專利名稱：薄板制造方法和薄板制造裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄板制造方法和薄板制造裝置，更具體地，本發(fā)明涉及制造硅薄板的方法和制造硅薄板的裝置。
背景技術：
民用太陽能電池使用硅。雖然單晶硅、多晶硅和非晶態(tài)硅的變換效率依次降低，但上述材料容易實現(xiàn)較大的面積，使成本依次降低。這其中，可以以SiH4為原料通過CVD(化學氣相沉積)沉積到玻璃、塑料或金屬基片上的非晶態(tài)硅成本低，而且可容易地增加面積。其變換效率最大為約12％。
對于單晶硅，通過CZ(Czochralski)方法制造直徑為150mm(6英寸)或200mm(8英寸)的錠塊，并且其尺寸可增加，其變換效率可超過15％。
對于多晶硅，研究了從液相固化/生長多晶硅的方法或從氣相沉積多晶硅的方法。雖然多晶硅類似于非晶態(tài)硅可容易地增加面積，但其變換效率處在單晶硅和非晶態(tài)硅的變換效率之間。
上述各種類型的硅制造方法增加面積，提高變換效率并且降低制造成本。然而，與目前大規(guī)模的發(fā)電系統(tǒng)如核發(fā)電和火力發(fā)電相比其單位發(fā)電成本還相當高，必需降低其制造成本。
發(fā)明公開本發(fā)明的目的是提供制造硅薄板的方法和制造這種薄板的裝置，所述方法能夠通過擴大生產(chǎn)規(guī)模顯著地增加制造效率，同時保證高質量并大大降低每單位面積的制造成本。
本發(fā)明的薄板制造方法為以下的制造薄板的方法其通過將基片的表層部分浸漬到至少包含金屬材料或半導體材料的物質中并使基片表面上的熔融液固化制造硅薄板，所述物質位于在主室中設置的坩堝中。通過至少一個與主室相鄰的裝入用副室將基片裝入主室，并通過至少一個與主室相鄰的取出用副室將基片從主室取出。
當空氣進入具有惰性氣體氣氛的主室時，如果熔融液為例如硅熔融液，則硅與氧相互反應，由于產(chǎn)生SiOx，引起硅損失和粉末附著于主室的內壁。有可能通過使用如上所述的副室，通過副室裝入/取出基片，極大地提高操作效率，同時有效地防止將空氣引入到主室中等，并保證高質量。換句話說，當通過副室高效率地將大量基片裝入主室/從主室取出時，有可能直接防止空氣進入主室。
優(yōu)選在主室和副室之間設置開關設備，用于意外情況發(fā)生的場合等中。當在緊急狀況時將開關設備關閉，可以減小麻煩程度。因此可以提高生產(chǎn)收率和保證高質量的薄板。
例如，可以使用氣密門作為開關設備。代表性的氣密門為門閥。附著于基片的薄板為例如在基片生長面上固化/生長的多晶硅薄板。
以下描述由上述副室和主室彼此組合形成的裝置的操作方法。當將基片裝入到主室中時，將基片引入到所述副室中同時關閉開關設備，然后使副室的氣氛與主室的氣氛相同，然后打開開關設備將基片裝入主室。當將結合有例如硅薄板的基片從主室取出時，在使副室的氣氛與主室的氣氛相同之后，打開開關設備，將基片從主室取出進入副室，關閉開關設備，然后取出基片。
優(yōu)選將惰性氣體引入到上述主室中，優(yōu)選主室中氣氛的壓力不超過大氣壓力。
當如上所述將主室的壓力設置為負壓時，可容易地保持主室的氣密性，可減少惰性氣體的使用量和降低制造成本。
上述副室由裝入用副室和取出用副室構成，通過裝入用副室將基片裝入到主室中，而通過取出用副室將附著有薄板的基片從主室取出。
根據(jù)上述方法，可進行設置使得裝入基片的流程與附著有例如硅薄板的基片的流程彼此不干擾。“附著有薄板的基片”的表述形式表示將基片浸漬到上述熔融液中浸漬預定時間，使得熔融液在基片的生長面上固化從而形成存在于基片上的薄板的狀態(tài)。可通過沖擊等移動固化薄板，使薄板只是放置在基片上。另外，可使薄板在上述固化之后粘著于基片。更廣泛地，當基片的生長面處于熔融液中時，固相可逐漸生長形成薄板。
當通過打開/關閉上述開關設備開放和關閉裝入用副室和取出用副室以及主室時，裝入用副室的開關設備和取出用副室的開關設備的開關定時彼此可同步進行。
需要長時間的副室排真空和惰性氣體清洗是延長沖程(制造薄板的周期)的主要因素。如上所述使兩個副室的操作彼此同步可在操作一個副室所需的操作時間內操作兩個副室。
在上述主室中，優(yōu)選將基片安裝在浸漬機構上，使得基片的晶體生長表面對向例如用于附著硅薄板的硅熔融液，然后使附著有硅薄板的薄板生長表面在不同于坩堝正上方的位置朝上，以從浸漬機構上一起取出基片與薄板。生長表面對向熔融液用于盡可能防止與薄板生長用表面不同的側面浸入熔融液并抑制在這些位置上固化的熔融液的數(shù)量，從而提高材料的利用效率并降低熔融液污染的程度。另外，將生長面朝上，以防止在轉移過程中或由于在取出基片時的沖擊使薄板從基片脫落。
如上所述，優(yōu)選在不同于坩堝正上方的位置上將基片安裝在浸漬機構上或從浸漬機構上卸下。在不同于坩堝正上方的位置進行安裝和卸下可阻止在安裝和卸下中由嚙合部分落下的細粒子進入坩堝中的熔融液而引起污染。
在將上述薄板與基片分離之前，優(yōu)選使附著有薄板的基片在主室、副室或室外(主室外和副室外)中的至少一個位置冷卻。
根據(jù)上述方法，在到達將基片和薄板彼此分離的分離裝置之前將基片充分地冷卻，從而使分離裝置及其周邊設備不因為暴露于高熱下而使耐久性等退化。另外，可容易地在分離后處理薄板和基片。
當上述坩堝中熔融液的量減少到預定水平時，可停止浸漬機構的操作，以向坩堝中追加原料，在坩堝中的熔融液溫度穩(wěn)定和熔融液面起伏穩(wěn)定之后浸漬機構重新開始操作。
如上所述，可抑制由追加原料引起的熔融液溫度的變化和熔融液的擺動。因此，可保持薄板的形狀和質量。
在上述追加原料過程中，在將原料補充到主室時，可通過與主室相鄰的追加用副室將原料補充到主室中。
另外，可將多個基片同時引入到上述副室中，以將基片一個接一個地從副室裝入到主室中。另外，可將附著有薄板的基片一個接一個地從主室取出到副室中并同時從副室拿出。理所當然，在主室和副室之間可插入開關設備，如門閥。
副室需要長時間的排真空和惰性氣體清洗是延長周期的顯著因素。如上所述將多個基片引入到副室中，使副室中的空氣控制操作對沖程的影響減輕。
同時將多個上述基片引入到副室中、同時將其從副室轉移到主室內的安裝待機位置和將其一個接一個地從安裝待機位置轉移到浸漬機構的安裝位置。另外，可將基片一個接一個地從卸下位置轉移，以從浸漬機構卸下附著有薄板的基片到主室中的取出待機位置，當在取出待機位置積累預定數(shù)目的基片時，從取出待機位置同時取出多個基片。
根據(jù)上述方法，可單獨地進行副室的操作和浸漬機構的操作，以縮短沖程。
上述浸漬機構可通過相同的操作卸下附著有薄板的基片和安裝將重新附著薄板的基片。
根據(jù)這一方法，可通過單次作業(yè)將基片安裝到浸漬機構上和從浸漬機構上卸下，以縮短沖程。
本發(fā)明的另一個薄板制造方法為以下的制造薄板的方法其通過將由浸漬機構保持的基片的表層部分浸漬到坩鍋(在主室中設置)中的至少包括金屬材料或半導體材料的物質的熔融液中，并使所述熔融液在基片的表面上固化。根據(jù)這種薄板制造方法，浸漬機構包括第一基片運輸設備，用于在浸漬基片和從熔融液中取出基片的方向上運輸基片；第二基片運輸設備，其能夠沿著不同于第一方向的第二方向運輸基片；和基片旋轉設備，其能夠360°旋轉基片。所述浸漬機構可通過控制第一和第二基片運輸設備及基片旋轉設備的操作使基片的表層部分浸漬在坩鍋內的熔融液中。
可通過垂直方向的運輸設備形成上述第一基片運輸設備，可采用第二基片運輸設備作為在前進移動方向上運輸基片的設備。上述基片旋轉設備和上述兩個方向上的操作彼此組合，應此可容易地進行可控制的浸漬操作。
上述基片旋轉設備優(yōu)選以旋轉中心為支點通過對不同于支點的力點施加驅動力并使力點圍繞支點旋轉從而使基片旋轉。
根據(jù)上述結構，可容易地進行浸漬操作和隨后的向上旋轉基片，使得形成的薄板不會脫落。
優(yōu)選將上述基片安裝在可圍繞支點旋轉并可圍繞力點旋轉的基片安裝部件上。
根據(jù)上述結構，基片安裝部件可容易地圍繞支點旋轉并具有與力點相關的優(yōu)異的可控制性。這種基片安裝部件由例如其中直接嚙合基片的底座和將底座固定在支點和力點之間的底座支持元件組成。安裝底座支持元件，使其可隨支點以及力點旋轉。
相對于單個上述支點可設置多個力點。
在這種結構的情況中，可通過控制多個力點縮小預定軌道和實際軌道之間的誤差，并且當例如基片安裝部件的慣性大時，由于軌道自由度增加，可提高可控制性。
在上述浸漬機構的一系列操作中，即，將基片從用于安裝和卸下基片的安裝/卸下位置移動到用于將基片浸漬在熔融液中的位置、在基片上進行浸漬操作以浸漬基片、然后將基片移動到安裝/卸下位置卸下基片，在浸漬操作中基片的水平操作方向可與移動基片到安裝/卸下位置的操作方向相同。
根據(jù)上述方法，當將基片浸漬到熔融液中和使其朝上時，其移動的方向可以不是逆轉的。因此，可縮短在附著薄板之后使基片朝上的時間。因此，可縮短形成的薄板可能脫落的時間，并可提高薄板的回收率。
上述浸漬機構可在主室中的第一位置安裝第一基片，移動到坩鍋上使得基片浸漬在熔融液中，然后移動，在不同于第一位置的第二位置上卸下附著薄板的第一基片，在該位置上安裝在其上面將重新附著薄板的第二基片，移動到坩堝上，使得基片浸漬在坩堝中，然后移動到第一位置并在這個位置上卸下附著有薄板的第二基片。
根據(jù)這一方法，當浸漬機構沿例如預定軌道在坩堝上往復運動時，其在向前和向后兩個路徑上進行浸漬操作，從而增加了操作效率，縮短了沖程。
可檢測上述坩堝中熔融液面的位置，以根據(jù)熔融液面的位置控制將安裝在浸漬機構上的基片浸漬到熔融液中的操作。例如，可根據(jù)熔融液面的位置控制安裝在浸漬機構上的基片浸漬到熔融液中的深度與其一致。當基片的厚度變動時，也可使用上述的浸漬操作控制。
根據(jù)這一方法，熔融液的液面可以不保持在恒定的位置，而使補充熔融液的頻率降低。因此，可保持薄板的質量并提高操作效率。
對于一個上述的坩堝可使用多個浸漬機構，使得薄板附著于基片。
根據(jù)上述方法，可縮短使定量熔融液轉移到基片上的時間。因此，可縮短沖程。
本發(fā)明另一個薄板制造方法為制造薄板的方法其通過將基片安裝在主室中的浸漬機構上、將基片的表層部分浸漬到坩堝(在主室中設置)中的熔融液中、使薄板附著于基片的表面，以通過相對于坩堝設置多個浸漬機構制造薄板。
如上所述，使用多個浸漬機構，使得定量熔融液轉化為薄板的時間縮短。
在上述多個浸漬機構中的第一浸漬機構進行浸漬操作時，優(yōu)選不同于第一浸漬機構的第二浸漬機構進行以下操作中的至少一種安裝基片、卸下附著有薄板的基片、基片的溫度調整和使基片移動。
雖然不能改變在速率上決定沖程的浸漬操作的時間，但在第一浸漬機構進行浸漬操作的同時，第二浸漬機構平行地進行另外的預定操作，使沖程縮短。
在每個上述的薄板制造方法中，優(yōu)選在將基片安裝到浸漬機構上之前基片的溫度調整。根據(jù)這一方法，可縮短沖程提高操作效率。通常在主室中基片的溫度調整，或者，在副室中可進行基片的溫度調整。
本發(fā)明的薄板制造裝置是用于制造薄板的裝置，其通過將基片安裝到在主室中提供的浸漬機構上、將基片的表層部分浸漬到前述的坩堝(在主室中設置)中的熔融液中，和使薄板附著于基片表面而制造薄板。所述薄板制造裝置具有至少一個用于將基片從外部引入主室的裝入用副室和具有至少一個用于將附著有薄板的基片從主室取出和拿出的取出用副室。
當空氣進入具有惰性氣體氣氛的主室時，如果熔融液為例如硅熔融液，則硅與氧相互反應，由于產(chǎn)生SiOx，引起硅損失和粉末附著于主室的內壁。有可能通過使用如上所述的副室，通過副室裝入/取出基片，用于顯著地提高操作效率，同時可靠地防止將空氣引入到主室中等，并保證高質量。換句話說，當高效率地將大量基片裝入主室/從主室取出時，有可能通過副室直接防止空氣進入主室。
可在上述主室和副室之間提供開關設備。
根據(jù)這一結構，可將副室中的氣氛排空并用惰性氣體清洗，使得在將基片引入到副室或裝入到主室中時，副室中的氣氛與主室的氣氛相同。因此，有可能保持主室為具有高穩(wěn)定性的負壓的惰性氣體氣氛。
上述裝入用副室和取出用副室可設置在隔著主室彼此相對的位置上。
根據(jù)上述結構，可防止附著薄板之前的基片和附著有薄板之后的基片之間相互干擾，并且可使基片的流程為平穩(wěn)的。
所述薄板制造裝置可另外具有追加用副室，其通過開關設備與主室相鄰，用于通過追加用副室為主室提供補充的原料。
根據(jù)這一結構，可以在保持主室氣氛的同時進行追加原料，從而可縮短從追加時浸漬操作的中斷到浸漬操作重新開始之間的時間。
本發(fā)明另外的薄板制造裝置為制造薄板的裝置，其通過將由浸漬機構保持的基片的表層部分浸漬到坩堝(在主室中設置)中的至少包括金屬材料或半導體材料的物質的熔融液中，并使基片表面上的熔融液固化。在這一薄板制造裝置中，浸漬機構包括第一基片運輸設備，用于在熔融液中浸漬基片和從熔融液中取出基片的方向上運輸基片；第二基片運輸設備，其能夠沿不同于第一方向的第二方向運輸基片；和基片旋轉設備，其能夠360°旋轉基片。
根據(jù)上述結構，可通過將上述基片旋轉設備和上述在兩個方向上的運輸設備互相組合容易地進行可控制的浸漬操作。
上述基片旋轉設備可具有使基片旋轉的設備以其旋轉中心為支點通過對不同于支點的力點施加驅動力并使力點沿所述支點周圍旋轉而使基片旋轉。
根據(jù)上述結構，可容易地進行浸漬操作和隨后的使基片向上旋轉的操作，使得形成的薄板不會輕易地脫落。
優(yōu)選薄板制造裝置另外包括基片安裝部件，用于安裝基片，將圍繞上述支點旋轉，并且可圍繞力點旋轉。
根據(jù)上述結構，基片安裝部件可容易地圍繞支點旋轉，并具有與力點相關的優(yōu)異的可控制性。
對于一個支點，可設置多個力點。因此，例如當增加浸漬機構的尺寸以增加基片安裝部件的尺寸時，浸漬操作也具有優(yōu)異的可控制性。
本發(fā)明另一個薄板制造裝置為制造薄板的裝置，其通過將基片安裝到在主室中提供的浸漬機構上、將基片的表層部分浸漬在上述熔融液中并使薄板附著于基片的表面。在這一薄板制造裝置中，相對于所述坩堝提供多個浸漬機構。
如上所述，可構造高效率的薄板制造裝置。
優(yōu)選本發(fā)明的上述每個薄板制造裝置在基片安裝位置的前段位置包括基片溫度調整設備。
根據(jù)上述的裝置結構，可縮短周期，提高制造效率和降低制造成本。
附圖簡述

圖1為表示本發(fā)明第一實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖2為表示圖1所示薄板制造裝置的示例性浸漬機構的圖。
圖3為表示圖1所示薄板制造裝置的另一個示例性浸漬機構的圖。
圖4為表示本發(fā)明第二實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖5為表示本發(fā)明第三實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖6為表示圖5所示薄板制造裝置的浸漬機構的圖。
圖7為表示使用圖5所示薄板制造裝置制造薄板的時間序列圖。
圖8為表示本發(fā)明第四實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖9為表示圖8所示薄板制造裝置的浸漬機構的圖。
圖10為表示使用圖8所示薄板制造裝置制造薄板的時間序列圖。
圖11為表示本發(fā)明第五實施方案的薄板制造裝置中的浸漬裝置的圖。
圖12表示基片保持架。
圖13表示另一種基片保持架。
圖14為表示圖12所示保持架的使用狀態(tài)圖。
圖15為表示圖13所示保持架的使用狀態(tài)圖。
圖16為表示本發(fā)明第七實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖17為表示圖16中所示裝置制造薄板的使用狀態(tài)圖。
圖18為表示本發(fā)明第八實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖19為表示使用圖18所示薄板制造裝置制造薄板的時間序列圖。
圖20為表示對本發(fā)明第八實施方案的薄板制造裝置的變形例的圖。
圖21為表示本發(fā)明第九實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖22為表示使用圖21所示薄板制造裝置制造薄板的時間序列圖。
圖23為表示本發(fā)明第十個實施方案的薄板制造裝置的圖。
圖24為表示使用圖23所示薄板制造裝置制造薄板的時間序列圖。
圖25為表示本發(fā)明第十一實施方案的薄板制造裝置的圖。
優(yōu)選實施方案以下參考附圖描述本發(fā)明的實施方案。
(第一實施方案)圖1為說明本發(fā)明第一實施方案的薄板制造裝置的圖。圖1中所示的薄板制造裝置10具有其中設置了坩堝2的主室1，和兩個與主室相鄰的副室3和副室4。在主室1中的坩堝2內貯有硅熔融液7，并且設置了用于將每個基片11的表層部分浸漬在硅熔融液7中的浸漬機構30。通過引入惰性氣體保持主室的壓力略低于大氣壓力，即，負壓。在圖1中所示的薄板制造裝置中，引入的氣體為Ar氣，設定壓力為700Torr。在排氣中通過過濾器等除去二氧化硅和其它塵埃的所述Ar可以重復使用。
副室3為裝入用副室，用于裝入每個基片。副室4為取出用副室，用于將在表面上附著有硅5的基片11從主室1取出。所述裝入用副室和取出用副室被定位在通過坩堝2的彼此相對的位置，從而簡化了基片的流程。然而，不必須將副室定位在通過坩堝的彼此相對的位置?？蓪蓚€副室設置在主室相同壁的一側，這取決于以下所述的浸漬機構的結構或形狀。在這種情況中，不必須提供兩個副室，而是提供一個具有引入流水線和拿出流水線的副室。設置副室的氣氛為負壓，與主室中的氣氛相同，即，為惰性氣體氣氛。
以下描述薄板的制造方法。當主室1處于操作狀態(tài)時，在關閉副室3和主室之間的另一道氣密門23的同時，打開氣密門21，以將每個基片11引入到副室3中。然后關閉氣密門21，將副室3排真空，然后引入Ar氣，通過使副室3的氣氛與主室1的氣氛相同使副室3與主室的壓力相等。然后在主室中的浸漬裝置操作時，打開副室和主室1之間的氣密門23，以將基片11裝入主室。
在主室中，浸漬機構30抓住基片11并將其轉移到坩堝2上。然后，浸漬機構使基片11降低，將基片11的表層部分浸漬到硅熔融液7中，并在基片11的表面上形成硅薄板。然后，將附著有硅薄板的基片11升高并與坩堝2分離。當將基片浸漬在熔融液中時，附著的硅熔融液被冷卻，使固相生長形成預定的硅薄板。
在確定將副室4的氣密門21關閉和副室中的氣氛與主室中的相同之后，將形成有硅薄板的基片11通過氣密門23取出到副室4中。然后在氣密門23關閉的情況下，將形成有硅薄板的基片11通過氣密門21拿出。為了使在基片11表面上形成的硅薄板冷卻，可在主室1、副室4或外部中的至少一個位置上提供加速冷卻的冷卻裝置，使用該冷卻裝置冷卻上面附著有硅的基片。有一種方法將使用冷卻水的冷卻板作為最簡單的冷卻裝置，使基片與其接觸到必要的時間，進行撥熱/冷卻。
浸漬機構30可使用任何機構，用于轉移基片11和將其浸漬到主室1中的硅熔融液7中。圖2和3說明了一些浸漬機構。圖2中所示的浸漬機構使支持板36沿著軌道32移動，用于進行水平移動。所述浸漬機構通過支持軌道32的垂直移動升降單元33并沿桿垂直移動而進行縱向移動。
將每個基片11安裝在通過桿38與各個支持板36連接的底座31上，并使其隨著支持板36在軌道32上的走行而移動。升降單元33下降到坩堝2中的硅熔融液上方，從而使沿著軌道32的支持板36、桿38、底座31和基片11向下移動，并將基片的表層部分浸漬到硅熔融液中。然后將硅附著在基片的表面上。然后將升降單元升高，使基片與硅熔融液分離。這時，通過彼此獨立的控制結構進行基片的水平移動、垂直操作和使其傾斜的操作。因此，基片可沿任意軌道和任意傾斜狀態(tài)進入硅熔融液、在熔融液中移動和離開熔融液。這時，個人電腦通常分別編程水平運動指令、垂直操作/移動指令和傾斜操作指令，并將其傳送到控制器，從而實現(xiàn)所編輯的任意軌道。另外，在與熔融液分離之后，附著有硅的基片進行水平移動，并在與坩堝相分離的位置上將其從底座卸下。由于硅熔融液為1400℃到1500℃的高溫和硅的揮發(fā)，在坩堝上設置隔熱性的或冷卻的掩蔽板37，以保護浸漬機構如軌道。上述的水平移動、垂直操作移動、和傾斜移動分別由分別進行這些操作的總共三個發(fā)動機驅動。上述編程控制上述三個獨立的移動(操作)，以根據(jù)(a)熔融液面的變動和(a2)基片厚度的變動得到預定厚度的硅薄板。
圖3中所示的浸漬機構使每個支持板36具有沿軌道32走行的導向孔。升降軌道34和35在坩堝上形成淺的U形軌道，使得底座接近硅熔融液7的熔融液。每個桿38的上端部在軌道34和35上自由走行。
將基片11安裝在底座31上，并使其沿軌道32、34和35走行。當接近坩堝時，軌道34和35使軌道沿平滑的弧接近硅熔融液。這時，通過在支持板36中提供的導向孔使桿接近硅熔融液，用于隨后的使基片11的表層部分浸漬到硅熔融液中。然后軌道34和35進入上升軌道。隨后的移動類似于圖2中所示的情況。
根據(jù)這一實施方案，當以大量生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)薄板時，可減少隨基片的裝入和取出滲透到主室中的氧氣等的量。因此，可抑制坩堝中的硅熔融液中的氧化物的形成，可保證制造的硅薄板的質量并可進一步提高生產(chǎn)收率。另外，從坩堝蒸發(fā)的硅很難形成氧化物，而使易于作業(yè)。另外，可提高主室中多種裝置的耐久性。
(第二實施方案)圖4為說明本發(fā)明第二實施方案中薄板制造的流程圖。參考圖4，通過裝入用副室3，將基片11裝入到主室(裝置主體)中，并將其置于浸漬機構30的安裝位置。對安裝在浸漬機構上的基片進行溫度調整，并將其表層部分浸漬到硅熔融液中。這時，當硅薄板生長表面朝向硅熔融液時將基片浸漬到硅熔融液中，換句話說，當晶體生長表面朝下時浸漬基片。在將基片從浸漬位置拉起之后，使基片的晶體生長表面朝上，使得形成的硅薄板不會由于重力而從基片上脫落。另外，將基片置于卸下位置，以將載有硅薄板的基片從浸漬機構上卸下。然后將載有硅薄板的基片取出到取出用副室4中。然后使硅薄板冷卻并與基片分離。
隨著上述硅薄板的制造，坩堝中硅熔融液的量減少。為了使其得到補償，要追加硅原料。因此，與主室相鄰提供了追加用副室6，用于將原料通過例如追加用副室裝入到追加機構如追加用坩堝9中并制備硅熔融液。追加機構將所述硅熔融液追加到坩堝中，以追加硅熔融液。追加機構可采用隔熱性滑槽等用于將硅熔融液從追加用坩堝進料到坩堝中，而不妨礙基片圍繞坩堝的移動。所述追加機構可保持硅熔融液的液面在例如預定的變動范圍。
上述裝入用副室3、取出用副室4和追加用副室6在它們與主室和外部之間包括氣密門。另外，將惰性氣體引入到主室以及上述裝入用副室、取出用副室和追加用副室中，用于使它們保持在預定的壓力下。主室的壓力和各個副室的壓力基本上彼此相等。然而，主室的壓力和各個副室的壓力可在預定范圍內彼此不同。
如上所述，在大量制造中可通過使用三個副室抑制對硅薄板生產(chǎn)施加壞影響的氣體如氧氣的滲透。因此，可通過穩(wěn)定地應對意外情況從而抑制對所述作業(yè)的影響。
(第三實施方案)圖5為表示本發(fā)明第三實施方案的薄板制造裝置的圖。圖5中所示的薄板制造裝置的特征在于基片沿恒定的方向流動，用于制造硅薄板。在主室的一側提供裝入用副室3，而在隔著主室與其相對的位置提供取出用副室4。在副室3和副室4與主室之間設置門閥22，用于保證主室中的氣密性。
在主室1上也提供追加用副室6，在沿設置在追加用副室與主室之間的氣密門23裝入原料時保證主室中氣氛的穩(wěn)定性。將裝入的原料引入到追加用坩堝中并熔化，以將其追加到坩堝7中。
圖示的制造硅薄板的流程如下首先，將基片11從外部引入裝入用副室中?？蓪⒒粋€接一個引入或一次引入多個。在圖5所示的薄板制造裝置中，將基片11通過門閥22從裝入用副室3一個接一個裝入到主室1中。在主室中，在安裝位置19上將每個基片安裝到浸漬機構30上。浸漬機構30將基片11從一側向硅熔融液7轉移，并將其浸漬到硅熔融液中。然后從浸漬機構上卸下附著有硅薄板的基片，并通過門閥22取出到設置在主室另一側的取出用副室4中。這期間浸漬機構返回到基片的安裝位置19。取出用副室容納預定數(shù)量的形成有硅薄板5的基片11，并在基片達到預定數(shù)量之后將其拿出所述裝置。
圖6詳細說明上述浸漬機構。浸漬機構30包括沿橫軸51走行的升降機構52，和在升降機構上懸掛的基片保持架27。每個基片保持架27包括通過旋轉機構54旋轉的旋轉支柱55和懸垂支柱53。在旋轉支柱55和懸垂支柱53之間支持底座31。底座31具有嚙合凹槽31a，其在中心部分與每個基片嚙合。圖6中所示的每個基片11都在其背表面上具有隆起狀凸出11a，使得隆起狀凸出11a和底座的嚙合凹槽31a彼此嚙合形成整體。
在基片安裝位置將裝入到主室中的基片11安裝到浸漬機構30上。在位于圖6左端的基片支架27中，底座31與基片嚙合。旋轉支柱55位于懸垂支柱53前面，用于支持底座的位置也位于前面。當升降機構52向右走行時，旋轉機構54旋轉，使旋轉支柱55向左超過懸垂支柱53。由于這一旋轉，使底座31位于基片11的上面。因此，基片的結晶生長表面朝向硅熔融液7。然后將基片的表層部分浸漬到硅熔融液中，用于在結晶生長表面上生長硅結晶。在將基片從硅熔融液拉起之后，旋轉機構54再次旋轉，使基片位于底座的上面。這時，基片的結晶生長表面朝上。
可通過使用上述浸漬機構防止硅薄板從基片脫落。
以下參考圖7描述上述制造薄板的時間序列。圖7描述間隔為5秒的薄板制造流程。首先，將四個基片作為一組引入到裝入用副室中。然后，將裝入用副室排真空，然后用氬氣清洗裝入用副室。對裝入用副室進行的直到這一階段的處理對于四個基片是相同的。這時，使取出用副室也經(jīng)過排真空和氬氣清洗。
然后，將一個基片傳送到主室中并安裝在浸漬機構上。基片的溫度調整，然后將其浸漬到硅熔融液中，并拉起。然后從浸漬機構上卸下基片。然后將第二個基片從裝入用副室轉移到主室中，同時使浸漬機構返回到原來的安裝位置。這時，將形成有硅薄板的第一個基片取出到取出用副室中并保存在其中。將第二個到第四個基片轉移到主室中并分別經(jīng)過與第一個基片相同的處理，當將第四個基片取出到取出用副室時，在取出用副室中容納四個形成有硅薄板的基片。
將這四個形成有硅薄板的基片同時從取出用副室中取出。這時，距離將四個基片開始引入到裝入用副室中時的時間點已經(jīng)過去約80秒的時間。當將四個基片同時引入到副室中、使其一個接一個浸漬并同時取出四個基片時，沖程(周期)為80秒，即每個基片需要20秒的處理時間。
在這一實施方案的制造方法中，將基片從裝入用副室裝入到主室中和將基片從主室取出到取出用副室中是彼此獨立的。因此，可簡化裝入和取出機構，使得薄板制造裝置的機構的可靠性得到提高。
(第四實施方案)圖8為表示本發(fā)明第四實施方案的薄板制造裝置的圖。這一實施方案的特征在于通過浸漬機構轉移基片的方向和從裝入用副室朝向取出用副室的方向彼此交叉。浸漬機構將安裝的每個基片轉移到坩堝上，將其浸漬在硅熔融液中，然后回到最初的安裝位置19。當卸下形成有硅薄板的基片時，該裝置將新的基片安裝到浸漬機構上。因此，與分別進行每個基片的安裝和卸下的情況相比縮短了時間。
通過例如圖9中所示的基片安裝/卸下機構形成了上述能夠平行進行將基片安裝到浸漬機構上和將基片從浸漬機構上卸下的裝置。參考圖9，形成有硅薄板的基片回到了安裝位置19。在形成有硅薄板的基片11的背表面上提供的隆起的凸出嚙合到底座31的嚙合凹槽中，用于將基片安裝到底座上。在主室中設置的基片移送裝置39將基片11轉移到基片安裝位置19?；扑脱b置的基片11和形成有硅薄板的基片彼此齊平，基片移送裝置在底座31的嚙合凹槽的延伸方向上嚙合新的基片。這時，形成有硅薄板的基片被新的基片擠出，并從浸漬機構上卸下。在這種情況中，安裝基片和卸下基片的位置分別彼此相鄰或基本上彼此相同。因此，安裝位置19也表示卸下位置。
圖10說明上述薄板制造的時間序列。這一制造流程大部分與圖7的制造流程相同。差別在于，在圖7所示流程中，裝置將基片從浸漬機構卸下，然后使浸漬裝置回到原來的安裝位置，然后將第二個基片安裝在浸漬機構上，而在圖10所示的流程中，裝置同時和平行地進行將基片安裝到浸漬機構上和從浸漬機構上卸下基片。因此，實現(xiàn)了時間的縮短。換句話說，該裝置能夠在圖10中所示的35秒的時間段內同時和平行地進行將第二個基片安裝到浸漬機構上和將第一個基片從浸漬機構上卸下。因此，該裝置能夠將制造四個硅薄板的沖程縮短到75秒。這相對于每個硅薄板19秒的時間，與圖7中所示的制造流程相比，每個硅薄板的流程縮短了1秒。因此，增加了制造效率，并在制造成本非常重要的太陽能電池等領域中降低制造成本。
(第五實施方案)圖11為表示本發(fā)明第五實施方案的薄板制造裝置中浸漬機構的操作圖。插入用副室、取出用副室和浸漬機構及基片的流程的所有設置與實施方案4中的相同。根據(jù)這一實施方案，使每個基片如第四實施方案的圖8中所示從用于安裝和卸下基片的安裝/卸下位置19向坩堝移動，并在其中浸漬以生長結晶。然后浸漬機構將基片運回安裝/卸下位置19并卸下基片。描述了浸漬操作序列。
基片保持架27沿橫軸51走行并使基片進行垂直移動、水平移動和旋轉移動。在懸垂支柱53的末端存在支點76。將固定底座31的底座支持部件59安裝在支點76上。將用于與基片嚙合的底座31與底座支持部件連接。連接底座支持部件59，其與位于具有支點76的旋轉支柱55末端上的力點77結合。懸垂支柱53的上部存在有旋轉機構54和75，用于通過旋轉臂78支持旋轉支柱55。有可能通過使旋轉機構54和75旋轉而使基片旋轉。底座支持部件旋轉地安裝在支持點上以及力點上。
參考圖11，由此可見浸漬操作沿以下移動方向(公轉軌道)之一進行在圖11的平面上為逆時針方向的公轉軌道64或順時針方向的公轉軌道65。沿逆時針方向64的公轉軌道的浸漬操作為以下各個操作的周期(1)在基片安裝/卸下位置19上安裝基片，(2a)移動基片11到浸漬前位置(在這種情況中為位置63)，(3a)浸漬基片11并將其移動到浸漬后位置(在這種情況中為位置62)，(4a)使基片從浸漬后位置返回到基片安裝/卸下位置19，(5)卸下附著有薄板的基片11。
在逆時針方向64的情況中，在圖11中浸漬操作的水平操作方向向右，其與上述返回操作(4a)相反。
另一方面，以順時針方向65進行的浸漬操作為以下各個操作的周期(1)在基片安裝/卸下位置19上安裝基片11，(2b)移動基片11到浸漬前位置(在這種情況中為位置62)，(3b)浸漬基片11并將其移動到浸漬后位置(在這種情況中為位置63)，
(4b)使基片11從浸漬后位置返回到基片安裝/卸下位置19，(5)卸下附著有薄板的基片11。
當公轉軌道為順時針方向65時，浸漬操作的水平操作方向在圖11中是向左的，與上述返回操作(4b)的方向相同。
如上所述，在逆時針方向64和順時針方向65的公轉軌道中浸漬前位置和浸漬后位置彼此替換。在這個實施方案中，設置基片的表面相對于熔融液面的傾斜角在浸漬前位置和浸漬后位置為±80°。
圖12為詳細說明基片保持架27沿橫軸51移動的圖。在懸垂支柱53的端部存在支點76。位于旋轉支柱55端部上的力點77與支店76結合，連接底座支持部件59。與基片11嚙合的底座31與底座支持部件59連接。在懸垂支柱53的上部存在旋轉機構54和75，用于通過旋轉臂78支持旋轉支柱55。有可能通過使旋轉機構54和75旋轉使基片11旋轉。
最簡單的結構為在支點和力點上提供貫通軸的結構。然而，根據(jù)這種方法，貫通軸和支架物理上彼此干擾，因此不可能360°旋轉基片。假設例如當基片表面朝向正下方時旋轉角度為0°，并且浸漬機構的順時針方向旋轉為正方向，由此可見在約+90°的角度時，力點77的貫通軸與懸垂支柱53彼此沖突。因此基片旋轉范圍在正方向最大為+80°，在負方向最大為-260°。正旋轉方向和負旋轉方向是指浸漬機構的旋轉方向。在圖11中將其區(qū)別性地描述為表示浸漬機構公轉方向的箭頭64和65。另一方面，有可能通過在支持點和力點中的至少一個上不提供貫通軸而避免與支架的干擾。在這種情況下，基片可360°旋轉。然而，其結構復雜，使成本和耐久性變差。
以下描述不能使基片進行360°旋轉的浸漬機構的操作。在這種情況中，如上所述不可能通過+90°。當沿圖11中箭頭64的公轉軌道浸漬基片時，當從基片安裝/卸下位置19移動到浸漬前位置63時，必需順時針旋轉基片總計260°，向上旋轉(旋轉角度＝-180°)直到+80°。換句話說，基片不能采取最小的旋轉角度，而是以迂回的方式通過反向旋轉達到浸漬前位置。然后在逆時針旋轉時浸漬基片，并且當基片一邊從浸漬后位置62返回到基片安裝/卸下位置19時一邊旋轉直到-180°，總計100°。
當沿圖11中箭頭65的公轉軌道浸漬時，基片必需一邊從安裝/卸下位置19移動到浸漬前位置62，一邊順時針向上旋轉(旋轉角度＝-180°)直到-80°，總計100°。然后當經(jīng)過浸漬的基片一邊返回到基片安裝/卸下位置19時，一邊必需逆時針旋從浸漬后位置63(旋轉角度＝+80°)直到-180°，總計260°。
在每個上述浸漬操作中，沒有旋轉360°的基片必需在浸漬前移動和返回移動之一中旋轉260°。當設置旋轉速度為3000°/分鐘時，僅僅旋轉就需要5.2秒，使沖程顯著變差。即使通過增加動力提高旋轉速度，也需要耐久性的對策，使浸漬機構的重量增加和需要進一步增加動力，使裝置的成本顯著增加。
以下參考基片可以360°旋轉的情況來描述浸漬機構的操作。當沿圖11中箭頭64的公轉軌道浸漬基片時，當基片一邊從基片安裝/卸下位置19移動到浸漬前位置63時，一邊逆時針旋轉向上旋轉(旋轉角度＝-180°)直到+80°，總計100°。然后當浸漬過的基片一邊從浸漬后位置62返回到基片安裝/卸下位置19時，一邊旋轉直到-180°，總計100°。
當通過圖11中箭頭65的公轉軌道浸漬時，當基片一邊從基片安裝/卸下位置19移動到浸漬前位置62時，一邊順時針旋轉向上旋轉(旋轉角度＝-180°)直到-80°，總計100°。然后浸漬基片，當浸漬過的基片一邊從浸漬后位置63(旋轉角度＝+80°)返回時，一邊旋轉直到-180°，總計100°。
在上述每個浸漬操作中，在浸漬前操作和返回操作中需要旋轉基片100°，使得其旋轉360°。當設置旋轉速度為3000°/分鐘時，在2秒中完成旋轉。
如上所述，考慮到裝置成本、耐久性和沖程，優(yōu)選使基片可360°旋轉。
以下參考表1描述薄板回收率，所述薄板回收率是指在從浸漬前位置到浸漬后位置的浸漬軌道和條件相同時，在沿上述順時針方向65(浸漬操作的方向與返回方向相同)的公轉軌道制造薄板和在沿上述逆時針方向64(浸漬操作的方向與返回方向相反)的公轉軌道制造薄板的情況中的薄板回收率。


參考表1，由于在生長之后返回到交換位置之前薄板脫落，在公轉軌道為逆時針方向64(表1中與返回方向相反)的情況中，回收率比在公轉軌道為順時針方向65(表1中與返回方向相同)的情況中的回收率差。這時因為在基片朝上之前使基片的水平操作方向逆轉，由于慣性力，薄板容易從基片脫落。在順時針(箭頭65)的情況中，基片在其水平操作方向上均勻地壓住薄板，使薄板幾乎不從基片脫落。因此，優(yōu)選浸漬操作前的水平移動方向與返回到基片安裝/卸下位置19的返回方向相同。
(第六實施方案)圖13為詳細說明本發(fā)明第六實施方案的薄板制造方法中浸漬機構的基片保持部分的圖。在懸垂支柱53的一個端部存在支點76。與基片11嚙合的底座31與支點76連接。對于支點76，其與在基片11相對側的旋轉支柱55端部上的力點77連接。在懸垂支柱53的上部存在旋轉機構54和75，用于通過旋轉臂78支持旋轉支柱55。有可能通過使旋轉機構54和75旋轉而使基片11旋轉。
當使用圖12中所示的基片保持架27時，如圖14中所示，如果當使基片傾斜進行浸漬操作時，支點76或力點77也浸漬到熔融液7中。因此，不可能使基片11顯著傾斜。
另一方面，當使用圖13中所示的基片保持架時，如圖15中所示，當使其進入熔融液7或從熔融液離開時，可設置基片11為大的傾斜角度。如圖15中所示，假設當基片朝下時為0°和順時針方向為正方向時，有可能使基片以90°的狀態(tài)從熔融液離開。在從熔融液離開時，當生長的薄板從熔融液分離時，在薄板上殘留有硅熔融液的滯留液。其產(chǎn)生表面張力。因此當基片的端部從熔融液分離時，使基片傾斜90°，使得熔融液容易流干，并使殘留的滯留液的量顯著減少。
(第七實施方案)圖16為詳細說明本發(fā)明第七實施方案的薄板制造方法中浸漬機構的基片保持架27的圖。與基片11嚙合的底座31與底座支持部件59結合，底座支持部件59又由懸垂支柱53控制，并可圍繞旋轉軸80滑動。旋轉軸80通過例如動力傳送機構81和82如鏈或帶連接于旋轉機構75。通過使旋轉機構75旋轉而使基片11旋轉。
當使用圖16中所示的基片保持架27時，在如圖17所示將基片浸漬到熔融液和隨后將其從熔融液拉起時，通過旋轉機構、水平移動機構和升降機構在浸漬到熔融液中之前和之后定位在可生長薄板的位置。
(第八實施方案)
圖18為表示本發(fā)明第八實施方案的薄板制造裝置的圖。這一實施方案的特征在于提供了兩個位置，用于將基片安裝到浸漬機構30上/從浸漬機構30上卸下，使得浸漬機構在單方向移動進行一次浸漬和在返回移動時也進行一次浸漬。安裝位置19還表示用于卸下基片的位置。根據(jù)第三個和第四實施方案，在通過浸漬機構浸漬之后不在返回途中進行浸漬。然而在這一實施方案中，在向前和向后的兩個過程都進行浸漬。在這種情況中，采用單個裝入用副室和單個取出用副室，用于將基片從單個裝入用副室轉移到兩個安裝位置19和將其從兩個基片安裝位置19轉移到單個取出用副室中。
圖19為表示這一實施方案制造的時間序列圖。這一制造流程大部分與圖10的制造流程相同。區(qū)別在于，在圖10中的浸漬操作之后需要返回時間，而在圖19中在進行浸漬操作立即安裝/卸下基片，并隨后立刻進行浸漬操作而無需返回操作。因此，在四個基片上形成硅薄板的沖程可縮短到65秒。這相當于每個基片為16秒。
圖20為表示對采用了用浸漬機構30向前和向后浸漬過程的薄板制造裝置的變形例的圖。這種情況的特征在于提供了兩個裝入用副室3和兩個裝入用副室4。通過采用這種薄板制造裝置可簡化結構，因為不需要在主室中的兩個部分內分配或從這兩個部分內收集基片11的機構。另外，在總的操作中，通過分別使兩個裝入用副室的操作和兩個取出用副室的操作彼此同步，可降低副室中工作時間的比率，從一個操作/四次浸漬到一個操作/八次浸漬，以進一步縮短沖程，而不顯著增加裝置的長度。
(第九實施方案)圖21為表示本發(fā)明第九實施方案的薄板制造裝置的圖。這一實施方案的特征在于在主室中提供了安裝待機位置25和取出待機位置26。安裝待機位置25和取出待機位置26的作用是在將基片11從裝入用副室3供應到浸漬機構30和從浸漬機構30取出到取出用副室4中時的緩沖區(qū)。因此，使各個副室的操作和浸漬機構操作可彼此獨立。因此，除了只取決于浸漬機構的操作之外，沖程與各個副室的操作沒有關系。能夠在安裝待機位置上待機的基片數(shù)必須大于同時由副室供應的基片數(shù)。同樣，能夠在取出待機位置上待機的基片數(shù)必需大于同時取出到副室中的基片數(shù)。
圖22為表示圖21中所示薄板制造裝置中制造的時間序列圖。根據(jù)圖22，在副室的操作顯著影響沖程的過程中，浸漬機構可平行地持續(xù)操作。因此，在四個基片上形成硅薄板的沖程縮短到40秒，實現(xiàn)了顯著的縮短。這相當于每個硅薄板為10秒。
(第十個實施方案)圖23為表示本發(fā)明第十個實施方案的薄板制造裝置的圖。這一實施方案的特征在于為單個坩堝提供了兩個浸漬機構30a和30b。提供兩個浸漬機構使得當一個浸漬機構例如浸漬機構30a進行浸漬操作時，另一個浸漬機構30b可進行另一個操作。根據(jù)硅薄板的結晶生長條件很難顯著地縮短浸漬操作中的實際浸漬時間。然而，可通過在相同的期間內兩個浸漬機構進行不同的操作使總的浸漬處理時間的沖程減半。
圖24表示在使用如上所述的兩個浸漬機構，使得浸漬機構以偏離方式操作的情況中制造薄板的時間序列，所述偏離的方式用于使兩個浸漬機構在坩堝中的浸漬操作彼此偏離。根據(jù)圖24，在四個基片上形成硅薄板的沖程可縮短到20秒。這相當于每個基片為5秒。與第一實施方案的每個基片的浸漬步驟時間為20秒相比，每個基片的浸漬步驟的時間被極大地縮短。
參考圖23，由于以下原因而提供冷卻設備26當如上所述周期縮短時，自然冷卻的時間顯著縮短。因此當通過取出用副室將基片排出裝置時，載有硅薄板的基片可能還沒有充分冷卻，仍處于高溫狀態(tài)。因此，基片可能使裝置外用于將硅薄板5與基片11分離的機構接觸高溫，給分離機構或其它機構帶來麻煩。為避免這樣，可通過在如圖23中所示主室1中的用于容納形成有硅薄板5的基片11的取出待機位置26上提供冷卻裝置26a，以將上述基片11充分冷卻到低溫。
如上所述，能夠在取出待機位置上待機的基片數(shù)必須大于同時被取出到副室中的基片數(shù)。然而，當在取出待機位置上還在進行冷卻時，必需使進行待機/冷卻的基片數(shù)為將上述數(shù)目加上一個數(shù)(冷卻基片所需的時間(秒)/每個基片的浸漬步驟時間(秒/個))。例如假定冷卻基片所需時間為10秒和同時將4個基片取出到副室中，每個基片的浸漬步驟時間為5秒，因此待機基片的數(shù)目必須至少是4+(10/5)＝6。
根據(jù)這一實施方案，可通過為坩堝2設置兩個浸漬機構而顯著地縮短沖程。另外，可通過在主室1、取出用副室4或薄板制造裝置以外的任何位置提供冷卻裝置，解決由沖程縮短引起的形成有硅薄板5的基片11冷卻不充分的問題。
雖然在這一實施方案中在主室1中設置了單個坩堝，作為選擇，可設置多個坩堝用于單個浸漬機構或為單個坩堝設置多個浸漬機構。另外，單個浸漬機構可以在至少兩個坩堝上進行浸漬處理。
(第十一實施方案)圖25為表示本發(fā)明第十一實施方案的薄板制造裝置的圖。這一實施方案的特征在于為坩堝2中的硅熔融液7設置了追加設備，用于追加硅。
當通過操作浸漬機構制造大量硅薄板時，硅熔融液7的液面降低。有可能通過圖像處理或激光測量把握液面位置并校正基片相對于硅熔融液7的軌道而克服液面位置的改變。然而，當硅熔融液7的量相對于坩堝2顯著減少時，坩堝2的壁表面與基片的軌道之間的干涉或坩堝2的底壁與基片的軌道之間的干涉產(chǎn)生問題。換句話說，坩堝2與基片之間的接觸產(chǎn)生問題。因此，如果硅熔融液7減少的量超過預定范圍，不能通過校正基片的軌道克服液面位置的改變。
當硅熔融液7減少的量超過預定范圍時，必須暫時中斷浸漬操作，以追加硅熔融液。如圖25中所示，通過追加用副室6將追加用原料引入到追加用坩堝9中，并加熱形成硅熔融液。有可能通過在任意時間追加將硅熔融液到坩堝2中而克服硅熔融液7減少的量。在追加用副室6和主室1之間提供了氣密門23。追加用坩堝9是可移動的?？稍谧芳佑蜜釄?和坩堝2之間設置追加用滑槽等。有可能通過使追加用坩堝9是移動的和設置可移動的追加用滑槽而避免妨礙基片在坩堝2周圍的移動。
例如假定每500個硅薄板進行一次追加，如在第九實施方案的情況中，每個基片的處理時間為5秒，則追加用時間為每2500秒追加一次原料。這一2500秒的時間間隔為能夠進行將追加用原料從追加用副室6引入到主室1中并使其在追加用坩堝9中熔化的時間。因此，上述追加操作可與在坩堝2中浸漬基片的處理平行獨立地進行。對應于將硅熔融液被追加到坩堝2中的總時間，實際的追加用時間為約30秒。然后需要約10分鐘的熔融液溫度穩(wěn)定時間。隨后的浸漬操作不能進行總計630秒。這一時間相對于2500秒的安裝間距有時大約超過25％，因此，當以幾天或幾周的時間制造薄板時，每個基片的周期大約超過5×1.25＝6秒。
有可能通過本實施方案進行追加而在幾天或幾周時間內連續(xù)地制造硅薄板。
(第十二實施方案)在上述每個實施方案中在安裝基片之后基片的溫度調整。這是用于通過抑制在基片的溫度控制和將基片浸漬到熔融液中之間的時間滯后而盡量抑制輻射釋放的熱量。當由于設定溫度最高為例如700℃，由輻射引起的熱量損失可以不考慮，這時，可在安裝基片之前的階段內進行溫度控制。另外，當用于使溫度分布等均勻化所需的溫度控制時間長時，優(yōu)選在安裝基片之前的階段內進行溫度控制。
當在例如第九實施方案中的前段進行溫度控制時，可平行于浸漬操作進行溫度控制。通過基片溫度調整時間(4個基片時間為2秒×2)縮短了周期。另外，可通過在安裝基片之前提供多個溫度控制機構增加溫度控制時間。在這種情況下，必要的溫度控制機構的數(shù)至少為(溫度控制必需的時間(秒)/每個基片的浸漬步驟的時間(秒))。假定基片的溫度調整需要的時間為例如8秒，因為每個基片的浸漬步驟時間為4秒，則必需的溫度控制機構的數(shù)目為至少兩段。
可使用加熱裝置用于基片的溫度控制?？蓪⒓訜嵫b置安裝在主室等的安裝待機位置上。
能夠在安裝待機位置上待機的基片數(shù)必須大于同時從副室供應的基片數(shù)。然而，當在安裝待機位置上還基片的溫度調整時，基片數(shù)在除了上述數(shù)目之外必須加上相當于對基片進行溫度調整的段數(shù)。假定同時從副室供應的基片數(shù)為例如4，因為如上所述基片溫度調整機構的段數(shù)至少為2，所以待機基片的數(shù)目必須至少為(4+2)。
雖然以上描述了本發(fā)明的實施方案，但以上公開的本發(fā)明的實施方案只是示例性的，本發(fā)明的范圍不限于本發(fā)明的這些實施方案。本發(fā)明的范圍由本專利權利要求書所述的范圍表示，并另外包括相當于在本專利權利要求書所述的含義和范圍內的所有的變形例。
因為基片是通過副室裝入到主室中和經(jīng)過浸漬處理，采用本發(fā)明的薄板制造方法和薄板制造裝置以在大量生產(chǎn)中也可以穩(wěn)定地保持主室的氣氛在預定范圍中。因此，有可能以高產(chǎn)率制造高質量的硅薄板。另外，可以通過為單個坩堝設置至少兩個浸漬機構而以高效率地制造硅薄板。另外，可通過副室追加硅熔融液而進行長期的連續(xù)操作，從而縮短追加需要的中斷時間。因此，可降低硅薄板的成本。
工業(yè)實用性通過采用本發(fā)明的薄板制造方法和薄板制造設備可長時間連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)大量的高質量硅薄板。因此，可以以低成本提供大量的硅薄板，可以預計，廣泛采用本發(fā)明，用于制造例如用于光電發(fā)電應用的硅薄板。
權利要求
1.薄板制造方法，其通過將由浸漬機構保持的基片(11)的表層部分浸漬到設置在主室中的坩堝(2)中的至少包括金屬材料或半導體材料的物質的熔融液中，并使所述熔融液在所述基片的表面上固化而制造薄板，其中所述浸漬機構包括第一基片運輸設備，用于在將基片浸漬到所述熔融液中和將基片從所述熔融液中取出的方向上運輸所述基片；第二基片運輸設備，其能夠在不同于所述第一方向的第二方向上運輸所述基片；和基片旋轉設備(75)，其能夠360°旋轉所述基片，通過控制所述第一和第二基片運輸設備和所述基片旋轉設備的操作將所述基片的表層部分浸漬到所述坩堝中的熔融液中。
2.權利要求1的薄板制造方法，其中所述基片旋轉設備以其旋轉中心為支點(76)，通過對不同于所述支點的力點(77)施加驅動力并使所述力點圍繞所述支點旋轉而旋轉所述基片。
3.權利要求1的薄板制造方法，將所述基片安裝到基片安裝部件上，所述基片安裝部件以可圍繞所述支點旋轉并可圍繞所述力點旋轉的方式被安裝。
4.權利要求1的薄板制造方法，相對于一個所述支點設置多個所述力點。
5.權利要求1的薄板制造方法，其中所述基片旋轉設備通過對貫通其旋轉中心的軸施加驅動力并使所述軸旋轉而旋轉所述基片。
6.權利要求1的薄板制造方法，在所述浸漬機構將基片從用于安裝和卸下基片的安裝/卸下位置移動到用于將基片浸漬到所述熔融液中的位置、對所述基片進行浸漬操作以浸漬所述基片、然后移動到用于卸下所述基片的安裝/卸下位置的一系列操作中，當進行所述浸漬操作時，使所述基片的水平操作方向與將基片移動到所述安裝/卸下位置的操作方向相同。
7.權利要求1的薄板制造方法，其中所述浸漬機構在所述主室中的第一位置上安裝第一基片，移動到所述坩堝上方并將所述基片浸漬到所述坩堝中，然后移動，在不同于所述第一位置的第二位置上將所述附著有薄板的第一基片卸下，在所述位置上安裝將重新附著薄板的第二基片，移動到所述坩堝上方并將所述基片浸漬到所述坩堝中，然后移動到所述第一位置并在所述位置卸下附著有薄板的所述第二基片。
8.權利要求1的薄板制造方法，檢測所述坩堝中熔融液面的位置以根據(jù)所述熔融液面的位置控制所述浸漬機構將所述基片浸漬到坩堝中的操作。
9.權利要求1的薄板制造方法，相對于一個所述坩堝使用多個浸漬機構使薄板附著于所述基片。
10.權利要求1的薄板制造方法，在將所述基片安裝到所述浸漬機構上之前進行所述基片的溫度調整。
11.薄板制造裝置，其通過將由浸漬機構保持的基片的表層部分浸漬到設置在主室中的坩堝中的至少包括金屬材料或半導體材料的物質的熔融液中，并使所述熔融液在所述基片的表面上固化而制造薄板，其中所述浸漬機構包括第一基片運輸設備，用于在將基片浸漬到所述熔融液中和將基片從所述熔融液中取出的方向上運輸所述基片；第二基片運輸設備，其能夠在不同于所述第一方向的第二方向上運輸所述基片；和基片旋轉設備，其能夠360°旋轉所述基片。
12.權利要求11的薄板制造裝置，其中所述基片旋轉設備具有使所述基片旋轉的機構，該機構通過以其旋轉中心為支點，對不同于所述支點的力點施加驅動力并使所述力點圍繞所述支點旋轉而旋轉所述基片。
13.權利要求12的薄板制造裝置，其包括用于安裝所述基片的基片安裝部件，所述基片安裝部件以可圍繞所述支點旋轉和可圍繞所述力點旋轉的方式被安裝。
14.權利要求12的薄板制造裝置，其中相對于一個所述支點設置多個所述力點。
15.權利要求11的薄板制造裝置，其中所述基片旋轉設備具有使所述基片旋轉的機構，該機構通過對貫通其旋轉中心的軸施加驅動力和使所述軸旋轉而旋轉所述基片。
16.權利要求11的薄板制造裝置，其在所述基片安裝位置的前段位置上具有基片溫度調整設備。
全文摘要
為了得到能夠通過擴大生產(chǎn)規(guī)模極大地增加制造效率和顯著地降低每單位面積的生產(chǎn)成本的薄板制造方法和制造這種薄板的裝置，提供了本發(fā)明的方法和裝置，當通過將基片的表層部分浸漬到在主室(1)中設置的坩堝(2)中的硅熔融液(7)中使得硅(5)附著于基片的表面時，通過使用至少一個與主室相鄰(1)的副室(3、4)將基片裝入到主室中和將基片從主室取出。
文檔編號C01B33/02GK1920120SQ20061011100
公開日2007年2月28日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權日2002年6月28日
發(fā)明者胡間修二, 五角博純, 永井俊昭, 矢野光三朗, 田所昌宏, 中井泰弘 申請人:夏普株式會社, 神鋼電機株式會社