described in
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、副室を真空排気した後に副室の内部を不活性ガスで置換するためのタクトタイムが必要であるため、薄板シリコンの生産性をさらに向上させることが要望されていた。また、副室を真空排気するための装置が必要となり設備コストが高くなる傾向にあることから、設備コストの上昇を抑えることも要望されていた。
However, the method described in
また、特許文献1に記載の方法において、副室を設けずに加熱室を開放した状態のまま下地板を加熱室に搬入した場合には、酸素が加熱室の内部に入り込むことがあった。加熱室の内部に入り込んだ酸素は、加熱室の内部のシリコン融液と反応して原料シリコンのロスを発生させる。また、加熱室の内部にはカーボンなどの酸化しやすい材料が多数使用されているために、これらの酸化しやすい材料が酸素と反応して消耗する。
Further, in the method described in
そこで、特許文献2には、熱処理炉の内部に被熱処理材を搬入するための炉入口に入口側循環ブロアを設けるとともに、被熱処理材を搬出するための炉出口に出口側循環ブロアを設ける方法が記載されている。 Therefore, Patent Document 2 discloses a method in which an inlet-side circulation blower is provided at the furnace inlet for carrying the heat-treated material into the heat treatment furnace and an outlet-side circulation blower is provided at the furnace outlet for carrying out the heat-treated material. Is described.
しかしながら、特許文献2に記載された方法においては、被熱処理材が熱処理炉の内部に搬入される際に乱流を引き起こし、炉入口側から空気を巻き込むため、熱処理炉の内部への酸素の入り込みが発生するという問題があった。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができる溶融炉、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。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a melting furnace, a thin plate manufacturing apparatus, and a thin plate manufacturing method capable of manufacturing a high-quality thin plate while suppressing an increase in equipment cost.
本発明は、固体材料を不活性ガス雰囲気中で溶融して融液を形成するための加熱室と、加熱室に下地板を搬入するための搬入通路と、加熱室から下地板を搬出するための搬出通路と、加熱室に設けられた不活性ガス導入部とを備え、不活性ガス導入部から加熱室に導入された不活性ガスが搬入通路および搬出通路から排出され、搬入通路から排出される不活性ガスの流速が搬出通路から排出される不活性ガスの流速よりも大きい溶融炉である。 The present invention provides a heating chamber for melting a solid material in an inert gas atmosphere to form a melt, a carry-in passage for carrying a base plate into the heating chamber, and a base plate being carried out of the heating chamber. The inert gas introduced into the heating chamber from the inert gas introduction unit is discharged from the carry-in passage and the carry-out passage and is discharged from the carry-in passage. The melting furnace has a larger flow rate of the inert gas than the flow rate of the inert gas discharged from the carry-out passage.
また、本発明は、上記の溶融炉の加熱室の内部に浸漬装置を備え、浸漬装置は、融液に下地板を接触させて下地板の表面に融液が凝固してなる薄板を形成する装置である薄板製造装置である。 Further, the present invention includes a dipping device inside the heating chamber of the melting furnace, and the dipping device forms a thin plate formed by bringing the base plate into contact with the melt and solidifying the melt on the surface of the base plate. It is a thin plate manufacturing apparatus which is an apparatus.
ここで、本発明の薄板製造装置においては、搬入通路に排気装置が1つ以上設置されていることが好ましい。 Here, in the thin plate manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that one or more exhaust devices are installed in the carry-in passage.
また、本発明の薄板製造装置においては、不活性ガス導入部が不活性ガスを搬入通路側に向けて噴射することが好ましい。 Moreover, in the thin plate manufacturing apparatus of this invention, it is preferable that an inert gas introduction part injects an inert gas toward the carrying-in passage side.
また、本発明の薄板製造装置においては、搬入通路の開口面積の最大値が、搬出通路の開口面積の最小値よりも小さいことが好ましい。 Moreover, in the thin plate manufacturing apparatus of this invention, it is preferable that the maximum value of the opening area of a carrying-in passage is smaller than the minimum value of the opening area of a carrying-out passage.
さらに、本発明は、固体材料を加熱室の内部の不活性ガス雰囲気中で溶融して融液を形成する融液形成工程と、加熱室の内部に搬入通路を通して下地板を搬入する搬入工程と、下地板を前記融液に接触させて下地板の表面に融液が凝固してなる薄板を形成する薄板形成工程と、加熱室から搬出通路を通して薄板が形成された下地板を搬出する搬出工程とを含み、少なくとも、搬入工程、薄板形成工程および搬出工程において、搬入通路から排出される不活性ガスの流速が搬出通路から排出される不活性ガスの流速よりも大きい薄板製造方法である。 Furthermore, the present invention provides a melt forming step of melting a solid material in an inert gas atmosphere inside a heating chamber to form a melt, and a carrying-in step of carrying a base plate into the heating chamber through a carry-in passage. A thin plate forming step of forming a thin plate formed by bringing the base plate into contact with the melt and solidifying the melt on the surface of the base plate; and a carrying out step of carrying out the base plate on which the thin plate is formed from the heating chamber through the carry-out passage. And the flow rate of the inert gas discharged from the carry-in passage is greater than the flow rate of the inert gas discharged from the carry-out passage at least in the carry-in process, the thin plate forming process, and the carry-out process.
本発明によれば、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができる溶融炉、薄板製造装置および薄板製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a melting furnace, a thin plate manufacturing apparatus, and a thin plate manufacturing method capable of manufacturing a high-quality thin plate while suppressing an increase in equipment cost.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
<実施の形態1>
図1に、本発明の薄板製造装置の一例の模式的な構成を示す。ここで、本発明の薄板製造装置は、後述する構成の溶融炉100と浸漬装置200とを含む構成とされる。
<
In FIG. 1, the typical structure of an example of the thin plate manufacturing apparatus of this invention is shown. Here, the thin plate manufacturing apparatus of the present invention is configured to include a
ここで、溶融炉100は、固体材料を不活性ガス雰囲気中で溶融して融液102を形成するための加熱室140を有するとともに、加熱室140の内部の下方に、融液102を収容するための坩堝101と、坩堝101の外周を取り囲む加熱装置103とを有している。
Here, the
また、溶融炉100は、加熱室140の一端に接続され、下地板104を搬入するための搬入通路131を有するとともに、加熱室140の他端に接続され、下地板104を搬出するための搬出通路132を有している。
The
また、溶融炉100は、搬入通路131、加熱室140および搬出通路132をそれぞれ貫通する搬送機構130を有している。搬送機構130としては、従来から公知の搬送機構を用いることができるが、たとえばプッシャー式やローラ式などの搬送機構を用いることができる。図1に示す例においては、搬送機構130としてプッシャー式の搬送機構を採用しているため、搬入通路131の内部の搬送機構130上に下地板104を矢印S1の方向に押し出すためのプッシャー105が設けられている。ここで、プッシャー105が、下地板104を矢印S1の方向に押し出すことによって、下地板104を台座117まで搬送することができるようになっている。
In addition, the
また、溶融炉100は、加熱室140の内部の上方に不活性ガス導入部106を有しており、この不活性ガス導入部106から加熱室140の内部に不活性ガスを導入することができる。
In addition, the
さらに、加熱室140の内部には、台座117の係合溝117aに嵌め込まれた下地板104の平坦な表面104aを坩堝101に収容された融液102に浸漬させるための浸漬装置200が設けられている。融液102は、薄板118の原料となる固体材料の融液であれば特に限定されないが、なかでも金属原料および半導体材料の少なくとも一方の融液であることが好ましい。融液102としては、たとえば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム、砒素、インジウム、ホウ素、アンチモン、亜鉛または錫などの少なくとも1種を含む半導体材料、アルミニウム、ニッケルまたは鉄などの少なくとも1種を含む金属材料および樹脂材料の少なくとも1種などを用いることができる。
Furthermore, a
また、加熱室140の内部には、融液102の原料を追加するための原料追加機構(図示せず)を有していてもよい。ここで、原料追加機構としては、たとえば、坩堝に取り付けられる原料追加装置などを用いることができる。
The
図2に、図1に示す浸漬装置200の一例の模式的な構成を示す。ここで、浸漬装置200は、水平動作レール110と、水平動作レール110に取り付けられて水平動作レール110に沿って水平方向(図2の紙面の左右方向)に移動自在なスライド体111と、スライド体111に取り付けられた昇降機構112と、昇降機構112に取り付けられて昇降機構112により鉛直方向(紙面の上下方向)に移動自在とされた懸垂支柱113と、懸垂支柱113に取り付けられた回転機構114と、回転機構114に取り付けられて回転機構114により回転自在とされた回転支柱115と、回転支柱115に取り付けられて回転支柱115により回転自在とされた台座支持部116と、台座支持部116に取付けられた台座117とを有している。
FIG. 2 shows a schematic configuration of an example of the
また、融液102としてシリコン融液を用いる場合には、融液102の温度はたとえば1400℃〜1500℃の高温であり、また、シリコンの蒸着もあるため、浸漬装置200を保護するため、断熱性の遮蔽板または冷却された遮蔽板が坩堝101の上方に設置されていることが好ましい。
Further, when a silicon melt is used as the
以下、図1および図2を参照して、上記構成の溶融炉100と浸漬装置200とを含む本発明の薄板製造装置を用いて薄板を製造する方法の一例について説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, an example of a method for manufacturing a thin plate using the thin plate manufacturing apparatus of the present invention including the
まず、図1の加熱室140の内部に設置された不活性ガス導入部106から加熱室140の内部に不活性ガスを導入する。ここで、本発明において、不活性ガスとしては、たとえばアルゴンなどの希ガスおよび窒素ガスの含有量が全体の99.99体積%以上であるガスのことを意味する。また、不活性ガスの導入により、加熱室140の内部の圧力は、たとえば、大気圧よりもやや高い圧力(たとえば、800Torr(約1.07×105Pa))、すなわち陽圧に保つことが好ましい。
First, an inert gas is introduced into the
次に、加熱室140の内部の坩堝101に上記の固体材料を収容し、坩堝101を取り囲む加熱装置103によって坩堝101を加熱することによって、坩堝101に収容された固体材料を溶融して融液102を作製する(融液形成工程)。また、酸化物等の不純物の生成を抑止する観点から、固体材料の溶融時においては、加熱室140の内部の不活性ガス雰囲気中における酸素濃度を50ppm以下とすることが好ましい。
Next, the above-mentioned solid material is accommodated in the
次に、搬入通路131の内部の搬送機構130上に設置された下地板104をプッシャー105によって矢印S1の方向に押し出すことによって、下地板104を搬送機構130の表面上に沿って移動させ、搬入通路131から加熱室140の内部に下地板104を搬入する(搬入工程)。
Next, the
ここで、下地板104の材質は、高温となる融液102中への浸漬により損傷し難い十分な耐熱性を有している材質であることが好ましく、下地板104の材料としては、たとえばカーボンなどを好適に用いることができる。
Here, the material of the
そして、プッシャー105により搬送機構130の表面に沿って加熱室140の中央部まで搬送された下地板104は、下地板104の裏面の畝状突起104bが加熱室140の中央の台座117の係合溝117aに嵌め込まれることによって、下地板104が台座117に固定されることになる。
The
次に、図2に示す浸漬装置200において、水平動作レール110に沿ってスライド体111を水平方向に移動させることによって、昇降機構112と懸垂支柱113に吊り下がっている機構全体を水平方向に移動させ、台座117に固定された下地板104を坩堝101に収容された融液102の上方に位置させる。
Next, in the
次に、昇降機構112により懸垂支柱113を鉛直方向に昇降させることによって、懸垂支柱113に吊り下がっている機構全体を鉛直方向に上下に移動させ、台座117に固定された下地板104の鉛直方向における位置を決定する。
Next, by lifting and lowering the
次に、回転機構114を回転させることによって、回転支柱115および台座117を回転させ、上方に向いていた下地板104の表面104aを融液102が設置されている下方に向くようにする。
Next, by rotating the
次に、昇降機構112により懸垂支柱113を鉛直方向に下降させることによって、懸垂支柱113に吊り下がっている機構全体を鉛直方向に下方に移動させ、下地板104の表面104aを坩堝101に収容された融液102に浸漬させる。これにより、下地板104の表面104aに融液102の一部を付着させる。
Next, by lowering the
次に、昇降機構112により懸垂支柱113を鉛直方向に上昇させることによって、懸垂支柱113に吊り下がっている機構全体を鉛直方向に上方に移動させ、下地板104の表面104aを坩堝101に収容された融液102から引き離す。
Next, by lifting the
次に、回転機構114を回転させることによって、回転支柱115および台座117を回転させ、融液102が付着するとともに下方に向いていた下地板104の表面104aを融液102が設置されている側とは反対側の上方に向くようにする。
Next, by rotating the
その後、下地板104の表面104aに付着した融液102が凝固することによって、下地板104の表面104a上に融液102が凝固してなる薄板118が形成されることになる(薄板形成工程)。
Thereafter, the
次に、昇降機構112により懸垂支柱113を鉛直方向にさらに上昇させることによって、懸垂支柱113に吊り下がっている機構全体を鉛直方向に上方に移動させ、台座117を元の位置の高さまで移動させる。
Next, by further raising the
次に、水平動作レール110に沿ってスライド体111を水平方向に移動させることによって、昇降機構112と懸垂支柱113に吊り下がっている機構全体を水平方向に移動させ、台座117を元の位置にまで戻す。
Next, by moving the
そして、図1に示すように、台座117から下地板104を取り外した後に、下地板104の薄板118の形成側の表面を上方を向けた状態で、下地板104をプッシャー105によって矢印S1の方向に押し出すことによって、下地板104を搬送機構130の表面に沿って移動させ、加熱室140の内部から搬出通路132に下地板104を搬出する(搬出工程)。
Then, as shown in FIG. 1, after removing the
その後、下地板104を搬出通路132から外部に取り出し、下地板104から薄板118を取り外すことによって、融液102が凝固してなる薄板118を得ることができる。
Thereafter, the
なお、融液102として、たとえばシリコン融液を用いている場合には、薄板118の用途としてはたとえば太陽電池用シリコンウエハが挙げられる。薄板118を太陽電池用シリコンウエハとして用いる場合には、薄板118の厚さを200μm以上400μm以下とすることが好ましい。
For example, when a silicon melt is used as the
ここで、本発明においては、少なくとも、上記の搬入工程、薄板形成工程および搬出工程において、搬入通路131から排出される不活性ガスの流速が搬出通路132から排出される不活性ガスの流速よりも大きいことを特徴としている。なお、不活性ガスは、不活性ガス導入部106から加熱室140の内部に導入された不活性ガスであることは言うまでもない。
Here, in the present invention, at least in the carry-in process, the thin plate forming process, and the carry-out process, the flow rate of the inert gas discharged from the carry-in
このように、本発明においては、少なくとも、上記の搬入工程、薄板形成工程および搬出工程において、搬入通路131から排出される不活性ガスの流速を搬出通路132から排出される不活性ガスの流速よりも大きくした構成とすることによって、搬入通路131から加熱室140の内部に下地板104を搬入する際に、搬入通路131の雰囲気が加熱室140の内部に巻き込まれるのを抑止することができる。
Thus, in the present invention, the flow rate of the inert gas discharged from the carry-in
すなわち、本発明においては、搬入通路131に存在する酸素などの不純物を構成し得るガスが加熱室140の内部に入り込みにくくなることから、薄板118に酸化物などの不純物が生成するのを有効に防止することができる。
That is, in the present invention, it is difficult for the gas that can constitute impurities such as oxygen existing in the carry-in
したがって、本発明においては、特許文献2に記載された方法のように加熱室140の外部の雰囲気を巻き込むのを有効に抑止することができるため、特許文献2に記載された方法よりも高品質の薄板118を製造することができるとともに、特許文献1に記載の方法のように副室を真空排気するための装置などが必要ないため、設備コストの上昇も抑えることができる。
Therefore, in the present invention, it is possible to effectively prevent the atmosphere outside the
以上により、本発明においては、従来と比べて、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができるのである。 As described above, in the present invention, it is possible to manufacture a high-quality thin plate while suppressing an increase in equipment cost as compared with the prior art.
なお、本発明に用いられる加熱室140は、固体材料を不活性ガス雰囲気中で溶融して融液を形成可能な空間を有するものであれば特に限定されない。
The
また、本発明に用いられる搬入通路131および搬出通路132はそれぞれ、下地板104が移動可能な空間を有するものであれば特に限定されない。
Further, the carry-in
また、本発明に用いられる不活性ガス導入部106は、加熱室140の内部に不活性ガスを導入可能なものであれば特に限定されない。
Further, the inert
また、本発明に用いられる浸漬装置200も、融液102に下地板104を接触させて下地板104の表面に融液102が凝固してなる薄板118を形成することができる装置であれば特には限定されない。
In addition, the
また、本発明に用いられる坩堝101、加熱装置103、プッシャー105、台座117および搬送機構130などの構成についても特には限定されず、たとえば従来から公知のものを用いることができる。
Further, the configurations of the
さらに、本発明において、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの流速を搬出通路132から排出される不活性ガス106bの流速よりも大きくする構成は特には限定されないが、たとえば、後述するように、(a)搬入通路131に排気装置を設ける方法(実施の形態2)、(b)不活性ガス導入部106から不活性ガスを搬入通路131側に向けて噴射する方法(実施の形態3)および(c)搬入通路131の開口面積の最大値を搬出通路132の開口面積の最小値よりも小さくする方法(実施の形態4)などが挙げられる。
Furthermore, in the present invention, the configuration in which the flow rate of the
なお、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの流速および搬出通路132から排出される不活性ガス106bの流速はそれぞれ搬入通路131および搬出通路132にそれぞれたとえば熱線式風速計などの流速計を設置することによって求めることができる。
The flow rate of the
<実施の形態2>
図3に、本発明の薄板製造装置の他の一例の模式的な構成を示す。ここで、本実施の形態の薄板製造装置の溶融炉100は、搬入通路131の一部を構成する搬入通路側排気口131aおよび搬出通路132の一部を構成する搬出通路側排気口132aを有していることを特徴としている。ここで、搬入通路側排気口131aは、搬入通路131から排出される不活性ガス106aを排出するための通路となっており、搬出通路側排気口132aは、搬出通路132から排出される不活性ガス106bを排出するための通路となっている。
<Embodiment 2>
FIG. 3 shows a schematic configuration of another example of the thin plate manufacturing apparatus of the present invention. Here, the
また、本実施の形態の薄板製造装置の溶融炉100は、搬入通路側排気口131aに設置されたロータリーポンプなどの排気装置(図示せず)を1つ以上有しており、搬出通路側排気口132aを通って外部に排出される不活性ガス106bの量よりも搬入通路側排気口131aを通って外部に排出される不活性ガス106aの量を多くしている。
In addition, the
このような構成とすることにより、少なくとも、上記の搬入工程、薄板形成工程および搬出工程において、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの流速を搬出通路132から排出される不活性ガス106bの流速よりも大きくすることができるため、従来と比べて、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができるようになる。
By adopting such a configuration, at least the flow rate of the
さらに、本実施の形態においては、搬入通路側排気口131aを通って外部に排出される不活性ガス106aの量を容易に調節することができるため、下地板104の搬入速度に応じて、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの流速を容易に調節することができるようになる。
Furthermore, in this embodiment, since the amount of the
実施の形態2における上記以外の説明は実施の形態1と同様である。
<実施の形態3>
図4に、本発明の薄板製造装置の他の一例の模式的な構成を示す。ここで、本実施の形態の薄板製造装置の溶融炉100は、不活性ガス導入部106から不活性ガス106cを搬入通路131側に向けて噴射する構成としていることを特徴としている。
The description other than the above in the second embodiment is the same as that in the first embodiment.
<Embodiment 3>
FIG. 4 shows a schematic configuration of another example of the thin plate manufacturing apparatus of the present invention. Here, the
このような構成とすることによっても、少なくとも、上記の搬入工程、薄板形成工程および搬出工程において、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの流速を搬出通路132から排出される不活性ガス106bの流速よりも大きくすることができるため、従来と比べて、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができるようになる。
Even with such a configuration, at least the
さらに、本実施の形態においては、実施の形態2のようにロータリーポンプなどの排気装置を設置する必要がないため、設備コストの上昇をさらに抑えることができる傾向にある。 Furthermore, in the present embodiment, there is no need to install an exhaust device such as a rotary pump as in the second embodiment, so that the increase in equipment cost tends to be further suppressed.
ここで、不活性ガス導入部106から不活性ガス106cを搬入通路131側に向けて噴射する構成としては、不活性ガス導入部106による不活性ガス106cの噴射の方向が鉛直方向に対して少しでも搬入通路131側に向いている構成であればよい。
Here, as a configuration in which the
なお、不活性ガス導入部106から不活性ガス106cを搬入通路131側に向けて噴射させる方法としては、たとえば、不活性ガス106cの噴射ノズルの方向を搬入通路131側に向ける方法などが挙げられる。
Examples of the method of injecting the
実施の形態3における上記以外の説明は実施の形態1と同様である。
<実施の形態4>
図5に、本発明の薄板製造装置の他の一例の模式的な構成を示す。ここで、本実施の形態の薄板製造装置の溶融炉100は、搬入通路131の一部を構成する搬入通路側排気口131aおよび搬出通路132の一部を構成する搬出通路側排気口132aを有しているとともに、搬入通路131の開口面積の最大値を搬出通路132の開口面積の最小値よりも小さくしていることを特徴としている。なお、搬入通路131の開口面積は、搬入通路131において不活性ガス106aが流れる方向に対して垂直な面となる開口部の面積を意味し、搬出通路132の開口面積は、搬出通路132において不活性ガス106aが流れる方向に対して垂直な面となる開口部の面積を意味する。
The description other than the above in the third embodiment is the same as that in the first embodiment.
<Embodiment 4>
FIG. 5 shows a schematic configuration of another example of the thin plate manufacturing apparatus of the present invention. Here, the
このような構成とすることにより、少なくとも、上記の搬入工程、薄板形成工程および搬出工程において、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの流速を搬出通路132から排出される不活性ガス106bの流速よりも大きくすることができるため、従来と比べて、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができるようになる。
By adopting such a configuration, at least the flow rate of the
さらに、本実施の形態において、加熱室140の内部の酸素濃度を低減することによって、薄板の原料の損失を低減することができるとともに、装置部材の酸化による劣化を有効に抑止することができる。
Furthermore, in the present embodiment, by reducing the oxygen concentration inside the
なお、本実施の形態においても、搬入通路側排気口131aは、搬入通路131から排出される不活性ガス106aを排出するための通路となっており、搬出通路側排気口132aは、搬出通路132から排出される不活性ガス106bを排出するための通路となっている。
Also in this embodiment, the carry-in passage-
また、本実施の形態の薄板製造装置の溶融炉100も、搬入通路側排気口131aに設置されたロータリーポンプなどの排気装置(図示せず)を1つ以上有していてもよく、排気装置によって搬出通路側排気口132aを通って外部に排出される不活性ガス106bの量よりも搬入通路側排気口131aを通って外部に排出される不活性ガス106aの量を多くする構成を組み合わせてもよい。
Further, the
実施の形態4における上記以外の説明は実施の形態1と同様である。
なお、本発明には、上記の実施の形態1〜4の少なくとも2つの形態を組み合わせた構成も当然に含まれていることは言うまでもない。
The description other than the above in the fourth embodiment is the same as that in the first embodiment.
In addition, it cannot be overemphasized that the structure which combined at least 2 form of said Embodiment 1-4 was naturally contained in this invention.
図3に示す構成の薄板製造装置を用いて下記のような実験を行なった。まず、加熱室140の不活性ガス導入部106から加熱室140の内部に不活性ガスを導入しながら、幅200mm×長さ400mm×厚さ30mmの長方形の板状のカーボンからなる下地板104を500mm/秒の速さで、16.5秒/枚の間隔で、搬入通路131、加熱室140の内部および搬出通路132を通して、搬入通路131からの搬入から搬出通路132への搬出を行なった。なお、搬入通路131の開口部および搬出通路132の開口部はそれぞれ幅250mm×長さ50mmの長方形状とした。
The following experiment was conducted using the thin plate manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG. First, while introducing an inert gas from the inert
そして、搬入通路131および搬出通路132から排出される不活性ガスの総排気流量を一定としながら、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの排気流量と搬出通路132から排出される不活性ガス106bの排気流量とを変化させて、加熱室140の内部の酸素濃度を測定した。その結果を図6に示す。
Then, the exhaust gas flow rate of the
なお、図6において、縦軸は加熱室140の内部の酸素濃度(ppm)を示し、横軸は搬入通路131から排出される不活性ガス106aの排気流量と搬入通路131および搬出通路132から排出される不活性ガスの総排気流量との比(図6では(搬入側)/(搬入側+搬出側)排気流量比としている)を示している。
In FIG. 6, the vertical axis represents the oxygen concentration (ppm) inside the
図6に示すように、搬入通路131から排出される不活性ガス106aの排気流量と搬出通路132から排出される不活性ガス106bの排気流量とが同じ場合(図6に示す横軸が0.5の場合)に比べて、搬入通路131側からの排気流量が大きい場合(図6に示す横軸が0.6および0.75の場合)には、加熱室140の内部の酸素濃度が低下することがわかる。
As shown in FIG. 6, when the exhaust flow rate of the
これは、搬入通路131からの加熱室140の内部への酸素の巻き込みを低減した効果であると考えられる。さらに、加熱室140の内部の酸素濃度は、搬入通路131からの排気流量が大きいほど低下傾向にあるが、搬出通路132からの排気流量を0にした場合(図6に示す横軸が1の場合)にはやや酸素濃度が上昇した。これは、搬出通路132側から加熱室140の内部に酸素が混入したことが原因であると考えられる。
This is considered to be an effect of reducing oxygen entrainment from the carry-in
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。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、設備コストの上昇を抑えつつ、高品質の薄板を製造することができる溶融炉、薄板製造装置および薄板製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a melting furnace, a thin plate manufacturing apparatus, and a thin plate manufacturing method capable of manufacturing a high-quality thin plate while suppressing an increase in equipment cost.
100 溶融炉、101 坩堝、102 融液、103 加熱装置、104 下地板、104a 表面、104b 畝状突起、105 プッシャー、106 不活性ガス導入部、106a,106b,106c 不活性ガス、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、117a 係合溝、118 薄板、130 搬送機構、131 搬入通路、131a 搬入通路側排気口、132 搬出通路、132a 搬出通路側排気口、140 加熱室、200 浸漬装置。 100 melting furnace, 101 crucible, 102 melt, 103 heating device, 104 base plate, 104a surface, 104b hook projection, 105 pusher, 106 inert gas introduction part, 106a, 106b, 106c inert gas, 110 horizontal operation rail , 111 Slide body, 112 Lifting mechanism, 113 Suspension strut, 114 Rotating mechanism, 115 Rotating strut, 116 Pedestal support part, 117 Pedestal, 117a Engaging groove, 118 Thin plate, 130 Transport mechanism, 131 Loading path, 131a Loading path side exhaust Port, 132 unloading passage, 132a unloading passage side exhaust port, 140 heating chamber, 200 dipping device.
Claims (6)
前記加熱室に下地板を搬入するための搬入通路と、
前記加熱室から下地板を搬出するための搬出通路と、
前記加熱室に設けられた不活性ガス導入部とを備え、
前記不活性ガス導入部から前記加熱室に導入された不活性ガスが前記搬入通路および前記搬出通路から排出され、
前記搬入通路から排出される不活性ガスの流速が前記搬出通路から排出される不活性ガスの流速よりも大きい、溶融炉。 A heating chamber for melting a solid material in an inert gas atmosphere to form a melt;
A carry-in passage for carrying a base plate into the heating chamber;
An unloading passage for unloading the base plate from the heating chamber;
An inert gas introduction part provided in the heating chamber,
The inert gas introduced into the heating chamber from the inert gas introduction part is discharged from the carry-in passage and the carry-out passage;
A melting furnace, wherein a flow rate of the inert gas discharged from the carry-in passage is larger than a flow rate of the inert gas discharged from the carry-out passage.
前記浸漬装置は、前記融液に前記下地板を接触させて前記下地板の表面に前記融液が凝固してなる薄板を形成する装置である、薄板製造装置。 A dipping device is provided inside the heating chamber of the melting furnace according to claim 1,
The dipping apparatus is an apparatus for manufacturing a thin plate, which is a device for forming a thin plate formed by solidifying the melt on the surface of the base plate by bringing the base plate into contact with the melt.
前記加熱室の内部に搬入通路を通して下地板を搬入する搬入工程と、
前記下地板を前記融液に接触させて前記下地板の表面に前記融液が凝固してなる薄板を形成する薄板形成工程と、
前記加熱室から搬出通路を通して前記薄板が形成された下地板を搬出する搬出工程とを含み、
少なくとも前記搬入工程、前記薄板形成工程および前記搬出工程において、前記搬入通路から排出される不活性ガスの流速が前記搬出通路から排出される不活性ガスの流速よりも大きいことを特徴とする、薄板製造方法。 A melt forming step of melting a solid material in an inert gas atmosphere inside the heating chamber to form a melt;
A carry-in process of carrying a base plate into the heating chamber through a carry-in passage;
A thin plate forming step in which the base plate is brought into contact with the melt to form a thin plate formed by solidifying the melt on the surface of the base plate;
An unloading step of unloading the base plate on which the thin plate is formed through the unloading passage from the heating chamber,
At least in the carry-in step, the thin plate forming step, and the carry-out step, the flow rate of the inert gas discharged from the carry-in passage is larger than the flow rate of the inert gas discharged from the carry-out passage. Production method.
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