(57)【要約】【課題】融解状態にある結晶化材料におけるマランゴニ対流を定常対流状態に制御し、成長縞を生じない良好な結晶化を可能とする。【解決手段】融解状態でのプラントル数が５以上の結晶化材料１０を、第１の加熱手段１６により全周加熱して融解領域１０Ｂを形成し、融解状態において第２の加熱手段１８により全周加熱し、加熱領域を結晶化材料１０に対して相対的に結晶化材料の長手方向へ変位させ、第１の加熱手段１６による加熱を、融解領域１０Ｂのマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対し、Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２を満足するように行い、第２の加熱手段１８による加熱の制御により、融解領域１０Ｂにおけるマランゴニ対流を定常対流状態に制御しつつ結晶化を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の結晶化材料の長手方向を上下方向とし、長手方向の一端部を種結晶に接触させた状態で接触部を加熱して上記結晶化材料を融解し、加熱部位を長手方向他端部側へ相対的に漸次変位させ、上記結晶化材料からより高品位の結晶を製造する結晶化方法であって、
棒状の結晶化材料として融解状態でのプラントル数が５以上のものを用い、結晶化材料の長手方向に直交する面において、上記結晶化材料を第１の加熱手段により全周加熱して加熱部を融解させて融解領域を形成し、
上記第１の加熱手段により加熱されて融解状態にある上記結晶化材料を、上記第１の加熱手段による加熱位置よりも重力方向下側の長手方向に直交する面において、第２の加熱手段により全周加熱し、
上記第１、第２の加熱手段による加熱領域を、上記結晶化材料に対して相対的に上記長手方向へ変位させ、
上記第１の加熱手段による上記結晶化材料の加熱を、上記融解領域におけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、
Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２
なる条件を満足するように行い、
上記第２の加熱手段による加熱の制御により、上記融解領域におけるマランゴニ対流を定常対流状態に制御しつつ、結晶化を行うことを特徴とする結晶化方法。
【請求項２】
請求項１記載の結晶化方法において、
第２の加熱手段による加熱領域を、結晶化材料に対して製造結晶側から原材料側へ相対的に変位させることを特徴とする結晶化方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の結晶化方法において、
種結晶を結晶化材料の単結晶とし、上記結晶化材料を単結晶化することを特徴とする結晶化方法。
【請求項４】
請求項１または２または３記載の結晶化方法を実施するための装置であって、
融解状態におけるプラントル数が５以上である棒状の結晶化材料を、長手方向を上下方向として保持する保持手段と、
この保持手段に保持された上記結晶化材料を、長手方向に直交する面において全周加熱して融解させ、融解領域を形成する第１の加熱手段と、
この第１の加熱手段による加熱領域よりも重力方向下側に設けられ、上記第１の加熱手段による加熱により形成された融解領域に対して制御用の全周加熱を行う第２の加熱手段と、
上記第１および第２の加熱手段に対して上記結晶化材料の融解領域が、上記結晶化材料の長手方向へ相対的に変位するように、上記第１、第２の加熱手段および上記結晶化材料の位置関係を相対的に変位させる変位手段と、
上記第１の加熱手段による全周加熱を、上記融解領域におけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、
Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２
なる条件を満足するように制御するとともに、上記第２の加熱手段による制御用の全周加熱を、上記第１の加熱手段による融解領域におけるマランゴニ対流が定常対流状態となるように制御する加熱制御手段とを有する結晶化装置。
【請求項５】
請求項４記載の結晶化装置において、
変位手段が、第１、第２の加熱手段による加熱領域を、結晶化材料に対して製造結晶側から原材料側へ相対的に変位させることを特徴とする結晶化装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の結晶化装置において、
第１、第２の加熱手段のうち、少なくとも第１の加熱手段は集光加熱方式のものであることを特徴とする結晶化装置。
【請求項７】
請求項４または５記載の結晶化装置において、
第１、第２の加熱手段のうち、少なくとも第２の加熱手段は、融解領域に近接して、融解領域を囲繞するリング状の抵抗加熱手段であることを特徴とする結晶化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は結晶化方法および結晶化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料を加熱して融解状態とした後、冷却固化することにより結晶化を図ることが行われているが、融解状態において「振動マランゴニ対流」が励起されると、融解状態と固化状態との境界面において温度変動が生じ、得られる結晶に「成長縞」と呼ばれる組成の不均一が生じ、特に単結晶の作製において大きな問題となる。
【０００３】
結晶化において、融解状態の結晶化材料に高周波電磁力を作用させてマランゴニ対流を抑制する方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、チョクラルスキー法において、融液をとりまく雰囲気を構成する成分中、例えば、酸素分圧を制御して、表面酸素分圧を高圧に変化させ、融液表面におけるマランゴニ対流の強さを低減することが知られている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３５３９３
【特許文献２】特開２０００−３３５９９５
【非特許文献１】液柱内温度差マランゴニ対流の振動流に対する全周加熱制御                    日本流体力学会会誌「ながれ」２４巻別冊                    日本流体力学会年会２００５講演論文集ＡＭ０５−１０−００８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、結晶化方法あるいは結晶化装置において、融解状態にある結晶化材料のマランゴニ対流を定常対流状態に制御し、結晶化材料の良好な結晶化を可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の結晶化方法は「棒状の結晶化材料の長手方向を上下方向とし、長手方向一端部を種結晶に接触させた状態で接触部を加熱して結晶化材料を融解し、加熱部位を長手方向他端部側へ向かって相対的に漸次変位させ、結晶化材料からより高品位の結晶を製造する結晶化方法」である。この結晶化方法は、結晶化材料を多結晶化する場合にも適用できることは勿論であるが、特に「結晶化材料を単結晶化」する場合に極めて有効である。
【０００８】
結晶化は上記の如く「結晶化材料からより高品位の結晶を製造する」ための結晶化であるから、結晶化材料そのものも「ある程度結晶化しており、これをさらに高品位の結晶に結晶化することができるもの」であることができる。
【０００９】
上記「加熱部位を長手方向他端部側へ向かって相対的に漸次変位させ」るとは、結晶化材料から見て加熱部位が上下方向の一端部側（種結晶と接触する側）から他端部側へ変位することを意味する。加熱部位と結晶化材料の変位は、上下方向において相対的であるので、加熱部位を変位させるのに、結晶化材料を固定して加熱部位を変位させてもよいし、逆に、加熱部位を空間に固定して、結晶化材料を変位させてもよく、加熱部位・結晶化材料の双方を上下方向へ相対速度を持って変位させてもよい。
【００１０】
請求項１記載の結晶化方法は以下の点を特徴とする。  
即ち、棒状の結晶化材料として「融解状態でのプラントル数が５以上のもの」を用い、結晶化材料の長手方向に直交する面において、結晶化材料を第１の加熱手段により全周加熱して加熱部を融解させて融解領域を形成する。  
加熱部位と結晶化材料の相対的な変位により、加熱部位が結晶化材料に対してその長手方向へ変位すると、融解領域の上下には「融解領域を挟んで固相領域が存在」する。これらの固相領域の一方は「融解前の固相領域」であり他方は「融解後の固相領域」である。即ち、結晶化材料は、融解前の固装領域から融解されて融解領域を経、融解後の固相領域へと変化する。この融解後の固相領域は「結晶化された状態の固相領域」である。
【００１１】
第１の加熱手段により加熱されて「融解状態にある結晶化材料」を、第１の加熱手段による加熱位置よりも「重力方向下側」の長手方向に直交する面において、第２の加熱手段により全周加熱する。即ち、第２の加熱手段は、第１の加熱手段より重力方向下側において「融解状態の結晶化材料」を全周加熱する。
【００１２】
第１、第２の加熱手段による加熱領域は、結晶化材料に対して相対的に長手方向へ変位させられる。この相対変位は、結晶化材料から見ると「種結晶と接触する側から反対側へ向かう変位」である。
【００１３】
第１の加熱手段による結晶化材料の加熱は、融解領域におけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、
Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２
なる条件を満足するように行う。
【００１４】
また、第２の加熱手段による加熱の制御により、第１の加熱手段による「融解領域」におけるマランゴニ対流を定常対流状態に制御しつつ結晶化を行う。
【００１５】
請求項１記載の結晶化方法において、第１、第２の加熱手段による加熱領域は「結晶化材料に対して製造結晶側（「より高品位に結晶化」した固相領域側）から原材料側（融解前の固相領域側）へ、相対的に変位させる」ことができる（請求項２）。
【００１６】
請求項１記載の結晶化方法は、前述の如く、種結晶として結晶化材料の多結晶を用い、結晶化材料を多結晶化することに適用することができるが、特に「種結晶を結晶化材料の単結晶」とし、結晶化材料を「単結晶として製造結晶化」する方法として好適である（請求項３）。
【００１７】
この発明の結晶化装置は「請求項１または２または３記載の結晶化方法を実施するための装置」であって、保持手段、第１、第２の加熱手段、変位手段および加熱制御手段を有する（請求項４）。  
「保持手段」は、棒状の結晶化材料を「長手方向を上下方向」として保持する手段である。棒状の結晶化材料は「融解状態におけるプラントル数が５以上」の材料である。
【００１８】
「第１の加熱手段」は、保持手段に保持された結晶化材料を、長手方向に直交する面において全周加熱して融解させ、融解領域を形成する。  
「第２の加熱手段」は、第１の加熱手段による加熱領域と結晶化材料の重力方向下側の固相領域との間に設けられ、第１の加熱手段による加熱により形成された融解領域に対して制御用の全周加熱を行う。
【００１９】
「変位手段」は、第１および第２の加熱手段に対して「結晶化材料の融解領域が、結晶化材料の長手方向へ相対的に変位する」ように、第１、第２の加熱手段および結晶化材料の位置関係を相対的に変位させる手段である。
【００２０】
「加熱制御手段」は、第１、第２の加熱手段による加熱を制御する手段であるが、第１の加熱手段による全周加熱は「融解領域におけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、
Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２
なる条件を満足する」ように制御され、第２の加熱手段の全周加熱は「第１の加熱手段による融解領域におけるマランゴニ対流が定常対流状態となる」ように制御される。
【００２１】
請求項４記載の結晶化装置における「変位手段」は、第１、第２の加熱手段による加熱領域を、結晶化材料に対して、製造結晶側（「より高品位に結晶化」した固相領域側）から原材料側（融解前の固相領域側）へ相対的に変位させるものであることができる（請求項５）。
【００２２】
上記「全周加熱」は、結晶化材料の長手方向である上下方向に直交する面を考えるとき、この面と結晶化材料との交わる部分を「一巡りする様に加熱する」ことを意味する。  
全周加熱を行う加熱手段としては種々のものが可能であるが、第１、第２の加熱手段のうち、少なくとも第１の加熱手段を「集光加熱方式のもの」とすることができる（請求項６）。また、第１、第２の加熱手段のうち少なくとも第２の加熱手段を「融解領域に近接して、融解領域を囲繞するリング状の抵抗加熱手段」とすることができる（請求項７）。
【００２３】
若干説明を補足すると、プラントル数：Ｐｒは、液体（説明中の例では「融解状態にある結晶化材料」の粘性率：η、定圧比熱：Ｃｐ、熱伝導度：ｋにより「ηＣｐ／ｋ」で定義される無次元数であり、粘性率：η、定圧比熱：Ｃｐが大きいほど、また、熱伝導度：ｋが小さいほどプラントル数は大きい。
【００２４】
この発明の結晶化方法・装置において結晶化の対象となる結晶化材料は、融解状態でのプラントル数：Ｐｒが５以上のものであるが、プラントル数：Ｐｒが５以上の結晶化材料では「マランゴニ対流に伴う融解液の温度分布の変化が、マランゴニ対流に伴う融解液の流れと略同一」となる。
【００２５】
結晶化材料は「融解状態でのプラントル数が５以上」のものであれば特に制限がない。「融解状態でのプラントル数」の上限値には特に制限がないが、実用上の見地からして１００〜２００程度を見込むことができる。
【００２６】
この発明の結晶化方法・結晶化装置は、酸化物結晶の結晶化、例えば、Ｂｉ12ＳｉＯ20（Ｐｒ＝２６）、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12（Ｐｒ＝３０）、Ｙ2ＢａＣｕＯ5（Ｐｒ＝１０．５）、ＮａＮＯ3（Ｐｒ＝9）、ＹＡＧ（Ｐｒ＝９．３）等の結晶化に有効である。これらは半導体素子の材料として単結晶化に適したものである。
【００２７】
「マランゴニ対流」は主として表面張力を駆動力とする対流であり、その挙動はマランゴニ数と呼ばれる無次元数の大小により「定常対流状態」、「振動対流状態」、「乱流状態」に分けることができる。
【００２８】
「マランゴニ数」は、高さ：Ｈの液柱について、表面張力温度係数：σＴ、液柱の高さ方向両端面での温度差：ΔＴ、液柱を構成する液の密度：ρ、動粘性係数：ν、温度拡散係数：κを用いて、
Ｍａ＝σＴ・ΔＴ・Ｈ／（ρνκ）＝｛σＴ・ΔＴ・Ｈ／（ρν2）｝（ν／κ）
＝Ｒｅ（σ）・Ｐｒ                                    （式１）
で定義される。最右辺における「Ｐｒ」はプラントル数であり、「Ｒｅ（σ）」はマランゴニレイノルズ数と呼ばれる。
【００２９】
マランゴニ数：Ｍａの定義式における分子を与える「σＴ・ΔＴ・Ｈ」は、高さ：Ｈの液柱の上下端面間に温度差：ΔＴがあるとき、高さ：Ｈの液柱の、柱面の上下部分に作用する表面張力の差であり、この表面張力差が駆動力となってマランゴニ対流が発生する。
【００３０】
マランゴニ数：Ｍａが小さい状態では、マランゴニ対流は「定常対流状態」にあり、対流の状態は時間的に変化しない。マランゴニ数が増加すると、マランゴニ対流は「振動対流状態」に遷移し、対流状態が時間とともに周期的に変動する。マランゴニ対流が「定常対流状態から振動対流状態」へ遷移するときのマランゴニ数をこの明細書中において「振動臨界マランゴニ数」と呼び「Ｍａｃｒ１」で表す。
【００３１】
マランゴニ数：Ｍａがさらに大きくなるとマランゴニ対流は「乱流状態」へ遷移し、対流は極めて複雑なものとなる。  
マランゴニ対流が「振動対流状態から乱流状態」へ遷移するときのマランゴニ数をこの明細書中において「乱流臨界マランゴニ数」と呼び「Ｍａｃｒ２」で表す。
【００３２】
また、マランゴニ数：Ｍａと振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１とにより、定義式：
ε＝（Ｍａ−Ｍａｃｒ１）／Ｍａｃｒ１
により定義される「ε」は、マランゴニ数：Ｍａの「振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１からのずれを振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１により規格化した量」である。
【００３３】
マランゴニ数は無次元量であり、それ自体が液柱の形状（高さ：Ｈ）や物性（σＴ、ρ、ν、κ）、温度差：ΔＴを反映している。従って、融解状態における振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１や上記「ε」が同じであれば、異なる結晶化材料であっても「マランゴニ対流の遷移の振る舞い」は同一であり、この発明は、このように「同じ振る舞いをする結晶化材料」の結晶化に適用可能である。
【００３４】
「棒状の結晶化材料の長手方向を上下方向とし、長手方向一端部を種結晶に接触させた状態で接触部を加熱して結晶化材料を融解し、加熱部位を長手方向他端部へ向かって相対的に漸次変位させ、結晶化材料を結晶化する結晶化方法」にあっては、結晶化材料の長手方向である上下方向において、加熱により融解状態となっている部分の上下に固相領域があり、固相領域の一方は「融解状態から冷却固化した固化領域」であり、この固化領域は（より高品位に）結晶化されている。
【００３５】
このように固化領域に接して融解領域があり、この融解領域にはマランゴニ対流が存在する。融解領域にマランゴニ対流が存在しても、マランゴニ対流が「定常対流状態」にあれば、固化領域と融解領域の境界面（「固液境界面」）における「融解した結晶化材料の流れ」は時間的に変化しないので結晶化に影響せず、結晶化は良好に進行する。
【００３６】
しかしながら、マランゴニ対流が振動対流状態になると、固液境界面での「融解した結晶化材料の流れ」が時間と共に変動するので、結晶化した固相領域には前述の「成長縞」が生じる。また、マランゴニ対流が乱流状態になると、固液境界面での「融解した結晶化材料の流れ」が時間と共に複雑に変動するので良好な結晶化は望むべくもない。
【００３７】
従って、マランゴニ対流の存在に拘わらず「結晶化を良好に行う」ためには、マランゴニ対流を「定常対流状態に維持する」ことが重要である。  
発明者らは、所謂「ハーフゾーン法」を基に研究を重ねた結果「上下方向に温度差を与えられた液柱に対して、制御用の全周加熱を行うことにより、振動対流状態にあるマランゴニ対流を定常対流状態に制御できる」との知見を得た（非特許文献３）。
【００３８】
この発明は、かかる知見に基づいている。  
即ち「第１の加熱手段による結晶化材料の加熱を、融解領域におけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２なる条件を満足するように行う」ことは、第１の加熱手段による加熱の結果として生じるマランゴニ対流が「振動対流状態」となる条件である。
【００３９】
そして、第２の加熱手段による加熱は「第１の加熱手段による融解領域におけるマランゴニ対流を定常対流状態に制御する」ように行われるのである。
【００４０】
第１の加熱手段による加熱を制御することにより「融解領域におけるマランゴニ対流が定常対流状態となるようにする」ことも考えられるが、第１の加熱手段は結晶化材料を融解させるために非常に大きな熱量を必要とし、これを制御して、マランゴニ対流を定常対流状態とすることは必ずしも容易ではない。
【００４１】
これに対し、この発明におけるように第２の加熱手段を用いる制御は容易でありしかも確実である。融解領域でのマランゴニ対流が定常対流状態に制御される結果、固液境界面でのマランゴニ対流が時間的に変化しないので「成長縞」の発生を有効に抑制できる。
【発明の効果】
【００４２】
このように、この発明によれば、第１の加熱手段による加熱で結晶化材料の融解領域に振動対流状態のマランゴニ流を発生させ、これを第２の加熱手段による加熱制御で定常対流状態に抑制するので、良好な結晶化、特に良好な単結晶化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
図１（ａ）は、結晶化装置の実施の１形態を模式的な説明図として示している。  
図１（ａ）に示す結晶化装置は「フローティングゾーン法による単結晶化装置」を基本とするものである。図中において、符号１０は単結晶化されるべき結晶化材料を示す。結晶化材料１０は「溶融状態におけるプラントル数が５以上」のものであり、形態としては棒状である。
【００４４】
「溶融状態でプラントル数が５以上である結晶化材料」は、例えば、前述のＢｉ12ＳｉＯ20（Ｐｒ＝２６）、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12（Ｐｒ＝３０）、Ｙ2ＢａＣｕＯ5（Ｐｒ＝１０．５）、ＮａＮＯ3（Ｐｒ＝9）、ＹＡＧ（Ｐｒ＝９．３）等であり、これらは半導体素子の材料として単結晶化に適したものである。
【００４５】
図１（ａ）において、符号１２Ａ、１２Ｂは「保持手段」を構成し、棒状の結晶化材料１０の長手方向を上下方向として保持する。保持手段１２Ａは結晶化材料１０の下端部を保持するが、保持される結晶化材料１０の下端部は「結晶化材料１０と同材料」による単結晶の種結晶１４に接触している。
【００４６】
符号１６は第１の加熱手段、符号１８は第２の加熱手段を示し、符号２０は変位手段、符号２２は制御手段を示す。第１、第２の加熱手段１６、１８は「装置空間に対して位置固定的」であり変位しない。変位手段２０は保持手段１２Ａ、１２Ｂに保持された結晶化材料１０をその長手方向である上下方向に変位させる手段であり、制御手段２２の制御を受ける。制御手段２２はコンピュータ等で構成される。結晶化を行うに際して、変位手段２０は結晶化材料１０を、図１（ａ）の下方へ向かって１分間に数ｍｍ〜数１０ｍｍの速度で変位させる。
【００４７】
第１の加熱手段１６、第２の加熱手段１８は何れも「抵抗加熱式のリング状ヒータ」で結晶化材料１０を囲繞し、結晶化材料１０の長手方向に直交する面において結晶化材料１０を全周加熱する。即ち、抵抗加熱式のリング状ヒータは、リング面を水平にし、結晶化材料１０に貫通されて結晶化材料１０の全周加熱を行う。第１、第２の加熱手段１６、１８共に制御手段２２の制御を受ける。即ち、制御手段２２は「加熱制御手段」でもある。
【００４８】
第１の加熱手段１６は結晶化材料１０を全周加熱して、加熱部近傍における結晶化材料を融解させる。第２の加熱手段１８は、第１の加熱手段１６による加熱により形成された融解領域に対して「制御用の全周加熱」を行う。第１、第２の加熱手段１６、１８による加熱は何れも、加熱量は制御されるが「連続加熱」である。また、融解領域に振動電磁界が作用しないように、第１、第２の加熱手段１６、１８による加熱は何れも「直流による抵抗加熱」である。
【００４９】
図１（ｂ）は、図１（ａ）における第１、第２の加熱手段１６、１８の近傍の部分を説明図として拡大して描いている。  
符号１０Ａおよび符号１０Ｃは固相領域を示し、符号１０Ｂは融解領域を示す。結晶化材料１０は変位手段２０により下方へ向かって変位しつつ、第１の加熱手段１６による加熱により融解されて融解領域を構成した後、冷却固化して固化領域を形成する。
【００５０】
図１（ｂ）の状態に即して言えば、固相領域１０Ａでは結晶化材料１０は融解しておらず、組成的にはまだ単結晶化されていない。融解領域１０Ｂでは結晶化材料１０は加熱により融解して液相となっており、第１の加熱手段１６による加熱領域が、結晶化材料１０に対して相対的に上方へ変位することにより加熱領域を脱し、冷却して固相領域１０Ｃとなる。即ち、固相領域１０Ｃは「融解後の固相領域」で前述の固化領域であり、この部分では結晶化材料１０は単結晶化されている。
【００５１】
融解領域１０Ｂは、第１の加熱手段１６による加熱により結晶化材料１０が融解している領域である。融解領域１０Ｂでは結晶化材料は液相で「液柱」をなしているが、液柱表面での表面張力が「液柱径を絞る」ように作用するので、融解領域１０Ｂの液柱径は図の如く、上下方向中央部が他の部分よりも若干細くなる。
【００５２】
第１の加熱手段１６による加熱は「融解領域１０Ｂにおけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、
Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２
なる条件を満足する」ように制御手段２２により制御される。従って、融解領域１０Ｂにおいて「乱流状態のマランゴニ対流」は発生せず、第１の加熱手段１６による融解状態で発生するのは「振動対流状態にあるマランゴニ対流」である。そして、この振動対流状態のマランゴニ対流は第２の加熱手段１８による制御用の全周加熱により抑制される。
【００５３】
なお、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１と乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２との間の「振動対流状態のマランゴニ対流」が存在する範囲は、比較的温度領域が広いので、第１の加熱手段１６による全周加熱を上記の如く制御することは容易である。
【００５４】
単結晶化は、融解領域１０Ｂと融解後の固相領域１０Ｃとの固液境界面で生じる。このとき、第２の加熱手段１８による制御用の全周加熱で「第１の加熱手段１６による融解領域１０Ｂにおいて、マランゴニ対流が定常対流状態となる」ようにする。この目的のために、第２の加熱手段１８の加熱量は加熱制御手段である制御手段２２により制御される。
【００５５】
このように、第２の加熱手段による全周加熱により「第１の加熱手段１６による融解領域」でのマランゴニ対流が定常対流状態となるので、上記固液境界面での液流は「時間的に変化しない状態」となるので、単結晶化された固相領域１０Ｃにおける「成長縞」の発生が有効に防止される。
【００５６】
上に、図１（ａ）、（ｂ）に即して説明した結晶化装置は、融解状態におけるプラントル数が５以上である棒状の結晶化材料１０を、長手方向を上下方向として保持する保持手段１２Ａ、１２Ｂと、この保持手段に保持された結晶化材料を、長手方向に直交する面において全周加熱して融解させ、融解領域１０Ｂを形成する第１の加熱手段１６と、この第１の加熱手段１６による加熱領域の重力方向下側に設けられ、第１の加熱手段１６による加熱により形成された融解領域１０Ｂに対して制御用の全周加熱を行う第２の加熱手段１８と、第１および第２の加熱手段１６、１８に対して結晶化材料１０の融解領域１０Ｂが、結晶化材料１０の長手方向へ相対的に変位するように、第１、第２の加熱手段１６、１８および結晶化材料１０の位置関係を相対的に変位させる変位手段２０と、第１の加熱手段１６による全周加熱を、融解領域１０Ｂにおけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、
Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２
なる条件を満足するように制御するとともに、第２の加熱手段１８による制御用の全周加熱を、第１の加熱手段１６による融解領域１０Ｂにおけるマランゴニ対流が定常対流状態となるように制御する加熱制御手段２２とを有するものである（請求項４）。
【００５７】
また、変位手段２０が、第１、第２の加熱手段１６、１８による加熱領域を、結晶化材料１０に対して製造結晶側から原材料側へ相対的に変位させ（請求項５）、第１、第２の加熱手段１６、１８とも、融解領域１０Ｂに近接して、融解領域１０Ｂを囲繞する「リング状の抵抗加熱手段」である（請求項７）。
【００５８】
また、図１（ａ）、（ｂ）に即して説明した結晶化装置によれば、棒状の結晶化材料１０の長手方向を上下方向とし、長手方向の一端部を種結晶１４に接触させた状態で接触部を加熱して結晶化材料１０を融解し、加熱部位を長手方向他端部側へ相対的に漸次変位させ、結晶化材料１０からより高品位の結晶を製造する結晶化方法であって、棒状の結晶化材料１０として融解状態でのプラントル数が５以上のものを用い、結晶化材料の長手方向に直交する面において、結晶化材料１０を第１の加熱手段１６により全周加熱して加熱部を融解させて融解領域１０Ｂを形成し、第１の加熱手段１６により加熱されて融解状態にある結晶化材料１０を、第１の加熱手段１６よりも重力方向下側の長手方向に直交する面において、第２の加熱手段１８により全周加熱し、第１、第２の加熱手段１６、１８による加熱領域を、結晶化材料に対して相対的に長手方向へ変位させ、第１の加熱手段１６による結晶化材料１０の加熱を、融解領域１０Ｂにおけるマランゴニ数：Ｍａが、振動臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ１、乱流臨界マランゴニ数：Ｍａｃｒ２に対して、
Ｍａｃｒ１≦Ｍａ≦Ｍａｃｒ２
なる条件を満足するように行い、第２の加熱手段１８による加熱の制御により、第１の加熱手段１６による融解領域１０Ｂにおけるマランゴニ対流を定常対流状態に制御しつつ、結晶化を行う結晶化方法（請求項１）が実施される。
【００５９】
また、この結晶化方法では、第１、第２の加熱手段１６、１８による加熱領域は、結晶化材料１０に対して製造結晶側から原材料側へ相対的に変位し（請求項２）、種結晶２２を結晶化材料１０と同材料の単結晶とし、結晶化材料１０を単結晶化する（請求項３）。
【００６０】
上には、全周加熱の手段として「抵抗加熱式のリング状ヒータ」を説明したが、全周加熱を行う第１、第２の加熱手段としては、これに限らず、請求項６記載のように「集光加熱方式」のものを用いることができる。このような集光加熱方式の加熱手段の１例を図１（ｃ）に示す。
【００６１】
図１（ｃ）において、符号１０は「棒状の結晶化材料」であって、例えば、図の下方へ移動させられる。符号３０は「加熱用熱源」である熱光源であり、符号３２は「楕円反射鏡」である。楕円反射鏡３２は、長軸を回転軸とする回転楕円面を内側面として有し、この内側面が反射面となっている。熱光源３０は「回転楕円面の一方の焦点位置」に配置される。一方、楕円反射鏡３２の他方の焦点位置を通る上下方向の貫通孔が穿設され、この貫通孔を結晶化材料１０が貫通して下方へ移動する。
【００６２】
熱光源３０は反射面をなす回転楕円面の一方の焦点位置に設けられているので、熱光源３０を発光させると、放射された光は回転楕円面により反射され、全ての反射光が「他方の焦点位置」に集光する。従って、この集光位置の部分に存在する結晶化材料部分１０Ｄは全周加熱されて融解状態となる。
【００６３】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）の状態を水平方向から見た状態を示している。前述のように、棒状の結晶化材料１０は図において下方ヘ移動しつつ第１、第２の加熱手段１６、１８による加熱部位を通過する。そして、加熱部位に至る前の固相領域１０Ａが加熱部位において融解されて融解領域１０Ｂとなり、加熱部位を抜けて冷却固化すると単結晶化された固相領域１０Ｃとなる。
【００６４】
このときに、第２の加熱手段１８による制御用の加熱でマランゴニ対流を定常対流状態に制御するのであるが、この制御は、第１の加熱手段１６による融解領域１０Ｂでの対流が対象となる。
【００６５】
そこで、図１（ｃ）に符号１００で示す「破線で囲った領域」をモデル化し、図２に示す如き実験装置を構築した。  
図２（ａ）は、実験装置を横方向から見た図である。  
図２（ａ）において、符号４０は上部ロッド、符号４２は下部ロッド、符号４４はリングヒータ、符号４６Ａ、４６Ｂは温度センサ、符号４８はＣＣＤカメラ、符号５０は液柱を示す。
【００６６】
上部ロッド４０は直径：５ｍｍで適宜の厚さを持つ「円板形状のサファイア板」を用い、その周囲に加熱用抵抗巻線４１を巻装して加熱するようにした。サファイアは熱伝導率が高いので、加熱用抵抗巻線４１による加熱により、短時間で容易に全体を均一に加熱することができる。また、サファイアは透明であるので、上部ロッド４０を介して液柱５０の様子をＣＣＤカメラ４８により観察できる。
【００６７】
下部ロッド４２は直径：５ｍｍで適宜の長さを持つ円板状のアルミニウムで構成され、上部ロッド４０と同軸、即ち、これらの中心軸（鉛直方向を向いている。）が互いに合致するようにして配置し「冷却ロッド」とした。
【００６８】
上部ロッド４０と下部ロッド４２との対向部の間隙を２．５ｍｍとし、この間隙部に、試験液による液柱５０を形成した。液柱５０は、実質的に上下ロッドの直径と同じく直径：５ｍｍを有し、柱面は自由液面であり表面張力により保たれている。
【００６９】
液柱のアスペクト比：Γを液柱高さ：ｈ、液柱半径：ｄにより、
Γ＝ｈ／ｄ
で定義すると、液柱５０のアスペクト比はΓ＝１（＝２．５／２．５）である。
【００７０】
図２（ｂ）は、上部ロッド４０と液柱５０との境界面より下の部分を上方から見た状態を示している。リングヒータ４４は、線径：２００μｍのニクロム線を直径：６ｍｍのリング状に加工したもので上・下ロッドと同軸に設けられる。従って、リングヒータ４４は、液柱５０の柱面に対して０．５ｍｍの間隔を保って液柱全周に近接する。従って、リングヒータ４４を発熱させることにより、液柱５０の均一な全周加熱を行うことができる。
【００７１】
温度センサ４６Ａ、４６Ｂは「定電流型冷線温度計用のセンサ」であって、受感部線径：２．５μｍ、受感部長さ：３００μｍの「ごく細い白金線のプローブ」を用い、受感部先端形状は滑らかに丸みを持たせ、受感部のみが液柱５０内に挿入される。２つの温度センサ４６Ａ、４６Ｂは、共に、下部ロッド４２の上端部から高さ：ｈ／４（＝０．６２５ｍｍ）の位置に挿入した。また、図２（ｂ）に示すように、温度センサ４６Ａ、４６Ｂは「液柱５０の軸に対してπ／４ラジアン（即ち４５度）を見込む」ように配置した。
【００７２】
上の説明から明らかなように、この実験装置において、上部ロッド４０と液柱５０の境界面は、図１（ｃ）との対応では、融解領域１０Ｂにおける第１の加熱手段１６の位置に相当する。下部ロッド４２と液柱５０との境界面は、融解領域１０Ｂと融解後の固相領域１０Ｃとの境界面に相当する。  
リングヒータ４４は第２の加熱手段１８に相当し、液柱５０は融解領域１０Ｂをなす結晶化材料の「第１の加熱手段より重力方向下側の部分」に相当する。また、図２に図示されていないが、上・下部ロッドのそれぞれに熱電対を設け。液柱５０の高さ方向に与えられる温度差：ΔＴを測定できるようになっている。
【００７３】
この実験装置を用いて、振動対流状態にあるマランゴニ対流が、リングヒータ４４による全周加熱により抑制される様子を調べた。実験の環境温度は２０℃（常温）である。
【００７４】
液柱の材料としては、プラントル数：Ｐｒ＝６８（２５℃）のシリコーンオイル（信越化学工業（株）製  商品名：ＫＦ−９６Ｌ）を用いた。このシリコーンオイルの動粘度係数は５ｃＳｔ（センチストークス）である。
【００７５】
このシリコーンオイルにより、上記のアスペクト比：Γ＝１の液柱５０を形成した場合の振動臨界マランゴニ数：Ｍｃｒ１＝２．６×１０４（常温）である。液柱５０をなすシリコーンオイルには、シリコーンオイルと略同密度のポリスチレン微粒子（粒径：１７μｍ）をトレーサ粒子として分散させ、シリコーンオイルの対流の様子を可視化できるようにした。
【００７６】
即ち、液柱５０の側方から照明光で液柱全体を照明し、トレーサ粒子による散乱光を、ＣＣＤカメラ４８により上部ロッド４０を介して上方から観察し、図２に図示されていない別のＣＣＤカメラにより液柱５０を側面側から観察した。
【００７７】
以下の説明において、液柱５０のマランゴニ数：Ｍａと、振動臨界マランゴニ数：Ｍｃｒ１とによる前述のパラメータ：ε＝（Ｍａ−Ｍａｃｒ１）／Ｍａｃｒ１を用いる。
【００７８】
まず、リングヒータ４４による制御用の加熱を行うことなく、加熱用抵抗巻線４１に直流電流を通じて上部ロッド４０を加熱し、上部ロッド４０と下部ロッド４２との間に温度差：ΔＴ＝４５℃を与えて液柱５０にマランゴニ対流を発現させた。このとき、パラメータ：ε＝０．４に調整した。
【００７９】
この状態におけるマランゴニ対流の状態をＣＣＤカメラ４８で観察すると、図３（ａ）に示す如くである。即ち、上方から観察される液柱５０の状態は、２つの領域５０１と５０２とに別れる。領域５０１は「トレーサ粒子が入り込まない領域」である。領域５０２は領域５０１を囲繞する領域である。リングヒータ４４による制御用の加熱を行わない状態で発生するマランゴニ対流は、これを上方から観察すると、図３（ａ）に示す如く、領域５０１は楕円形状をしており、この楕円形状が例えば矢印方向に回転する。
【００８０】
また、領域５０２では「図面に直交する流れ成分を持つ対流」が生じており、従って全体としては、円柱５０の周方向の流れと「図面に直交する流れ成分を持つ対流」とが混在する３次元的な対流となる。領域５０１の楕円形状は略一定形状を保って回転し、上記３次元的な対流は時間的な周期を持つ「振動対流状態」である。
【００８１】
このような振動対流状態において、リングヒータ４４を上・下ロッドの中間（ｈ＝１．２５ｍｍ）の位置に配置し、発熱させて制御用の全周加熱を行い、加熱量を調整し、ＣＣＤカメラ４８により観察される液柱５０の状態が、図３（ｂ）に示す状態になるようにした。
【００８２】
図３（ｂ）に示す状態では、トレーサ粒子の入り込まない領域５０１Ａは略円形状であって、その領域も、図３（ａ）に示す領域５０１よりも大きい。トレーサ粒子の入り込まない領域では対流は実質的に起きていない。また、領域５０１Ａを囲繞する領域５０２Ｂでは、図面に直交する方向の対流が存在するが、このときの対流の状態を、液柱５０の側面側から図示されないＣＣＤカメラで観察すると、図３（ｃ）に示す如くである。
【００８３】
図３（ｃ）において、符号４４Ａはリングヒータ４４による「全周加熱部」を示す。  
液柱５０の側面側から見た対流状態は、全周加熱部４４を境に上下２つの領域５００Ａ、５００Ｂに分かれ、これらの領域５００Ａ、５００Ｂにおいて、液柱の柱面近傍の領域にマランゴニ対流ＭＡ、ＭＢが生じており、液柱５０全体としてのマランゴニ対流状態は「定常対流状態」であることが目視で確認された。なお、図３（ｃ）において符号ＲＦで示す矢印は所謂「リターンフロー」の流れの様子を示している。
【００８４】
次に、マランゴニ対流状態を、図３（ａ）に示す振動対流状態から、同図（ｂ）、（ｃ）に示した定常対流状態に変化させ、定常対流状態を維持するに必要な単位時間当たりの熱量：Ｑ（リングヒータ４４の発熱量）を定め、振動対流状態にある液柱５０に対して発熱量：Ｑによる制御用加熱をリングヒータ４４により行うとき、温度センサ４６Ａにより検出される温度が時間と共にどのように変化するかを調べた。図３（ｄ）はその結果の１例を示している。
【００８５】
横軸は時間を秒単位で示している。縦軸の「θ」は、温度センサ４６Ａにより検出される温度を無次元化した量である。
【００８６】
前述の如く、温度センサ６Ａは下部ロッド４２から高さ：ｈ／４（＝０．６２５ｍｍ）の位置に配置されているおり、この配置高さ：ｈ／４における検出温度：Ｔから、上記配置高さにおける非制御時（リングヒータ４４による制御用の加熱を行わない状態）に振動的に変動する検出温度の平均値：ＴＭを差し引いた値をＴ１（＝Ｔ−ＴＭ）とするとき、液柱５０の上下面間の温度差：ΔＴで規格化した値、即ち、Ｔ１／ΔＴが「θ」である。
【００８７】
横軸の５秒はリングヒータによる制御用の加熱を開始した時点である。それ以前においては、温度センサ４６Ａの検出する温度が「略１秒の周期」で振動的に変動している。この状態は、図３（ａ）に示す楕円形状の領域５０１が「略１秒に１回転」している状態である。
【００８８】
制御用の加熱を開始すると、検出温度は振動の振幅を縮小しつつしだいに上昇し、加熱開始後略７〜８秒で「θ＝一定」の状態になる。このとき、温度センサ４６Ｂにおいて液柱の温度を検出しても同じθの値が得られる。このことは、温度センサ４６Ａにより「θ＝一定」の状態が検出された状態では「下部ロッド４２から高さ：ｈ／４の位置における液柱の温度が全周に亘って一定している」ことを意味する。また、加熱後、θが一定になる時間は、目視により対流が定常化する時間と合致する。
【００８９】
先に説明したように、プラントル数：Ｐｒが５以上の液体では、マランゴニ対流による液体の運動状態と温度の変動とが強くカップリングしており、温度の変動状態はマランゴニ対流の状態と略合致していると考えてよく、上記の如く、θ＝一定となる時間において「目視されるマランゴニ対流」が定常対流状態となることはこの間の事情を物語るものである。
【００９０】
温度センサ４６Ａの配置高さ：ｈ／４における「非制御時の検出温度から求めたθ」を「θ０」とし、温度センサ４６Ａの配置高さ：ｈ／４における「制御時に検出温度が安定したときのθ」を「θ１」とし、θ１とθ０との比：γ＝θ１／θ０をパラメータとして考えると、γ＝１は「マランゴニ対流の振動対流状態」に対応し、γ＝０は「マランゴニ対流の定常対流状態」に対応する。従って、パラメータ：γをリングヒータ４４による制御用の加熱と関連付ければ、パラメータ：γは制御用の加熱の「制御効果」に相当する。
【００９１】
前述の場合と同じく、温度センサ４６Ａを、高さ：ｈ／４の位置に配置して温度検出を行い、リングヒータ４４は高さｈ／２（＝１．２５ｍｍ）の位置に配置し、リングヒータ４４の単位時間当たりの発熱量：Ｑ（Ｗ）と制御効果：γとの関係を、パラメータ：εをε＝１、ε＝１．０、ε＝１．９の場合に対して調べたところ図４の如くになった。
【００９２】
図４の結果から以下のことが分かる。  
即ち、パラメータ：εの何れの値においても、マランゴニ対流を「定常対流状態（γ＝０）」に制御することができるが、制御に必要な単位時間当たりの発熱量：Ｑ（単位：Ｗ）は、パラメータ：εが大きいほど大きくなる。また、パラメータ：εの大小に拘わらず、定常対流状態が実現されたのち、単位時間当たりの発熱量：Ｑが更に増大すると、制御効果は減少する。
【００９３】
次に、リングヒータ４４の下部ロッド４２からの高さを、７ｈ／８、ｈ／２、ｈ／８の３つの位置に変えて、制御効果：γと単位時間当たりの発熱量：Ｑとの関係を、パラメータ：ε＝０．８に対して調べたところ、図５の如くになった。  
図中「Ｔｏｐ」とあるのは７ｈ／８、「Ｍｉｄｄｌｅ」とあるのはｈ／２、「Ｂｏｔｔｏｍ」とあるのはｈ／８である。  
この結果から、少なくとも「リングヒータ４４の高さ：ｈ／２とｈ／８」では制御用の全周加熱による制御効果があることがわかる。
【００９４】
以上の結果を踏まえて考察する。  
前述したように、マランゴニ対流はマランゴニ数が小さいときには定常対流状態であり、マランゴニ数の増加と共に振動対流状態を経て乱流状態へと遷移していく。従って、振動対流状態にある液柱を定常対流状態へ制御するには、以下に説明するように液柱の「局所マランゴニ数」を小さくするのがよい。
【００９５】
マランゴニ数：Ｍａは、
Ｍａ＝σＴ・ΔＴ・Ｈ／（ρνκ）
であるから、同一材料の液柱を考えれば、表面張力温度係数：σＴ、密度：ρ、動粘性係数：ν、温度拡散係数：κは同一となるから、同一材料の液柱のマランゴニ数は、液柱の高さ：Ｈと高さ方向両端面での温度差：ΔＴに依存することとなり、これらと表面張力温度係数：σＴの積：σＴ・ΔＴ・Ｈは液柱の柱面上下に作用する表面張力差である。
【００９６】
図３（ｃ）に即して説明したように、リングヒータ４４を高さ：ｈ／２に配置して液柱５０のマランゴニ対流を定常対流状態としたときに、液柱５０が全周加熱部４４Ａを境にして上下２つの領域５００Ａ、５００Ｂに別れ、これらの領域に定常対流状態のマランゴニ対流ＭＡ、ＭＢが発現したことを考えると、上側の領域５００Ｂではリングヒータ４４による全周加熱により、全周加熱部４４Ａ近傍の温度が上昇し、液柱上面（上部ロッドにより加熱されて温度が高い）との温度差：ΔＴが小さくなると共に、マランゴニ対流ＭＢの上下高さ：Ｈも小さくなったことにより「領域５００Ｂという局所的な領域におけるマランゴニ数（このように液柱内の局所的な領域におけるマランゴニ数が上記「局所マランゴニ数」である。）」が減少したものと考えられる。
【００９７】
また、領域５００Ａでは、全周加熱部４４Ａでの温度上昇により、領域５００Ａの上下の温度差：ΔＴ自体は大きいが、マランゴニ対流ＭＡの上下方向高さ：Ｈが小さくなって領域５００Ａにおける局所マランゴニ数が減少したものと考えられる。
【００９８】
また、リングヒータによる全周加熱部を７ｈ／８のように上部ロッドに近づけて設定すると「全周加熱部と下部ロッドとの間の液柱」の高さの差：Ｈは大きく、また、全周加熱による温度上昇が上部ロッドによる加熱に加わって液柱上下の温度差：ΔＴが大きくなり、結果として局所マランゴニ数が増大するため制御効果が得られないものと考えられる。
【００９９】
リングヒータによる全周加熱部をｈ／８のように下部ロッドに近づけて設定すると、全周加熱部と上部ロッドとの間の液柱の高さ：Ｈは大きいが、全周加熱による温度上昇により全周加熱部と上部ロッドとの間の液柱温度差：ΔＴが小さくなって局所マランゴニ数が減少し、全周加熱部と上部ロッドとの間の液柱領域でマランゴニ対流が定常対流状態となり、また、全周加熱部と下部ロッドとの間の液柱領域では温度差：ΔＴは大きくなるものの、この部分の柱面高さ：Ｈが小さいため、やはり局所マランゴニ数が小さくなり、液柱全体としてマランゴニ対流が定常対流状態となると考えられる。
【０１００】
上に説明した実験を、プラントル数の異なるシリコーンオイルに対して行った。  
使用したシリコーンオイルは、信越化学工業（株）の商品名：ＫＦ−９６Ｌで、動粘度係数：２ｃＳｔ、プラントル数：Ｐｒ＝２８である。このとき、ε＝０．４となる温度差：ΔＴは２５℃である。
【０１０１】
実験の結果は定性的に上に説明したのと全く同様になった。
【０１０２】
パラメータ：εの範囲：０〜１．９における前記制御効果：γの様子を図６に示す。図６から明らかなように、ε＝0〜１．９の範囲において、プラントル数：Ｐｒ＝２８、６８の液柱で共に「制御用の全周加熱により、振動対流状態のマランゴニ対流が定常底流状態に抑制される」ことが分かる。なお、図６の結果は、リングヒータ４４の全周加熱部の高さをｈ／２に設定したときのものである。
【０１０３】
勿論、液柱のプラントル数が異なれば、全周加熱でマランゴニ対流を定常対流状態に抑制するのに必要な単位時間当たりの発熱量：Ｑは「パラメータ：εが同一のマランゴニ対流」に対しても異なる。この「全周加熱でマランゴニ対流を定常対流状態に抑制するのに必要な発熱量：Ｑ」とパラメータ：εとの関係を、プラントル数：Ｐｒ＝２８と６８の場合につき、上記実験装置により測定した結果を図７に示す。
【０１０４】
縦軸の「Ｑopt」は「全周加熱でマランゴニ対流を定常対流状態に抑制するのに必要な発熱量」である。これらの熱量：Ｑoptは、図の如く、プラントル数：Ｐｒとパラメータ：εに対して、
Ｐｒ・√（ε）
に略比例する。
【０１０５】
上に実施の形態を説明した結晶化装置においては、第１の加熱手段１６による加熱位置を、結晶化材料１０に対して製造結晶側から原材料側へ、即ち、上方へ相対的に移動させ、上方にある固相状態１０Ａを融解させて融解領域１０Ｂを形成し、融解した結晶化材料を結晶化させて固相領域１０Ｃとしており、第２の加熱手段１８による全周加熱を制御して、融解領域１０Ｂにおけるマランゴニ対流を定常対流状態に制御して「成長縞」のない良好な単結晶化を実現している。
【０１０６】
しかし、この発明の結晶化方法・装置でマランゴニ対流を抑制する原理は、上述の如く「第２の加熱手段による全周加熱を制御することにより、第１の加熱手段による融解領域におけるマランゴニ対流状態を定常対流状態に制御する」ことにあるから、図１の実施の形態とは逆に、結晶化材料に対して相対的に加熱部位を下方へ変位させる場合（この場合、結晶化は加熱部位よりも上方で起きる）にも「第２の加熱手段による全周加熱を、第１の加熱手段による全周加熱位置よりも重力方向下側において行って」もよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】結晶化装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１の結晶化装置に対する第２の加熱手段による制御用の加熱をモデル化する実験装置を説明するための図である。
【図３】図２の実験装置における第２の加熱手段（リングヒータ）の制御を説明するための図である。
【図４】第２の加熱手段による制御効果を説明するための図である。
【図５】第２の加熱手段の位置による制御効果の違いを説明するための図である。
【図６】第２の加熱手段による制御効果の、パラメータ：εに対する変化を、プラントル数をパラメータとして示す図である。
【図７】第２の加熱手段による加熱の効果とパラメータ：εとの関係を、プラントル数：Ｐｒをパラメータとして示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０      結晶化材料
１２Ａ、１２Ｂ    保持手段
１４      種結晶
１６      第１の加熱手段
１８      第２の加熱手段
【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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