(57)【要約】【課題】フローティングゾーン式の結晶育成装置において、フローティングゾーンから蒸発した物質の管状体への付着を抑制すること。【解決手段】結晶育成装置１は、原料棒４と種結晶棒５が内部空間に直列に配置される管状体２と、管状体２を介して原料棒４と種結晶棒５の境界部を加熱して溶融部Ｆを形成するレーザ源３とを備える。管状体２の内部空間に溶融部Ｆに対して管状体２の下端側に離隔して配置され、溶融部Ｆを包囲すると共に管状体２の内面に沿った気流が発生するように管状体２の上端側に向かって気体を噴出する気体噴出口１９ｅが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料棒と種結晶棒が内部空間に直列に配置される管状体と、該管状体を介して前記原料棒と種結晶棒の境界部を加熱する加熱手段とを備え、該加熱手段の加熱で前記境界部が溶融して形成される溶融部が前記原料棒上を移動することによって結晶が育成される結晶育成装置において、
前記管状体の内部空間に前記溶融部に対して前記管状体の一端側に離隔して配置され、前記溶融部を包囲すると共に前記管状体の内面に沿った気流が発生するように前記管状体の他端側に向かって気体を噴出する気体噴出手段が設けられたことを特徴とする結晶育成装置。
【請求項２】
前記気体噴出手段は、前記管状体の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に前記気体を噴出する請求項１に記載の結晶育成装置。
【請求項３】
前記気体噴出手段は、前記管状体の軸方向に対して外径側に傾斜した方向に前記気体を噴出する請求項１又は２に記載の結晶育成装置。
【請求項４】
前記気体噴出手段に前記気体を供給する径路とは別に、前記溶融部が存在する管状体の内部空間に前記気体を供給する径路が設けられた請求項１〜３の何れか１項に記載の結晶育成装置。
【請求項５】
前記管状体の内部空間に前記溶融部に対して前記管状体の他端側に離隔して配置され、前記気体を吸気する環状の吸気手段が設けられた請求項１〜４の何れか１項に記載の結晶育成装置。
【請求項６】
前記気体噴出手段から噴出される気体によって発生した前記気流の速度が、前記溶融部からの蒸発物質の拡散速度より大きい請求項１〜５の何れか１項に記載の結晶育成装置。
【請求項７】
育成される前記結晶が単結晶である請求項１〜６の何れか１項に記載の結晶育成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶育成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既に公知のように、単結晶あるいは多結晶を育成する方法の１つとして、フローティングゾーン式の結晶育成装置が使用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示すように、この種の結晶育成装置３１は、石英管等の管状体３２と、レーザ源等の加熱手段３３とを備える。管状体３２の内部空間には、相互に当接した状態で原料棒３４と種結晶棒３５が直列に配置される。加熱手段３３は、管状体３２を介して原料棒３４と種結晶棒３５の境界部を加熱する。そして、加熱手段３３の加熱で原料棒３４と種結晶棒３５の境界部が溶融して溶融部Ｆ’（フローティングゾーン）が形成される。原料棒３４と種結晶棒３５が、管状体３２と加熱手段３３に対して下方に移動させられることにより、溶融部Ｆ’は原料棒３４上を移動する。これによって、原料棒３４の一部が溶融した後凝固する際に、種結晶棒３５の端部に結晶が育成されていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４５６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような構成の結晶育成装置では次のような問題が生じる。すなわち、加熱手段３３による加熱によって、溶融部Ｆ’では、試料の一部が蒸発し、それが、溶融部Ｆ’周辺の管状体３２の内面に付着する。すると、この付着物は、時間の経過と共に増加し、この影響で、管状体３２を通過する加熱エネルギーが徐々に低下する。このため、長時間安定した結晶育成を行なうために、加熱手段３３の出力を上げる等の手段が必要となる。また、溶融部Ｆ’の溶融状態を確認するために付設された観察用カメラの映像も時間の経過と共に鮮明さが無くなり、溶融状態の確認が難しくなる可能性があった。
【０００６】
この管状体３２の付着物の対策としては、管状体３２の洗浄を頻繁に行なうことや、管状体３２を２重にして内側の管状体３２を定期的に交換する等の手段も考えられるが、そのための管理や保守に労力や備品が必要となり、製造コストの増大につながる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、フローティングゾーン式の結晶育成装置において、フローティングゾーンから蒸発した物質の管状体への付着を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明の結晶育成装置は、原料棒と種結晶棒が内部空間に直列に配置される管状体と、該管状体を介して前記原料棒と種結晶棒の境界部を加熱する加熱手段とを備え、該加熱手段の加熱で前記境界部が溶融して形成される溶融部が前記原料棒上を移動することによって結晶が育成される結晶育成装置において、前記管状体の内部空間に前記溶融部に対して前記管状体の一端側に離隔して配置され、前記溶融部を包囲すると共に前記管状体の内面に沿った気流が発生するように前記管状体の他端側に向かって気体を噴出する気体噴出手段が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
この構成であれば、溶融部（フローティングゾーン）を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流は、管状体の一端側から他端側に流れる。この気流によって、溶融部から蒸発した物質が、管状体の内面側に拡散することが抑制され、管状体の他端側に流されるようになる。従って、本発明の結晶育成装置では、溶融部から蒸発した物質が管状体の内面に付着することを抑制できる。
【００１０】
上記の構成において、前記気体噴出手段は、前記管状体の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に前記気体を噴出するものであってもよい。
【００１１】
気体噴出手段として例えば複数の噴出口が、管状体の軸方向に沿って気体を噴出する場合には、噴出口の間では気体が噴出されず、噴出口の間に対する軸線方向の空間には、気流がほとんど発生しない可能性がある。これに対して、気体噴出手段としての複数の噴出口が、管状体の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に気体を噴出する場合には、噴出口の間に対する軸線方向の空間にも、噴出口から噴出された気体によって気流が発生する。従って、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流が、周方向に連続的に形成されやすくなる。これによって、溶融部からの蒸発物質の管状体の内面への付着を効率的に抑制できる。また、この場合には、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流が、らせん状の気流となる。
【００１２】
また、気体噴出手段が、管状体の軸方向に沿って空気を噴出する場合には、気体噴出手段からの噴出速度を大きくしても、気体噴出手段から排気部までの距離が短くなるので、排気が追いつかなくなり、噴出された空気が滞留しやすくなる。このため、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流の速度を大きくすることができない。これに対して、管状体の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に気体を噴出する場合には、気体噴出手段からの噴出速度を大きくしても、気体噴出手段から排気部までの距離が長くなるので順次排気される。このため、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流の速度を大きくすることができる。これによって、溶融部からの蒸発物質の管状体の内面への付着をより確実に抑制することが可能となる。
【００１３】
上記の何れかの構成において、前記気体噴出手段は、前記管状体の軸方向に対して外径側に傾斜した方向に前記気体を噴出するものであってもよい。
【００１４】
この構成であれば、気体噴出手段が、管状体の軸方向に沿って気体を噴出する場合に比較して、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流が、管状体の内面に沿って流れることがより確実となる。従って、溶融部からの蒸発物質の管状体の内面への付着の抑制がより確実となる。
【００１５】
上記の何れかの構成において、前記気体噴出手段に前記気体を供給する径路とは別に、前記溶融部が存在する管状体の内部空間に前記気体を供給する径路が設けられていてもよい。
【００１６】
この構成であれば、従来の結晶育成装置に対して、溶融部が存在する管状体の内部空間に気体を供給する手段を共用することが可能となるので、従来の結晶育成装置との置換に要するコストを削減することができる。また、気体噴出手段に気体を供給する径路と、溶融部が存在する管状体の内部空間に気体を供給する径路とで、気体の圧力を別個に調整することが可能となる。この別個の圧力調整によって、溶融部からの蒸発物質の管状体の内面への付着の抑制を、より効果的に行なうことが期待できる。
【００１７】
上記の何れかの構成において、前記管状体の内部空間に前記溶融部に対して前記管状体の他端側に離隔して配置され、前記気体を吸気する環状の吸気手段が設けられていてもよい。
【００１８】
この構成であれば、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流が、吸気手段に吸気される。これにより、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流が、乱れることが抑制され、より確実に、管状体の一端側から他端側に流れる。従って、溶融部からの蒸発物質の管状体の内面への付着の抑制がより確実となる。
【００１９】
上記の何れかの構成において、前記気体噴出手段から噴出される気体によって発生した前記気流の速度が、前記溶融部からの蒸発物質の拡散速度より大きくてもよい。
【００２０】
この構成であれば、溶融部を包囲すると共に管状体の内面に沿った気流によって、溶融部から蒸発した物質が、管状体の内面側に拡散することが、より確実に抑制される。従って、溶融部からの蒸発物質の管状体の内面への付着の抑制がより確実となる。
【００２１】
上記の何れかの構成において、育成される前記結晶が単結晶であってもよい。
【００２２】
この構成であれば、上述の効果が、単結晶を育成する結晶装置で享受できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、フローティングゾーン式の結晶育成装置において、フローティングゾーンから蒸発した物質の管状体への付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る結晶育成装置の要部を示す軸方向断面図である。
【図２】管状体の本体部を示す軸方向断面図である。
【図３】（Ａ）が図２のＡ−Ａ線矢視断面図、（Ｂ）が図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】図１のＸ−Ｘ線矢視での模式的な断面図である。
【図５】従来の結晶育成装置の要部を示す軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の要部を示す。この結晶育成装置１は、フローティングゾーン式であり、本実施形態では、単結晶を育成するものである。
【００２７】
結晶育成装置１は、管状体２、加熱手段としてのレーザ源３とを主要な構成要素とする。
【００２８】
管状体２の内部空間には、相互に当接した状態で原料棒４と種結晶棒５が直列に配置される。本実施形態では、原料棒４は単結晶でなく、種結晶棒５は単結晶である。原料棒４は、上方から鉛直方向に延びる上結晶駆動軸６の下端に取り付けられ、種結晶棒５は、下方から鉛直方向に延びる下結晶駆動軸７の上端に取り付けられる。上結晶駆動軸６と下結晶駆動軸７は、支持部材８，９に対して気密に配設されている。そして、上結晶駆動軸６と下結晶駆動軸７は、図示省略のサーボモータ等の駆動手段によって、支持部材８，９に対して、回転自在且つ昇降自在に気密に配設されている。また、上結晶駆動軸６と下結晶駆動軸７は回転の際に、相互に同期することも相対回転することも可能である。
【００２９】
管状体２は、支持部材８，９によって支持されている（理解し易いように、これらの境界を点線で示している）。管状体２は、管状体２の端部に嵌合すると共に支持部材８，９の端面に当接する取り付け具１０，１１を介して、支持部材８，９に取り付けられている。取り付け具１０，１１の外フランジ部に当接する内フランジ部を有する締め付け具１２，１３が支持部材８，９の端部にねじ結合することによって、取り付け具１０，１１が支持部材８，９に固定されている。
【００３０】
締め付け具１２，１３のねじ結合を解除すれば、取り付け具１０，１１と共に、管状体２は、支持部材８，９に対して、取り外すことが可能となる。このような管状体２の取り外しは、原料棒４と種結晶棒５の設置する際や、育成した単結晶を取り出す際に行なわれる。また、支持部材８，９と取り付け具１０，１１の間は、Ｏリング１４，１５によってシールされ、取り付け具１０，１１と管状体２との間は、Ｏリング１６，１７によってシールされている。
【００３１】
支持部材９は、内周側を下結晶駆動軸７が上下動する円筒部９ａを有する。円筒部９ａには、給気口９ｂが設けられている。支持部材８は、内周側を上結晶駆動軸６が上下動する円筒部８ａを有する。円筒部８ａには、排気口８ｂが設けられている。
【００３２】
結晶育成装置１の動作中には、給気口９ｂから円筒部９ａの内部空間を経由して管状体２の内部空間に気体が供給され、この気体は管状体２の内部空間を流れた後、主に、円筒部８ａの内部空間を経由して排気口８ｂから排気される。
【００３３】
この気体は、単結晶が空気中の酸素と反応することを防止する場合には、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスであり、単結晶を何らかの気体（例えば酸素）と反応させて育成したい場合には、その気体、あるいはその気体が一定量配合された混合ガスである。
【００３４】
支持部材９の給気口９ｂには、不図示のガスボンベ等の気体供給源が接続されている。支持部材８の排気口８ｂには、不図示の真空ポンプ等の排気手段が接続されている。なお、排気口８ｂから排出される気体の種類によっては、大気開放する手段が接続されてもよい。
【００３５】
また、円筒部８ａには、給水口８ｃと排水口８ｄが設けられており、給水口８ｃから給水された冷却水が、環状の流路８ｅを経由して、排水口８ｄから排水される。円筒部９ａには、給水口９ｃと排水口９ｄが設けられており、給水口９ｃから給水された冷却水が、環状の流路９ｅを経由して、排水口９ｄから排水される。これによって、支持部材８，９と管状体２の境界部周辺のＯリング１４〜１７を冷却し、また、支持部材８，９より上側や下側に熱が伝導することを抑制する。
【００３６】
レーザ源３は、管状体２を介して原料棒４と種結晶棒５の境界部を加熱して溶融させて溶融部Ｆ（フローティングゾーン）を形成するもので、本実施形態では、半導体レーザを使用したレーザ照射装置である。図４に示すように、本実施形態では、レーザ源３は、原料棒４と種結晶棒５の軸心を中心として、管状体２の周囲に、円周方向等間隔（７２°）で５個配設されている。そして、レーザ源３の管状体２を挟んだ反対位置には、レーザビームダンパ１８が配設されている。レーザビームダンパ１８は、レーザ源３からのレーザ光Ｌのうち、原料棒４と種結晶棒５の溶融部Ｆに当らない領域を受け、また、溶融部Ｆが破断した場合に、レーザ光Ｌを受けるものである。
【００３７】
図１に示すように、管状体２は、本体部１９と、上側連結部２０と、下側連結部２１とを主要な構成要素としている（理解し易いように、これらの境界を点線で示している）。本実施形態では、これらは、別部材で構成されており、管状体２の本体部１９は、石英ガラス製であり、上側及び下側連結部２１は、ステンレス製である。本体部１９の上端部は、外周側に上側連結部２０の下端部が嵌合され、これらの間はＯリング２２によってシールされている。一方、本体部１９の下端部は、外周側に下側連結部２１の上端部が嵌合され、これらの間はＯリング２３によってシールされている。
【００３８】
図２に示すように、管状体２の本体部１９は、大径円筒部１９ａと、大径円筒部１９ａの内周側に形成された第１小径円筒部１９ｂと、第２小径円筒部１９ｃとを主要な構成要素とする。なお、図２の左側が図１の下側、図２の右側が図１の上側に相当するが、以下の説明では、図１の上下方向で説明する。
【００３９】
大径円筒部１９ａの下端（図２の左側）と、第１小径円筒部１９ｂの下端は、管状体２の軸方向で同じ位置である。第１小径円筒部１９ｂの上端は、第１径方向部１９ｄで大径円筒部１９ａの内周面に接続されている。第１径方向部１９ｄにおける第１小径円筒部１９ｂの内周面につながる面は、上側に移行するに従って漸次拡径する。つまり、第１径方向部１９ｄにおける第１小径円筒部１９ｂの内周面につながる面の軸方向断面は、曲率を有する。これによって、この面に溶融部Ｆから蒸発した物質が付着しても、下側に剥落し易い。一方、第１径方向部１９ｄにおける第１小径円筒部１９ｂの外周面につながる面は、略径方向に沿って延びる。
【００４０】
第１径方向部１９ｄには、気体噴出手段として機能する気体噴出口１９ｅが設けられている。図３（Ａ）に示すように、気体噴出口１９ｅは、第１小径円筒部１９ｂに周方向等間隔に形成された複数の貫通孔である。気体噴出口１９ｅのそれぞれは、その中心軸が直線状であり、この中心軸は、上側に移行するに従って、管状体２の軸方向に対して外径側に傾斜した方向に延びている（図２参照）。また、図３（Ａ）に示すように、気体噴出口１９ｅのそれぞれの中心軸は、上側に移行するに従って、管状体２の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に延びている。複数の気体噴出口１９ｅの全てについて、中心軸が、上側に移行するに従って、管状体２の軸方向に対して（２つある周方向のうち）同じ周方向側に傾斜して延びている。
【００４１】
図１に示すように、気体噴出口１９ｅは、管状体２の内部空間に溶融部Ｆに対して管状体２の下端側に離隔して配置され、管状体２の上端側に向かって気体を噴出する。この気体噴出口１９ｅから噴出された気体によって、溶融部Ｆを包囲すると共に管状体２の内面に沿った気流が発生する。この気体噴出口１９ｅから噴出される気体は、支持部材９の給気口９ｂから管状体２の内部空間に供給される気体と同じ種類である。
【００４２】
図２に示すように、大径円筒部１９ａの上端（図２の右側）と、第２小径円筒部１９ｃの上端は、管状体２の軸方向で同じ位置である。第２小径円筒部１９ｃの上端は、第２径方向部１９ｆで大径円筒部１９ａの内周面に接続されている。第２径方向部１９ｆは、略均一の肉厚で、径方向に延びる。図３（Ｂ）に示すように、第２径方向部１９ｆには、周方向等間隔に、複数の貫通孔１９ｇが設けられている。そして、第２小径円筒部１９ｃの下端と、大径円筒部１９ａの内周面との間で、管状体２の下側に開口する吸気口１９ｈが形成される。この吸気口１９ｈは、連続的な環状形状であり、吸気手段として機能する。
【００４３】
図１に示すように、吸気口１９ｈは、管状体２の内部空間に溶融部Ｆに対して管状体２の上端側に離隔して配置され、気体を吸気する。上述の気体噴出口１９ｅから噴出された気体は、主に、この吸気口１９ｈによって、吸気される。
【００４４】
管状体２の上側連結部２０は、支持部材８に上端が取り付けられる薄肉円筒部２０ａと、薄肉円筒部２０ａに上端が接続され下端が本体部１９に取り付けられる二重円筒部２０ｂとで構成される。二重円筒部２０ｂは、上端が相互に接続された外側円筒部２０ｃと内側円筒部２１ｄとを有する。外側円筒部２０ｃの下端部は、内周側に本体部１９の大径円筒部１９ａの上端部が嵌合されると共に、外側円筒部２０ｃの下端部に隣接する段部の下面に、大径円筒部１９ａの上端面が当接する。外側円筒部２０ｃの内周面と段部下面との間は、テーパ面となっている。そして、内側円筒部２０ｄの下端面が、本体部１９の第２小径円筒部１９ｃの上端面に当接する。
【００４５】
管状体２の下側連結部２１は、支持部材９に下端が取り付けられる薄肉円筒部２１ａと、薄肉円筒部２１ａに下端が接続され上端が本体部１９に取り付けられる二重円筒部２１ｂとで構成される。二重円筒部２１ｂは、下端が相互に接続された外側円筒部２１ｃと内側円筒部２１ｄとを有する。外側円筒部２１ｃの上端部は、内周側に本体部１９の大径円筒部１９ａの下端部が嵌合されると共に、外側円筒部２１ｃの上端部に隣接する段部の上面に、大径円筒部１９ａの下端面が当接する。この段部と外側円筒部２１ｃの下側の内周面との間に、もう１つ段部が形成されている。そして、内側円筒部２１ｄの上端面が、本体部１９の第１小径円筒部１９ｂの下端面に当接する。
【００４６】
上側連結部２０の二重円筒部２０ｂには、排気口２０ｅが設けられ、下側連結部２１の二重円筒部には給気口２１ｅが設けられている。上側連結部２０の排気口２０ｅには、不図示の真空ポンプ等の排気手段が接続されている。この排気手段は、支持部材８の排気口８ｂに接続された排気手段と共用でもよいし、別でもよい。ただし、いずれの場合にも、排気口２０ｅと排気口８ｂとで、別個に排気圧を調整可能であることが好ましい。下側連結部２１の給気口２１ｅには、不図示のガスボンベ等の気体供給源が接続されている。この気体供給源は、支持部材９の給気口９ｂに接続された気体供給源と共用でもよいし、別でもよい。ただし、いずれの場合にも、給気口２１ｅと給気口９ｂとで、別個に圧力を調整可能であることが好ましい。
【００４７】
結晶育成装置１の動作中には、給気口２１ｅから、略円筒状の流路Ｒ１を経由して、本体部１９の気体噴出口１９ｅに気体が供給される。そして、気体噴出口１９ｅから噴出された気体が、主に、吸気口１９ｈに吸気され、略円筒状の流路Ｒ２を経由して、排気口２０ｅから排気される。流路Ｒ１は、下側連結部２１の二重円筒部２１ｂの外側円筒部２１ｃと内側円筒部２１ｄとの間の空間と、本体部１９の大径円筒部１９ａと第１小径円筒部１９ｂとの間の空間で形成されている。流路Ｒ１における気体噴出口１９ｅの側は、給気口２１ｅ側と比較して、流路の断面積が大きくなっているが、これが空気溜まり（バッファ）を構成し、気体噴出口１９ｅからの気体の噴出を安定化する。そして、流路Ｒ２は、上側連結部２０の二重円筒部２０ｂの外側円筒部２０ｃと内側円筒部２０ｄとの間の空間と、本体部１９の大径円筒部１９ａと第２小径円筒部１９ｃとの間の空間で形成されている。
【００４８】
また、上側連結部２０の二重円筒部２０ｂには、給水口２０ｆと排水口２０ｇが設けられており、給水口２０ｆから給水された冷却水が、環状の流路２０ｈを経由して、排水口２０ｇから排水される。下側連結部２１の二重円筒部２１ｂにも、給水口２１ｆと排水口２１ｇが設けられており、給水口から給水された冷却水が、環状の流路２１ｈを経由して、排水口２１ｇから排水される。これによって、上側及び下側連結部２０，２１と本体部１９の間をシールするＯリング２２，２３を冷却し、また、上側及び下側連結部２０，２１より上側や下側に熱が伝導することを抑制する。
【００４９】
このように、溶融部Ｆが存在する本体部１９における内部空間に、気体を供給する径路は、管状体２の給気口２１ｅから気体噴出口１９ｅを経由する径路と、支持部材９の給気口９ｂから第１小径円筒部１９ｂの内周側を経由する径路の２系統がある。また、溶融部Ｆが存在する本体部１９における内部空間から、気体を排出する径路は、吸気口１９ｈから管状体２の排気口２０ｅを経由する径路と、第２小径円筒部１９ｃの内周側から支持部材８の排気口８ｂを経由する径路の２系統がある。
【００５０】
以上のように構成された結晶育成装置１は次のように動作させる。
【００５１】
管状体２の内部空間において、複数のレーザ源３のレーザ光Ｌが集中する位置に、相互に当接した原料棒４と種結晶棒５の境界部を設置する。
【００５２】
一方で、支持部材８，９の給水口８ｃ，９ｃ、上側及び下側連結部２０，２１の給水口２０ｆ，２１ｆに給水する。そして、支持部材９の給気口９ｂ、下側連結部２１の給気口２１ｅに給気すると共に、支持部材８の排気口８ｂ、上側連結部２０の排気口２０ｅから排気する。
【００５３】
そして、レーザ源３からレーザ光Ｌの照射を開始する。これにより、原料棒４と種結晶棒５の境界部が加熱され溶融し、溶融部Ｆ（フローティングゾーン）が形成される。
【００５４】
この状態から、上結晶駆動軸６と下結晶駆動軸７とを、相互に同期して回転、あるいは相対回転させると共に、同期してゆっくり下方に移動させる。これにより、原料棒４と種結晶棒５が、管状体２とレーザ源３に対してゆっくり移動させられ、溶融部Ｆは原料棒４上をゆっくり移動する。これによって、原料棒４の一部が溶融した後凝固する際に、種結晶棒５の端部に単結晶が育成されていく。
【００５５】
溶融部Ｆが形成されている間は、溶融部Ｆから蒸発した物質が、周囲に拡散する。これに対して、本実施形態では、気体噴出口１９ｅが、管状体２の上端側に向かって気体を噴出するので、この気体噴出口１９ｅから噴出された気体によって、溶融部Ｆを包囲すると共に管状体２の内面に沿った気流が発生する。この気流によって、溶融部Ｆからの蒸発物質は、管状体２の内面側に拡散することが抑制され、管状体２の上端側に流されるようになる。従って、本実施形態の結晶育成装置１では、溶融部Ｆからの蒸発物質が管状体２の内面に付着することを抑制できる。
【００５６】
また、気体噴出口１９ｅの直線状の中心軸が、上側に移行するに従って、管状体２の軸方向に対して外径側に傾斜した方向に延びると共に、管状体２の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に延びている。これにより、管状体２の軸方向に対して外径側に傾斜した方向、且つ、管状体２の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に、気体噴出口１９ｅから気体は噴出される（図４参照）。
【００５７】
管状体２の軸方向に対して外径側に傾斜した方向に気体噴出口１９ｅから気体が噴出されることで、発生する気流が、管状体２の内面に沿って流れることがより確実となる。管状体２の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に気体噴出口１９ｅから気体が噴出されることで、気体噴出口１９ｅの間に対する軸線方向の空間にも、気体噴出口１９ｅから噴出された気体によって気流が発生する。従って、発生する気流が、周方向に連続的に形成されやすくなる。従って、溶融部Ｆからの蒸発物質の管状体２の内面への付着を効率的に抑制できる。
【００５８】
また、管状体２の軸方向に対して周方向側に傾斜した方向に気体噴出口１９ｅから気体が噴出されることで、気体噴出口１９ｅから吸気口１９ｈまでの距離が長くなるので、気体噴出口１９ｅからの気体の噴出速度を大きくしても、順次排気される。このため、溶融部Ｆを包囲すると共に管状体２の内面に沿った気流の速度を大きくすることができる。これによって、溶融部Ｆからの蒸発物質の管状体２の内面への付着を確実に抑制することが可能となる。
【００５９】
なお、複数の気体噴出口１９ｅから噴出される気体によって、全体として、管状体２の上端に向かって、本体部１９の大径円筒部１９ａの内面に沿って、らせん状の気流が発生する。
【００６０】
本実施形態では、気体噴出口１９ｅから噴出される気体によって発生した気流の速度は、溶融部Ｆからの蒸発物質の拡散速度より大きい。このため、溶融部Ｆを包囲すると共に管状体２の内面に沿った気流によって、溶融部Ｆから蒸発した物質が、管状体２の内面側に拡散することが、より確実に抑制される。従って、溶融部Ｆからの蒸発物質の管状体２の内面への付着の抑制がより確実となる。
【００６１】
また、溶融部Ｆを包囲すると共に管状体２の内面に沿った気流は、主に、吸気口１９ｈに吸引される。これにより、溶融部Ｆを包囲すると共に管状体２の内面に沿った気流が乱れることが抑制され、より確実に、管状体２の下側から上側に流れる。従って、溶融部Ｆからの蒸発物質の管状体２の内面への付着の抑制がより確実となる。
【００６２】
また、管状体２が支持部材８，９から取り外し可能であるので、従来の結晶育成装置と支持部材８，９を共用することが可能となるので、従来の結晶育成装置との置換に要するコストを削減することができる。また、気体噴出口１９ｅに気体を供給する径路と、溶融部Ｆが存在する管状体２の内部空間に気体を供給する径路とが別なので、これらの経路で、気体の圧力を別個に調整することが可能である。この別個の圧力調整によって、溶融部Ｆからの蒸発物質の管状体２の内面への付着の抑制を、より効果的に行なうことが期待できる。
【００６３】
上記実施形態では、吸気手段としての吸気口１９ｈは、連続的な環状形状であったが、これに限定されず、断続的な環状形状であってもよく、例えば、環状に並んだ貫通孔１９ｇのようなものでもよい。
【００６４】
上記実施形態では、本体部１９と、上側連結部２０と、下側連結部２１とは、別体の部材で構成されていたが、これに限定されず、これらを、例えば石英ガラスによって一部材として構成してもよい。
【００６５】
上記実施形態では、加熱手段としてレーザ源３を使用したが、本発明は、これに限定されるものではなく、管状体２を介して原料棒４と種結晶棒５の境界部を加熱することができればよく、例えば、楕円面鏡と赤外線ランプを組み合わせたものであってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、結晶育成装置１は、単結晶を育成するものであったが、多結晶を育成するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１      結晶育成装置
２      管状体
３      レーザ源（加熱手段）
４      原料棒
５      種結晶棒
１９    本体部
１９ｅ  気体噴出口（気体噴出手段）
１９ｈ  吸気口（給気手段）
Ｆ      溶融部
【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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