(57)【要約】【課題】原料溶融時の消費電力量の削減を図りつつ、単結晶化の阻害を抑制可能な単結晶引き上げ装置を提供すること。【解決手段】単結晶引き上げ装置１は、坩堝２２と、加熱部２３と、熱遮蔽体２５と、水冷体２６と、チャンバ２１とを備え、水冷体２６の内側には、シリコン単結晶を囲む筒状部材２７が設けられ、筒状部材２７は、坩堝２２内のシリコン融液Ｍおよび加熱部２３からの熱Ｈ１，Ｈ２が水冷体２６で吸熱されることを抑制するとともに、当該筒状部材２７の上端で不活性ガスＧ１を当該筒状部材２７の内側を通る内側流通ガスＧ１１と外側を通る外側流通ガスＧ１２とに分離して熱遮蔽体２５の下方まで導く。【選択図】図３
2018035003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を収納する坩堝と、
前記坩堝を囲むように設けられ、当該坩堝を加熱して前記原料を溶融する加熱部と、
前記坩堝の上方において単結晶を囲むように配置され、前記加熱部からの熱を遮蔽する筒状の熱遮蔽体と、
前記熱遮蔽体の内側において前記単結晶を囲むように配置され、前記単結晶を冷却する筒状の冷却部と、
前記坩堝、前記加熱部、前記熱遮蔽体および前記冷却部を収容するメインチャンバ、並びに、前記単結晶および不活性ガスが通過するプルチャンバを有し、当該プルチャンバから供給される不活性ガスを前記メインチャンバの下方から排出可能に構成されたチャンバとを備え、チョクラルスキー法により単結晶を製造する単結晶引き上げ装置であって、
前記冷却部の内側には、前記単結晶を囲む筒状部材が設けられ、
前記筒状部材は、前記坩堝内の融液および前記加熱部からの熱が前記冷却部で吸熱されることを抑制するとともに、当該筒状部材の上端で前記不活性ガスを当該筒状部材の内側を通る内側流通ガスと外側を通る外側流通ガスとに分離して前記熱遮蔽体の下方まで導くことを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の単結晶引き上げ装置において、
前記筒状部材は、その上端が前記プルチャンバ内に位置し、かつ、前記プルチャンバの内周面との間に前記外側流通ガスが通る第１外側ガス流路が形成されるように設けられていることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の単結晶引き上げ装置において、
前記冷却部の上方には、前記単結晶を冷却する筒状の上側冷却部が前記単結晶を囲むように設けられ、
前記上側冷却部は、前記メインチャンバの上面部または前記プルチャンバに連結され、
前記筒状部材は、その上端が前記上側冷却部内に位置し、かつ、前記上側冷却部の内周面との間に前記外側流通ガスが通る第１外側ガス流路が形成されるように設けられていることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の単結晶引き上げ装置において、
前記熱遮蔽体の下端には、当該熱遮蔽体の内側に鍔状に突出する突出部が設けられ、
前記筒状部材は、その下端が前記突出部の上端と下端との間に位置し、かつ、前記突出部の先端との間に前記外側流通ガスが通る第２外側ガス流路が形成されるように設けられていることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の単結晶引き上げ装置において、
前記筒状部材は、前記メインチャンバの外部に搬出可能に構成されていることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の単結晶引き上げ装置を用いたチョクラルスキー法による単結晶の製造方法であって、
前記坩堝内の前記原料を溶融する工程は、前記冷却部を冷却するとともに、前記メインチャンバ内の上方から下方に向けて不活性ガスを流通させ、前記坩堝を加熱することで、前記坩堝内の融液および前記加熱部からの熱が前記冷却部で吸熱されることを前記筒状部材で抑制するとともに、前記筒状部材で前記不活性ガスを前記内側流通ガスと前記外側流通ガスとに分離して前記熱遮蔽体の下方まで導き、前記内側流通ガスを前記坩堝と前記加熱部との隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出し、当該内側流通ガスのうち前記坩堝の内側に逆流しようとするガスを前記外側流通ガスで押し戻して前記隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出することを特徴とする単結晶の製造方法。
【請求項７】
請求項３に記載の単結晶引き上げ装置を用いたチョクラルスキー法による単結晶の製造方法であって、
前記坩堝内の前記原料を溶融する工程は、前記冷却部および前記上側冷却部を冷却するとともに、前記メインチャンバ内の上方から下方に向けて不活性ガスを流通させ、前記坩堝を加熱することで、前記坩堝内の融液および前記加熱部からの熱が前記冷却部で吸熱されることを前記筒状部材で抑制するとともに、前記筒状部材で前記不活性ガスを前記内側流通ガスと前記外側流通ガスとに分離して前記熱遮蔽体の下方まで導き、前記内側流通ガスを前記坩堝と前記加熱部との隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出し、当該内側流通ガスのうち前記坩堝の内側に逆流しようとするガスを前記外側流通ガスで押し戻して前記隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出することを特徴とする単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶引き上げ装置および単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１に示すような単結晶引き上げ装置９が知られている。
単結晶引き上げ装置９は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によりシリコン単結晶を製造する装置であって、引き上げ装置本体２と、図示しない制御部とを備えている。引き上げ装置本体２は、チャンバ２１と、坩堝２２と、加熱部２３と、断熱筒２４と、熱遮蔽体２５と、冷却部としての水冷体２６とを備えている。
【０００３】
チャンバ２１は、坩堝２２、加熱部２３、断熱筒２４、熱遮蔽体２５および水冷体２６を収容するメインチャンバ２１Ａと、このメインチャンバ２１Ａの上面部に連結され、シリコン単結晶が通過するプルチャンバ２１Ｂとを備えている。プルチャンバ２１Ｂには、Ａｒガスなどの不活性ガスＧ１をメインチャンバ２１Ａ内に導入する図示しないガス導入口が設けられている。メインチャンバ２１Ａの下部には、図示しない真空ポンプの駆動により、不活性ガスＧ１をメインチャンバ２１Ａから排出するガス排気口２１Ｃが設けられている。
【０００４】
坩堝２２は、シリコン単結晶の原料である多結晶のシリコンＳを溶融し、シリコン融液Ｍとするものである。
加熱部２３は、坩堝２２を囲むように設けられ、坩堝２２を加熱して、坩堝２２内のシリコンＳを溶融する。
断熱筒２４は、坩堝２２および加熱部２３の周囲を取り囲むように配置されている。
熱遮蔽体２５は、坩堝２２の上方においてシリコン単結晶を囲む筒状に形成され、加熱部２３から上方に向かって放射される輻射熱を遮断する。
水冷体２６は、熱遮蔽体２５の内側においてシリコン単結晶を囲む筒状に形成され、内部を流通する冷却水などの冷媒によりシリコン単結晶を冷却する。
【０００５】
このような単結晶引き上げ装置９を用いてシリコン単結晶を製造するに際し、まず、坩堝２２内のシリコンＳを溶融する溶融工程を行う。この溶融工程は、水冷体２６に冷却水を流通させる工程と、メインチャンバ２１Ａ内の上方から下方に向けて不活性ガスＧ１を流通させる工程と、坩堝２２を加熱する工程とを備えている。
【０００６】
しかし、図１の単結晶引き上げ装置９で溶融工程を行うと、坩堝２２内のシリコン融液Ｍからの熱Ｈ１および加熱部２３からの熱Ｈ２が水冷体２６に到達し、この水冷体２６で吸熱されてしまうことで、シリコンＳの溶融を完了させるまでの消費電力量が増加してしまう。なお、図１および以下に示す図２（Ａ），（Ｂ）、図３、図４において、各図の左右のうち一方で生じる熱やガスの挙動について図示して説明する場合があるが、これらの挙動は周方向全体にわたって起きている。
そこで、特許文献１に記載のような板状の遮蔽体（以下、「蓋体」という）を用い、図２（Ａ）に示すように、蓋体９１を坩堝２２の上方を覆うように配置してから坩堝２２を加熱することで、シリコン融液Ｍおよび加熱部２３からの熱Ｈ１，Ｈ２が水冷体２６に到達することを抑制し、シリコン溶融時の消費電力量の削減を図ることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１９３６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図２（Ａ）に示す特許文献１に記載の蓋体９１を用いた方法では、シリコン融液Ｍからの蒸発ガスＥＧがシリコンＳやシリコン融液Ｍと蓋体９１との間で滞留し、この蒸発ガスＥＧ中の粒子がシリコン融液Ｍに取り込まれ、単結晶化が阻害されるおそれがある。
また、蓋体９１を用いない場合でも、不活性ガスＧ１は、図２（Ｂ）に示すように、坩堝２２の外側に導かれ、そのほとんどが坩堝２２の側面と加熱部２３との隙間を介してガス排気口２１Ｃから排出されるが、一部が加熱部２３に衝突して坩堝２２の内側に向かう逆流ガスＧ２となる。そして、チャンバ２１内のパーティクルが逆流ガスＧ２によりシリコン融液Ｍに運ばれ、単結晶化が阻害されるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、原料溶融時の消費電力量の削減を図りつつ、単結晶化の阻害を抑制可能な単結晶引き上げ装置および単結晶の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の単結晶引き上げ装置は、原料を収納する坩堝と、前記坩堝を囲むように設けられ、当該坩堝を加熱して前記原料を溶融する加熱部と、前記坩堝の上方において単結晶を囲むように配置され、前記加熱部からの熱を遮蔽する筒状の熱遮蔽体と、前記熱遮蔽体の内側において前記単結晶を囲むように配置され、前記単結晶を冷却する筒状の冷却部と、前記坩堝、前記加熱部、前記熱遮蔽体および前記冷却部を収容するメインチャンバ、並びに、前記単結晶および不活性ガスが通過するプルチャンバを有し、当該プルチャンバから供給される不活性ガスを前記メインチャンバの下方から排出可能に構成されたチャンバとを備え、チョクラルスキー法により単結晶を製造する単結晶引き上げ装置であって、前記冷却部の内側には、前記単結晶を囲む筒状部材が設けられ、前記筒状部材は、前記坩堝内の融液および前記加熱部からの熱が前記冷却部で吸熱されることを抑制するとともに、当該筒状部材の上端で前記不活性ガスを当該筒状部材の内側を通る内側流通ガスと外側を通る外側流通ガスとに分離して前記熱遮蔽体の下方まで導くことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、冷却部の内側に設けられた筒状部材により、融液および加熱部からの熱が冷却部で吸熱されることを抑制でき、原料溶融時の消費電力量を削減できる。また、筒状部材により生成された内側流通ガスを、融液からの蒸発ガスとともに坩堝と加熱部との隙間を介してメインチャンバの下方から排出し、当該内側流通ガスのうち坩堝の内側に向かおうとする逆流ガスを、外側流通ガスで押し戻して前記隙間を介してメインチャンバの下方から排出することで、蒸発ガス中の粒子やチャンバ内のパーティクルが融液に入ることを抑制し、単結晶化が阻害されることを抑制できる。
【００１２】
本発明の単結晶引き上げ装置において、前記筒状部材は、その上端が前記プルチャンバ内に位置し、かつ、前記プルチャンバの内周面との間に前記外側流通ガスが通る外側ガス流路が形成されるように設けられていることが好ましい。
本発明の記載の単結晶引き上げ装置において、前記冷却部の上方には、前記単結晶を冷却する筒状の上側冷却部が前記単結晶を囲むように設けられ、前記上側冷却部は、前記メインチャンバの上面部または前記プルチャンバに連結され、前記筒状部材は、その上端が前記上側冷却部内に位置し、かつ、前記上側冷却部の内周面との間に前記外側流通ガスが通る第１外側ガス流路が形成されるように設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、筒状部材を、その上端がプルチャンバ内または上側冷却部内に位置し、かつ、第１外側ガス流路が形成されるように配置するだけの簡単な方法で、原料溶融時の消費電力量の削減と単結晶化の阻害抑制とを図ることができる。
【００１４】
本発明の単結晶引き上げ装置において、前記熱遮蔽体の下端には、当該熱遮蔽体の内側に鍔状に突出する突出部が設けられ、前記筒状部材は、その下端が前記突出部の上端と下端との間に位置し、かつ、前記突出部の先端との間に前記外側流通ガスが通る第２外側ガス流路が形成されるように設けられていることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、第２外側ガス流路が、突出部の上側と筒状部材との間の流路よりも狭くなるので、この第２外側ガス流路を外側流通ガスが通過するときに、その流速を速くすることができる。したがって、逆流ガスを押し戻す力を大きくすることができる。
【００１６】
本発明の単結晶引き上げ装置において、前記筒状部材は、前記メインチャンバの外部に搬出可能に構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、原料を溶融する工程時に筒状部材をメインチャンバ内に位置させ、単結晶の育成時には筒状部材をメインチャンバ外に搬出することで、単結晶の育成を従来と同じ条件で行うことができる。
【００１８】
本発明の単結晶の製造方法は、上述の単結晶引き上げ装置を用いたチョクラルスキー法による単結晶の製造方法であって、前記坩堝内の前記原料を溶融する工程は、前記冷却部を冷却するとともに、前記メインチャンバ内の上方から下方に向けて不活性ガスを流通させ、前記坩堝を加熱することで、前記坩堝内の融液および前記加熱部からの熱が前記冷却部で吸熱されることを前記筒状部材で抑制するとともに、前記筒状部材で前記不活性ガスを前記内側流通ガスと前記外側流通ガスとに分離して前記熱遮蔽体の下方まで導き、前記内側流通ガスを前記坩堝と前記加熱部との隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出し、当該内側流通ガスのうち前記坩堝の内側に逆流しようとするガスを前記外側流通ガスで押し戻して前記隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出することを特徴とする。
【００１９】
本発明の単結晶の製造方法は、上述の単結晶引き上げ装置を用いたチョクラルスキー法による単結晶の製造方法であって、前記坩堝内の前記原料を溶融する工程は、前記冷却部および前記上側冷却部を冷却するとともに、前記メインチャンバ内の上方から下方に向けて不活性ガスを流通させ、前記坩堝を加熱することで、前記坩堝内の融液および前記加熱部からの熱が前記冷却部で吸熱されることを前記筒状部材で抑制するとともに、前記筒状部材で前記不活性ガスを前記内側流通ガスと前記外側流通ガスとに分離して前記熱遮蔽体の下方まで導き、前記内側流通ガスを前記坩堝と前記加熱部との隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出し、当該内側流通ガスのうち前記坩堝の内側に逆流しようとするガスを前記外側流通ガスで押し戻して前記隙間を介して前記メインチャンバの下方から排出することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の単結晶引き上げ装置の断面図。
【図２】本発明の課題の説明図であり、（Ａ）は蓋体を用いた場合の課題、（Ｂ）は蓋体を用いない場合の課題を示す。
【図３】本発明の第１実施形態に係る単結晶引き上げ装置の断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る単結晶引き上げ装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
なお、図１に示す単結晶引き上げ装置９と同じ構成については、説明を簡略にする。
【００２２】
〔単結晶引き上げ装置の構成〕
図３に示すように、単結晶引き上げ装置１の引き上げ装置本体２は、チャンバ２１と、坩堝２２と、加熱部２３と、断熱筒２４と、熱遮蔽体２５と、水冷体２６と、筒状部材２７とを備えている。
坩堝２２は、所定の速度で昇降するとともに、その下端に接続された支持軸２２Ａを中心にして回転する。
熱遮蔽体２５は、円筒状の本体部２５Ａと、当該本体部２５Ａの下端から内側に鍔状に突出する突出部２５Ｂとを備えている。突出部２５Ｂは、加熱部２３の上端よりも低い位置に設けられている。突出部２５Ｂは、水冷体２６の下面とシリコン融液Ｍとの間に位置するように設けられ、シリコン融液Ｍからの熱が水冷体２６の下面に到達することを抑制する。
【００２３】
筒状部材２７は、水冷体２６の内側においてシリコン単結晶を囲むように設けられ、その上端で不活性ガスＧ１を当該筒状部材２７の内側を通る内側流通ガスＧ１１と外側を通る外側流通ガスＧ１２とに分離する。筒状部材２７は、黒鉛材またはＳｉＣコートが施された黒鉛材で形成されることが好ましい。なお、筒状部材２７は、黒鉛材の間に断熱材を設けた三層構造であってもよいし、二層または四層以上の構造であってもよい。
筒状部材２７は、その外径がプルチャンバ２１Ｂの内径の０．５倍以上０．９５倍以下の円筒状に形成されていることが好ましい。０．５倍以上にすることで、筒状部材２７の外周と熱遮蔽体２５の突出部２５Ｂとの間のガス流速が速くなり、上部へのガスの逆流を防ぐことができる。また、０．９５倍以下にすることで、筒状部材２７がプルチャンバ２１Ｂ内部を容易に通過することができる。
筒状部材２７は、その上端がプルチャンバ２１Ｂ内（メインチャンバ２１Ａ上面の開口部の下端２５Ｄよりも上側）に位置し、プルチャンバ２１Ｂの内周面との間に外側流通ガスＧ１２が通る第１外側ガス流路２１Ｅが形成されるように設けられている。筒状部材２７は、その下端が突出部２５Ｂの上端２５Ｃと下端２５Ｄとの間に位置し、かつ、突出部２５Ｂの先端との間に外側流通ガスＧ１２が通る第２外側ガス流路２１Ｆが形成されるように設けられている。
筒状部材２７は、種子結晶を昇降させる図示しない引き上げケーブルにより、メインチャンバ２１Ａの外部に搬出される。
【００２４】
〔シリコン単結晶の製造方法〕
次に、単結晶引き上げ装置１を用いたシリコン単結晶の製造方法について説明する。
シリコン単結晶を製造するに際し、坩堝２２内のシリコンＳの溶融工程を行う。この工程では、引き上げケーブルを用いて筒状部材２７をメインチャンバ２１Ａ内に搬入し、図３に示すように、シリコンＳが収容された坩堝２２上に位置させる。その後、水冷体２６を冷却するとともに、メインチャンバ２１Ａの上方から下方に向けて不活性ガスＧ１を流通させ、加熱部２３で坩堝２２を加熱する。不活性ガスＧ１の流量は、１００Ｌ／ｍｉｎ以上６００Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。以上の処理により、減圧された不活性雰囲気でのシリコンＳの溶融が開始される。
【００２５】
このとき、シリコン融液Ｍ、加熱部２３から熱Ｈ１，Ｈ２が放射されるが、この熱Ｈ１，Ｈ２が水冷体２６で吸熱されることを筒状部材２７が抑制する。
また、筒状部材２７を設けない場合、図３に二点鎖線で示すように、シリコン融液Ｍからの熱Ｈ３がメインチャンバ２１Ａの上面部と水冷体２６との間を通過してメインチャンバ２１Ａの内壁上端側に到達する。この内壁上端側には断熱筒２４が設けられていないため熱Ｈ３が吸熱されてしまうが、この吸熱を筒状部材２７が抑制する。
【００２６】
また、不活性ガスＧ１は、筒状部材２７の上端により内側流通ガスＧ１１と外側流通ガスＧ１２とに分離される。内側流通ガスＧ１１は、筒状部材２７の内側を通ってシリコンＳやシリコン融液Ｍの表面に到達し、この表面に沿って坩堝２２の外側に導かれ、そのほとんどがシリコン融液Ｍからの蒸発ガスとともに、坩堝２２の側面と加熱部２３との隙間を介してガス排気口２１Ｃから排出される。このとき、内側流通ガスＧ１１の一部が加熱部２３に衝突し、二点鎖線で示すように、坩堝２２の内側に向かう逆流ガスＧ２となる可能性がある。しかし、第２外側ガス流路２１Ｆを通った外側流通ガスＧ１２が内側流通ガスＧ１１により坩堝２２の外側に導かれ、この外側流通ガスＧ１２が逆流ガスＧ２を押し戻して坩堝２２と加熱部２３との隙間を介してガス排気口２１Ｃから排出する。
また、第２外側ガス流路２１Ｆが、その上側の流路よりも狭くなっているため、外側流通ガスＧ１２が第２外側ガス流路２１Ｆを通過するときに流速が速くなり、第２外側ガス流路２１Ｆが狭くなっていない場合と比べて逆流ガスＧ２を押し戻す力が大きくなる。
【００２７】
溶融工程が終了すると、引き上げケーブルを用いて筒状部材２７を上昇させ、その全体をプルチャンバ２１Ｂ内に収容することで、メインチャンバ２１Ａの外部に搬出する。
その後、必要に応じて、シリコン単結晶の抵抗率調整のためにシリコン融液Ｍにドーパントを添加した後、引き上げケーブルを下降させることで種子結晶をシリコン融液Ｍに接触させ、引き上げケーブルを適宜回転させながら引き上げるとともに、坩堝２２を適宜回転させながら上昇させることで、シリコン単結晶を引き上げる（育成工程）。
【００２８】
〔第１実施形態の作用効果〕
上述したような第１実施形態では、水冷体２６の内側に筒状部材２７を設けることで、シリコン融液Ｍ、加熱部２３からの熱Ｈ１，Ｈ２が水冷体２６で吸熱されることを抑制することができ、シリコン溶融時の消費電力量を削減できる。また、筒状部材２７で生成した内側流通ガスＧ１１をシリコン融液Ｍからの蒸発ガスとともに、ガス排気口２１Ｃから排出するとともに、内側流通ガスＧ１１の一部である逆流ガスＧ２を外側流通ガスＧ１２で押し戻してガス排気口２１Ｃから排出するため、蒸発ガス中の粒子やチャンバ内のパーティクルがシリコン融液Ｍに入ることを抑制でき、シリコン単結晶の単結晶化が阻害されることを抑制できる。
【００２９】
特に、シリコン融液Ｍからの熱Ｈ３がメインチャンバ２１Ａの内壁上端側で吸熱されることも筒状部材２７で抑制することができ、シリコン溶融時の消費電力量をさらに削減できる。
また、第２外側ガス流路２１Ｆで外側流通ガスＧ１２の流速を速くすることで、逆流ガスＧ２を押し戻す力を大きくすることができ、蒸発ガス中の粒子やパーティクルがシリコン融液Ｍに入る可能性をより低減できる。
さらに、筒状部材２７をメインチャンバ２１Ａ外部に搬出することができ、シリコン単結晶の育成を従来と同じ条件で行うことができる。
【００３０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。
図４に示すように、第１実施形態の単結晶引き上げ装置１と第２実施形態の単結晶引き上げ装置１Ａとの相違点は、チャンバ２１に上側冷却部としてのドローチューブ２８が設けられたことと、このドローチューブ２８の設置に伴い筒状部材２７の形状を変えたことである。
【００３１】
ドローチューブ２８は、メインチャンバ２１Ａ内における水冷体２６の上方に設けられている。ドローチューブ２８は、シリコン単結晶を囲む筒状に形成され、水冷体２６と同様に、内部を流通する冷却水などの冷媒によりシリコン単結晶の冷却を促進するとともに、プルチャンバ２１Ｂ内の不活性ガスＧ１を整流してメインチャンバ２１Ａ内に導く。ドローチューブ２８は、プルチャンバ２１Ｂに連結されているが、メインチャンバ２１Ａの上面部に連結されてもよい。
【００３２】
筒状部材２７Ａは、その外径がドローチューブ２８の内径の０．５倍以上０．９５倍以下の円筒状に形成され、その上端で不活性ガスＧ１を内側流通ガスＧ１１と外側流通ガスＧ１２とに分離する。
筒状部材２７Ａは、その上端がドローチューブ２８内に位置し、かつ、ドローチューブ２８の内周面との間に第１外側ガス流路２１Ｅが形成されるように設けられている。また、筒状部材２７Ａは、その下端が突出部２５Ｂの上端２５Ｃと下端２５Ｄとの間に位置し、第２外側ガス流路２１Ｆが形成されるように設けられている。さらに、筒状部材２７Ａは、引き上げケーブルにより、メインチャンバ２１Ａの外部に搬出可能に設けられている。
【００３３】
このような単結晶引き上げ装置１Ａにおいても、第１実施形態の単結晶引き上げ装置１と同様に、熱Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の水冷体２６やメインチャンバ２１Ａの内壁上端側での吸熱が抑制され、シリコン溶融時の消費電力量を削減できるとともに、蒸発ガス中の粒子やチャンバ内のパーティクルがシリコン融液Ｍに入ることを抑制でき、シリコン単結晶の単結晶化が阻害されることを抑制できる。
【００３４】
［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
例えば、熱Ｈ１，Ｈ２が水冷体２６で吸熱されることを抑制でき、かつ、不活性ガスＧ１を内側流通ガスＧ１１と外側流通ガスＧ１２とに分離可能できれば、筒状部材２７，２７Ａの上端をプルチャンバ２１Ｂ、ドローチューブ２８の下端よりも下側に位置させてもよい。
熱Ｈ１，Ｈ２が水冷体２６で吸熱されることを抑制できれば、筒状部材２７，２７Ａの下端を突出部２５Ｂの上端２５Ｃよりも上側に位置させてもよい。
不活性ガスＧ１を内側流通ガスＧ１１と外側流通ガスＧ１２とに分離できれば、筒状部材２７，２７Ａの外径をプルチャンバ２１Ｂ、ドローチューブ２８の内径より大きくし、育成工程時にもメインチャンバ２１Ａ内に位置させてもよい。
内側流通ガスＧ１１と外側流通ガスＧ１２とを熱遮蔽体２５の熱遮蔽体２５の下方まで導ければ、筒状部材２７，２７Ａをメインチャンバ２１Ａやプルチャンバ２１Ｂに固定してもよい。
筒状部材２７，２７Ａは、円筒状に限らず、円錐台筒状、角筒状であってもよい。
本発明をＳｉＣ、ＧａＡＳ、サファイアなどの単結晶を製造する装置に適用してもよい。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明を実施例および比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３６】
〔実施例〕
まず、図４に示すような単結晶引き上げ装置１Ａを準備した。坩堝２２の上端開口部の直径は８１０ｍｍ、熱遮蔽体２５下端の開口径（突出部２５Ｂの先端で囲まれる円形領域（以下、「熱遮蔽体２５下端の開口部」という）の直径）は４００ｍｍ、筒状部材２７Ａの内径、外径はそれぞれ３１０ｍｍ、３２４ｍｍ、ドローチューブ２８の内径は４００ｍｍであった。また、筒状部材２７Ａの上端をドローチューブ２８内に位置させ、下端を突出部２５Ｂの上端２５Ｃと下端２５Ｄとの間に位置させた。
そして、筒状部材２７Ａを用いたシリコンＳの溶融工程、筒状部材２７Ａをチャンバ２１外部に搬出する工程、直胴部の直径および長さがそれぞれ３１０ｍｍ、２０００ｍｍのシリコン単結晶の育成工程を行い、融解工程時の加熱部２３の消費電力量（（融解工程時の加熱部２３の平均電力）×（加熱開始からシリコンＳの融解が完了するまでの時間）と、シリコン単結晶の有転位化の発生状況とを調べた。なお、不活性ガスＧ１の流量は、２００Ｌ／ｍｉｎとした。
【００３７】
〔比較例〕
図２（Ａ）に示すような、下面の直径が３１０ｍｍの蓋体を準備し、この蓋体を筒状部材２７Ａの代わりに熱遮蔽体２５下端の開口部内中央に位置させた溶融工程、蓋体をチャンバ２１外部に搬出する工程、実施例と同じ育成工程を行い、融解工程時の消費電力量と、シリコン単結晶の有転位化の発生状況とを調べた。
【００３８】
〔参考例〕
単結晶引き上げ装置１Ａに、筒状部材２７Ａおよび蓋体のいずれも配置しないで、溶融工程、育成工程を行い、融解工程時の消費電力量を調べた。なお、参考例のシリコン単結晶の製造条件は、一般的に行われている条件である。
【００３９】
〔評価〕
実施例、比較例、参考例の融解工程時の消費電力量と、参考例以外のシリコン単結晶の有転位化の発生状況とを表１に示す。
消費電力量については、比較例とほぼ同水準であり、参考例と比べて融解工程時の消費電力量を削減できることがわかった。このことから、筒状部材２７Ａは、シリコン融液Ｍ、加熱部２３からの熱Ｈ１，Ｈ２が水冷体２６で吸熱されることを抑制できると考えられる。
また、比較例ではシリコン単結晶に有転位化が発生したが、実施例では発生しなかった。このことから、筒状部材２７Ａが不活性ガスＧ１を内側流通ガスＧ１１と外側流通ガスＧ１２とに分離することにより、蒸発ガス中の粒子やチャンバ２１内のパーティクルがシリコン融液Ｍに入ることを抑制し、その結果、シリコン単結晶の有転位化を抑制できると考えられる。
【００４０】
【表１】
2018035003.tif 000003
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ…単結晶引き上げ装置、２１…チャンバ、２１Ａ…メインチャンバ、２１Ｂ…プルチャンバ、２１Ｅ…第１外側ガス流路、２１Ｆ…第２外側ガス流路、２２…坩堝、２３…加熱部、２５…熱遮蔽体、２５Ｂ…突出部、２５Ｃ…上端、２５Ｄ…下端、２６…水冷体（冷却部）、２７，２７Ａ…筒状部材、２８…ドローチューブ（上側冷却部）、Ｇ１…不活性ガス、Ｇ１１…内側流通ガス、Ｇ１２…外側流通ガス、Ｍ…シリコン融液（融液）、Ｓ…シリコン（原料）。
【図１】
2018035003.tif 000004
【図２】
2018035003.tif 000005
【図３】
2018035003.tif 000006
【図４】
2018035003.tif 000007