特開 2023-67364 熱遮蔽部材及びその部品セット並びに熱遮蔽部材を用いた単結晶製造装置及び単結晶の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023067364

(43)【公開日】2023-05-16

(54)【発明の名称】熱遮蔽部材及びその部品セット並びに熱遮蔽部材を用いた単結晶製造装置及び単結晶の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 15/14 20060101AFI20230509BHJP

   C30B 29/06 20060101ALI20230509BHJP

【ＦＩ】

C30B15/14

C30B29/06 502C

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021178519

(22)【出願日】2021-11-01

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】細田 浩二

(72)【発明者】

【氏名】平岡 敬也

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077BA04

4G077CF10

4G077EA02

4G077EG19

4G077EG20

4G077EG25

4G077HA12

4G077PA10

4G077PE22

(57)【要約】

【課題】同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる単結晶を育成することが可能な熱遮蔽部材及びこれを用いた単結晶製造装置並びに単結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による熱遮蔽部材２０は、ＣＺ法による単結晶の引き上げに用いられ、ルツボ内の融液から引き上げられた単結晶を包囲する部材であって、略円筒状の断熱部材３０と、断熱部材３０の露出面を覆う壁部材４０とを備えている。壁部材４０は、断熱部材３０の少なくとも外周面を覆う外壁部４１と、断熱部材３０の内周面を覆う内壁部４２と、断熱部材３０の下端面を覆う底壁部４３とを備えている。断熱部材３０は、略円筒状の第１断熱部３１と、第１断熱部３１の内側に設けられた略円筒状の第２断熱部３２を含み、第２断熱部３２は第１断熱部３１から着脱自在に構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣＺ法による単結晶の引き上げに用いられ、ルツボ内の融液から引き上げられた前記単結晶を包囲する熱遮蔽部材であって、
略円筒状の断熱部材と、
前記断熱部材の露出面を覆う壁部材とを備え、
前記壁部材は、
前記断熱部材の少なくとも外周面を覆う外壁部と、
前記断熱部材の内周面を覆う内壁部と、
前記断熱部材の下端面を覆う底壁部とを備え、
前記断熱部材は、
略円筒状の第１断熱部と、
前記第１断熱部の内側に設けられた略円筒状の第２断熱部を含み、
前記第２断熱部は前記第１断熱部から着脱自在に構成されていることを特徴とする熱遮蔽部材。

【請求項2】

前記第１断熱部の外周面は前記外壁部に覆われており、
前記第２断熱部の内周面は前記内壁部に覆われており、
前記第２断熱部の外周面は前記第１断熱部の内周面に密着している、請求項１に記載の熱遮蔽部材。

【請求項3】

前記底壁部は前記外壁部から着脱自在に構成されており、
前記内壁部は前記底壁部及び前記外壁部から着脱自在に構成されている、請求項１又は２に記載の熱遮蔽部材。

【請求項4】

前記内壁部の下端部に接続される前記底壁部の内周端部の上面には径方向の外側に向かって傾斜したテーパー面が設けられており、前記内壁部の下端部は前記テーパー面に当接している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材。

【請求項5】

前記底壁部の外周端部に接続される前記外壁部の下端部には径方向の外側に向かって傾斜したテーパー面が設けられており、前記底壁部の外周端部は前記テーパー面に当接している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材。

【請求項6】

前記外壁部の下端部には突起部が設けられており、前記底壁部の外周端部には前記突起部に係合するフック部が設けられている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材。

【請求項7】

前記第１断熱部を単独で使用したときの熱遮蔽部材の開口径と前記第１断熱部と前記第２断熱部を組み合わせて使用したときの熱遮蔽部材の開口径との差が５０ｍｍ以上である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材。

【請求項8】

ＣＺ法による単結晶の引き上げに用いられ、ルツボ内の融液から引き上げられた前記単結晶を包囲する熱遮蔽部材の部品セットであって、
略円筒状の第１断熱部と、
前記第１断熱部の内側に着脱自在に設けられる略円筒状の第２断熱部と、
前記第１断熱部の外周面を覆う外壁部と、
前記第１断熱部の内周面を覆う第１内壁部と、
前記第２断熱部の内周面を覆う第２内壁部とを備え、
第１の熱遮蔽部材は、前記第１断熱部、前記外壁部及び前記第１内壁部により構成され、
前記第１の熱遮蔽部材よりも小さな開口径を有する第２の熱遮蔽部材は、前記第１断熱部、前記第２断熱部、前記外壁部及び前記第２内壁部により構成されることを特徴とする熱遮蔽部材の部品セット。

【請求項9】

少なくも前記第２断熱部の下端面を覆う底壁部をさらに備え、
前記第２の熱遮蔽部材は前記底壁部をさらに含む、請求項８に記載の熱遮蔽部材の部品セット。

【請求項10】

前記第１断熱部の下端面を覆う第１底壁部と、
前記第１及び第２断熱部の下端面を覆う第２底壁部とをさらに備え、
前記第１の熱遮蔽部材は前記第１底壁部をさらに含み、
前記第２の熱遮蔽部材は前記第２底壁部をさらに含む、請求項８に記載の熱遮蔽部材の部品セット。

【請求項11】

前記第１内壁部の開口径と前記第２内壁部の開口径との差が５０ｍｍ以上である、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材の部品セット。

【請求項12】

チャンバーと、前記チャンバー内で前記融液を支持するルツボと、前記融液を加熱するヒーターと、前記ルツボを回転及び昇降させるルツボ駆動機構と、前記融液から前記単結晶を引き上げる結晶引き上げ機構と、前記融液の上方に設置され、前記融液から引き上げられた前記単結晶を包囲して前記ヒーターからの輻射熱を遮蔽する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材とを備えることを特徴とする単結晶製造装置。

【請求項13】

ルツボ内の融液から単結晶を引き上げるＣＺ法による単結晶の製造方法であって、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材を用いて融液から引き上げられた単結晶を包囲することを特徴とする単結晶の製造方法。

【請求項14】

前記第１断熱部を単独で用いて構成された前記熱遮蔽部材を使用して第１の結晶直径を有する第１の単結晶を引き上げ、
前記第１断熱部及び前記第２断熱部を組み合わせて構成された前記熱遮蔽部材を使用して前記第１の結晶直径よりも小さな第２の結晶直径を有する第２の単結晶を引き上げる、請求項１３に記載の単結晶の製造方法。

【請求項15】

前記第１の結晶直径と前記第２の結晶直径との差が５０ｍｍ以上である、請求項１４に記載の単結晶の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）による単結晶の引き上げに用いられる熱遮蔽部材及びその部品セットに関する。また本発明は、そのような熱遮蔽部材を用いた単結晶製造装置及び単結晶の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの基板材料となるシリコン単結晶の多くはＣＺ法により製造されている。ＣＺ法では石英ルツボ内に収容されたシリコン融液に種結晶を浸漬し、種結晶及び石英ルツボを回転させながら種結晶を徐々に引き上げることにより、種結晶の下端に大きな単結晶を成長させる。ＣＺ法によれば、高品質のシリコン単結晶インゴットを高い歩留まりで製造することが可能である。

【0003】

シリコン単結晶の結晶品質の向上のため、ＣＺ法では、シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を包囲してヒーターからの輻射熱を遮蔽する熱遮蔽部材が用いられている。熱遮蔽部材に関し、例えば特許文献１には、熱遮蔽体の円板状の底板部を２分割にすることで、切欠部への熱応力の集中を防止する方法が記載されている。また特許文献２には、膨出部底部のみを交換可能な熱遮蔽部材が記載されている。

【0004】

特許文献３には、熱遮蔽部材を取替えることなく、直胴径の異なるシリコン単結晶棒を引上げるため、放射状に移動可能に構成された複数の熱輻射体のシリコン単結晶棒の周面に対する距離を変更することが記載されている。シリコン単結晶棒の肩部の形成時には、複数の熱輻射体を肩部から離した位置に移動し、シリコン単結晶棒の直胴部の形成時には複数の熱輻射体を直胴部近傍に移動する。

【0005】

シリコン単結晶は、半導体デバイスの基板材料だけでなく、例えばプラズマエッチング装置の電極材料としても使用されている。特許文献４には、プラズマエッチング装置の電極板としてシリコン単結晶を用いることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４－３２３３２２号公報

【特許文献2】特開２００４－３５２５８１号公報

【特許文献3】特開２０００－７４８８号公報

【特許文献4】特開２００３－５１４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

電極材料用のシリコン単結晶は、半導体向けシリコン単結晶のように結晶直径が規格化されておらず、要求される結晶直径が装置設計に応じて異なる。そのため、電極材料用のシリコン単結晶の製造では、直胴部の直径（以下、単に結晶直径という）が異なるシリコン単結晶をその受注量に合わせて効率よく生産することが求められている。このような要求に対して、従来は、引き上げようとする結晶直径ごとに専用の熱遮蔽部材を用意していた。しかしながら、結晶直径ごとに専用の熱遮蔽部材を用意すると、保有パーツの種類の増加によるコストの増加の問題があり、また保管スペースの確保も問題となる。

【0008】

したがって、本発明の目的は、同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる単結晶を効率よく引き上げることが可能な熱遮蔽部材及びその部品セット並びに熱遮蔽部材を用いた単結晶製造装置及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】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明による熱遮蔽部材は、ＣＺ法による単結晶の引き上げに用いられ、ルツボ内の融液から引き上げられた前記単結晶を包囲する部材であって、略円筒状の断熱部材と、前記断熱部材の露出面を覆う壁部材とを備え、前記壁部材は、前記断熱部材の少なくとも外周面を覆う外壁部と、前記断熱部材の内周面を覆う内壁部と、前記断熱部材の下端面を覆う底壁部とを備え、前記断熱部材は、略円筒状の第１断熱部と、前記第１断熱部の内側に設けられた略円筒状の第２断熱部を含み、前記第２断熱部は前記第１断熱部から着脱自在に構成されていることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、結晶直径が異なる複数種類の単結晶を引き上げる場合に、断熱部材の第１断熱部及び壁部材の外壁部を共通部品とし、第２断熱部や内壁部といった第１断熱部よりも内側の部品を省略又は交換することにより開口サイズを変えることができる。したがって、同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる複数種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【0011】

本発明において、前記第１断熱部の外周面は前記外壁部に覆われており、前記第２断熱部の内周面は前記内壁部に覆われており、前記第２断熱部の外周面は前記第１断熱部の内周面に密着していることが好ましい。これにより、第１及び第２断熱部を一つの断熱部材として取り扱うことができ、第１及び第２断熱部を組み合わせることで小口径の単結晶の引き上げに好適な熱遮蔽部材を提供することができる。また、第２断熱部を取り外すことで大口径の単結晶の引き上げに好適な熱遮蔽部材を提供することができる。

【0012】

本発明において、前記底壁部は前記外壁部から着脱自在に構成されており、前記内壁部は前記底壁部及び前記外壁部から着脱自在に構成されている、前記第２底壁部は前記第１底壁部から着脱自在に構成されていることが好ましい。これにより、小口径の単結晶と大口径の単結晶の両方に対応することができる。

【0013】

本発明において、前記内壁部の下端部に接続される前記底壁部の内周端部の上面には径方向の外側に向かって傾斜したテーパー面が設けられており、前記内壁部の下端部は前記テーパー面に当接していることが好ましい。これにより内壁部と底壁部との接続位置における両者の密着性を高めることができ、壁部材による断熱部材の封止状態を維持することができる。したがって、断熱部材が劣化して粉状になったとしても、断熱部材の微粉が外側に漏れ出すことによる単結晶の歩留まりの悪化を防止することができる。

【0014】

本発明において、前記底壁部の外周端部に接続される前記外壁部の下端部には径方向の外側に向かって傾斜したテーパー面が設けられており、前記底壁部の外周端部は前記テーパー面に当接していることが好ましい。これにより底壁部と外壁部との接続位置における両者の密着性を高めることができ、壁部材による断熱部材の封止状態を維持することができる。したがって、断熱部材が劣化して粉状になったとしても、断熱部材の微粉が外側に漏れ出すことによる単結晶の歩留まりの悪化を防止することができる。

【0015】

本発明において、前記外壁部の下端部には突起部が設けられており、前記底壁部の外周端部には前記突起部に係合するフック部が設けられていることが好ましい。この場合も、底壁部と外壁部との接続位置における両者の密着性を高めることができ、壁部材による断熱部材の封止状態を維持することができる。

【0016】

本発明において、前記第１断熱部を単独で使用したときの熱遮蔽部材の開口径と前記第１断熱部と前記第２断熱部を組み合わせて使用したときの熱遮蔽部材の開口径との差は５０ｍｍ（約２インチ）以上であることが好ましい。これにより、同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる複数種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【0017】

本発明において、前記内壁部は、前記第１断熱部の内周面を覆う略円筒状の第１内壁部又は前記第２断熱部の内周面を覆う略円筒状の第２内壁部であることが好ましい。第１内壁部を第１断熱部と組み合わせて使用することにより、開口サイズが大きな熱遮蔽部材を実現できる。また、第２内壁部を第１及び第２断熱部と組み合わせることにより、開口サイズが小さな熱遮蔽部材を実現できる。

【0018】

本発明において、前記第１内壁部の開口径と前記第２内壁部の開口径との差は５０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、直径差が５０ｍｍ以上ある２種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【0019】

本発明による熱遮蔽部材は、第１の単結晶を引き上げる場合に、前記第２断熱部を省略して前記第１断熱部が単独で使用されると共に、前記底壁部を省略して前記第１内壁部が前記外壁部と組み合わせて使用され、前記第１の単結晶よりも小さな直径を有する第２の単結晶を引き上げる場合に、前記第２断熱部が前記第１断熱部と組み合わせて使用されると共に、前記第２内壁部及び前記底壁部が前記外壁部と組み合わせて使用されることが好ましい。このように、本発明による熱遮蔽部材は、結晶直径が互いに異なる第１及び第２の単結晶のＣＺ引き上げ工程のどちらにも適用することができる。

【0020】

前記底壁部は、前記第１断熱部の下端面を覆う略円環状の第１底壁部又は前記第１及び第２断熱部の下端面を覆う略円環状の第２底壁部であることが好ましい。第１底壁部を第１断熱部及び第１内壁部と組み合わせて使用することにより、開口サイズが大きな熱遮蔽部材を構成することができる。また、第２底壁部を第１及び第２断熱部及び第２内壁部と組み合わせて使用することにより、開口サイズが小さな熱遮蔽部材を構成することができる。

【0021】

本発明による熱遮蔽部材は、第１の単結晶を引き上げる場合に、前記第２断熱部を省略して前記第１断熱部が単独で使用されると共に、前記第１内壁部及び前記第１底壁部が前記外壁部と組み合わせて使用されることが好ましく、前記第１の単結晶よりも小さな直径を有する第２の単結晶を引き上げる場合に、前記第２断熱部が前記第１断熱部と組み合わせて使用されると共に、前記第２内壁部及び前記第２底壁部が前記外壁部と組み合わせて使用されることが好ましい。このように、本発明による熱遮蔽部材は、結晶直径が互いに異なる第１及び第２の単結晶のＣＺ引き上げ工程のどちらにも適用することができる。

【0022】

また本発明は、ＣＺ法による単結晶の引き上げに用いられ、ルツボ内の融液から引き上げられた前記単結晶を包囲する熱遮蔽部材の部品セットであって、略円筒状の第１断熱部と、前記第１断熱部の内側に着脱自在に設けられる略円筒状の第２断熱部と、前記第１断熱部の外周面を覆う外壁部と、前記第１断熱部の内周面を覆う第１内壁部と、前記第２断熱部の内周面を覆う第２内壁部とを備え、第１の熱遮蔽部材は、前記第１断熱部、前記外壁部及び前記第１内壁部により構成され、前記第１の熱遮蔽部材よりも小さな開口径を有する第２の熱遮蔽部材は、前記第１断熱部、前記第２断熱部、前記外壁部及び前記第２内壁部により構成されることを特徴とする。

【0023】

本発明によれば、熱遮蔽部材の構成部品の一部を追加又は交換することで熱遮蔽部材の開口径を変更することができ、結晶直径が異なる複数種類の単結晶の引き上げに対応することができる。

【0024】

また、本発明による熱遮蔽部材の部品セットは、少なくも前記第２断熱部の下端面を覆う底壁部をさらに備え、前記第２の熱遮蔽部材は前記底壁部をさらに含むことが好ましい。また、本発明による熱遮蔽部材の部品セットは、前記第１断熱部の下端面を覆う第１底壁部と、前記第１及び第２断熱部の下端面を覆う第２底壁部とをさらに備え、前記第１の熱遮蔽部材は前記第１底壁部をさらに含み、前記第２の熱遮蔽部材は前記第２底壁部をさらに含むものであってもよい。このように、底壁部を追加又は交換することで、結晶直径が異なる複数の単結晶の引き上げに対応可能な熱遮蔽部材を提供することができる。

【0025】

本発明において、前記第１内壁部の開口径と前記第２内壁部の開口径との差は５０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる複数種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【0026】

また、本発明による単結晶製造装置は、チャンバーと、前記チャンバー内で前記融液を支持するルツボと、前記融液を加熱するヒーターと、前記ルツボを回転及び昇降させるルツボ駆動機構と、前記融液から前記単結晶を引き上げる結晶引き上げ機構と、前記融液の上方に設置され、前記融液から引き上げられた前記単結晶を包囲して前記ヒーターからの輻射熱を遮蔽する上述した本発明による熱遮蔽部材を備えることを特徴とする。本発明によれば、一部のパーツの省略や変更により開口サイズを変えることができる。したがって、同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる複数種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【0027】

また、本発明による単結晶の製造方法は、ルツボ内の融液から単結晶を引き上げるＣＺ法において、上述した本発明による熱遮蔽部材を用いて融液から引き上げられた単結晶を包囲することを特徴とする。本発明によれば、一部のパーツの省略や変更により開口サイズを変えることができ、結晶直径が異なる複数種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【0028】

本発明による単結晶の製造方法は、前記第１断熱部を単独で用いて構成された前記熱遮蔽部材を使用して第１の結晶直径を有する第１の単結晶を引き上げ、前記第１断熱部及び前記第２断熱部を組み合わせて構成された前記熱遮蔽部材を使用して前記第１の結晶直径よりも小さな第２の結晶直径を有する第２の単結晶を引き上げることが好ましい。これにより、一部のパーツの省略や変更により開口サイズを変えることができ、結晶直径が異なる２種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【0029】

本発明において、前記第１の結晶直径と前記第２の結晶直径との差は５０ｍｍ（約２インチ）以上であることが好ましい。これにより、同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる２種類の単結晶を効率よく引き上げることができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、同じＣＺ引き上げ炉を用いて結晶直径が異なる単結晶を効率よく引き上げることが可能な熱遮蔽部材及びその部品セット並びに熱遮蔽部材を用いた単結晶製造装置及び単結晶の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】図１は、本発明の実施の形態による単結晶製造装置の構成を示す略側面断面図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施の形態による熱遮蔽部材の完成状態の構成を示す略断面図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施の形態による熱遮蔽部材の分解状態の構成を示す略断面図である。

【図4】図４は、本発明の第２の実施の形態による熱遮蔽部材の完成状態の構成を示す略断面図である。

【図5】図５は、本発明の第２の実施の形態による熱遮蔽部材の分解状態の構成を示す略断面図である。

【図6】図６は、本発明の第３の実施の形態による熱遮蔽部材の完成状態の構成を示す略断面図である。

【図7】図７は、本発明の第４の実施の形態による熱遮蔽部材の完成状態の構成を示す略断面図である。

【図8】図８は、本発明の第４の実施の形態による熱遮蔽部材の分解状態の構成を示す略断面図である。

【図9】図９は、本発明の第５の実施の形態による熱遮蔽部材の完成状態の構成を示す略断面図である。

【図10】図１０は、本発明の第５の実施の形態による熱遮蔽部材の分解状態の構成を示す略断面図である。

【図11】図１１は、本発明の第６の実施の形態による熱遮蔽部材の完成状態の構成を示す略断面図である。

【図12】図１２は、本発明の第６の実施の形態による熱遮蔽部材の分解状態の構成を示す略断面図である。

【図13】図１３は、本発明の第７の実施の形態による熱遮蔽部材の完成状態の構成を示す略断面図である。

【図14】図１４は、本発明の第７の実施の形態による熱遮蔽部材の分解状態の構成を示す略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

【0033】

図１は、本発明の実施の形態による単結晶製造装置の構成を示す略側面断面図である。

【0034】

図１に示すように、単結晶製造装置１は、水冷式のチャンバー１０と、チャンバー１０内においてシリコン融液２を保持する石英ルツボ１１と、石英ルツボ１１を保持する黒鉛ルツボ１２と、黒鉛ルツボ１２を支持する回転シャフト１３と、回転シャフト１３及び黒鉛ルツボ１２を介して石英ルツボ１１を回転及び昇降駆動するシャフト駆動機構１４と、黒鉛ルツボ１２の周囲に配置されたヒーター１５と、ヒーター１５の外側であってチャンバー１０の内面に沿って配置された断熱材１６と、石英ルツボ１１の上方であって回転シャフト１３と同軸上に配置された単結晶引き上げ用のワイヤー１７と、チャンバー１０の上方に配置されたワイヤー巻き取り機構１８と、石英ルツボ１１の上方に配置された熱遮蔽部材２０とを備えている。

【0035】

チャンバー１０は、メインチャンバー１０ａと、メインチャンバー１０ａの上部開口に連結された細長い円筒状のプルチャンバー１０ｂとで構成されており、石英ルツボ１１、黒鉛ルツボ１２、ヒーター１５及び熱遮蔽部材２０はメインチャンバー１０ａ内に設けられている。プルチャンバー１０ｂにはチャンバー１０内にアルゴンガス等の不活性ガス（パージガス）やドーパントガスを導入するためのガス導入口１０ｃが設けられており、メインチャンバー１０ａの下部にはチャンバー１０内の雰囲気ガスを排出するためのガス排出口１０ｄが設けられている。また、メインチャンバー１０ａの上部には覗き窓（不図示）が設けられており、シリコン単結晶３の育成状況を覗き窓から観察可能である。

【0036】

石英ルツボ１１は、略円筒状の側壁部と湾曲した底部とを有するシリカガラス製の容器である。黒鉛ルツボ１２は、加熱によって軟化した石英ルツボ１１の形状を維持するため、石英ルツボ１１の外表面に密着して石英ルツボ１１を支持する。石英ルツボ１１及び黒鉛ルツボ１２はチャンバー１０内においてシリコン融液を支持する二重構造のルツボを構成している。

【0037】

黒鉛ルツボ１２は回転シャフト１３の上端部に固定されており、回転シャフト１３の下端部はチャンバー１０の底部を貫通してチャンバー１０の外側に設けられたシャフト駆動機構１４に接続されている。回転シャフト１３及びシャフト駆動機構１４は石英ルツボ１１を回転及び昇降駆動するルツボ駆動機構を構成している。

【0038】

ヒーター１５は、石英ルツボ１１内に充填されたシリコン原料を加熱してシリコン融液２を生成すると共に、シリコン融液２の溶融状態を維持するために用いられる。ヒーター１５はカーボン製の抵抗加熱式ヒーターであり、黒鉛ルツボ１２内の石英ルツボ１１を取り囲むように設けられている。ヒーター１５の外側には断熱材１６がヒーター１５を取り囲むように設けられており、これによりチャンバー１０内の保温性が高められている。

【0039】

石英ルツボ１１の上方には、シリコン単結晶３の引き上げ軸であるワイヤー１７と、ワイヤー１７を巻き取るワイヤー巻き取り機構１８が設けられている。ワイヤー巻き取り機構１８はワイヤー１７と共にシリコン単結晶３を回転させながら引き上げる結晶引き上げ機構を構成している。ワイヤー巻き取り機構１８はプルチャンバー１０ｂの上方に配置されており、ワイヤー１７はワイヤー巻き取り機構１８からプルチャンバー１０ｂ内を通って下方に延びており、ワイヤー１７の先端部はメインチャンバー１０ａの内部空間まで達している。図１には、育成途中のシリコン単結晶３がワイヤー１７に吊設された状態が示されている。シリコン単結晶３の引き上げ時には石英ルツボ１１とシリコン単結晶３とをそれぞれ回転させながらワイヤー１７を徐々に引き上げることによりシリコン単結晶３を成長させる。

【0040】

熱遮蔽部材２０は、シリコン融液２の温度変動を抑制して結晶成長界面近傍に適切なホットゾーンを形成するとともに、ヒーター１５及び石英ルツボ１１からの輻射熱によるシリコン単結晶３の加熱を防止するために設けられている。熱遮蔽部材２０は略円筒状の黒鉛製の部材であり、シリコン単結晶３の引き上げ経路を除いたシリコン融液２の上方の領域を覆うように設けられている。

【0041】

熱遮蔽部材２０の下端の開口２０ａの直径はシリコン単結晶３の直径よりも大きく、これによりシリコン単結晶３の引き上げ経路が確保されている。また熱遮蔽部材２０の下端部の外径は石英ルツボ１１の口径よりも小さく、熱遮蔽部材２０の下端部は石英ルツボ１１の内側に位置するので、石英ルツボ１１のリム上端を熱遮蔽部材２０の下端よりも上方まで上昇させても熱遮蔽部材２０が石英ルツボ１１と干渉することはない。

【0042】

シリコン単結晶３の成長と共に石英ルツボ１１内の融液量は減少するが、融液面と熱遮蔽部材２０との間のギャップが一定になるように石英ルツボ１１を上昇させることにより、シリコン融液２の温度変動を抑制すると共に、融液面近傍を流れるガスの流速を一定にしてシリコン融液２からのドーパントの蒸発量を制御することができる。したがって、シリコン単結晶３の引き上げ軸方向の結晶欠陥分布、酸素濃度分布、抵抗率分布等の安定性を向上させることができる。

【0043】

シリコン単結晶３の製造では、まず石英ルツボ１１内に多結晶シリコン原料を投入し、ヒーター１５で石英ルツボ１１内の原料を加熱して溶融し、シリコン融液２を生成する。次に、ワイヤー１７の下端に取り付けた種結晶を降下させてシリコン融液２に着液させる。その後、シリコン融液２との接触状態を維持しながら種結晶を徐々に引き上げてシリコン単結晶３を成長させる。結晶引き上げ工程では、直径を徐々に増加させてショルダー部を形成した後、直径を一定に維持して直胴部を形成する。所望の長さの直胴部を形成した後、直径を徐々に減少させてシリコン融液２から切り離す。以上により、シリコン単結晶インゴットが完成する。

【0044】

図２及び図３は、本発明の第１の実施の形態による熱遮蔽部材の構成を示す略断面図であって、図２は完成図、図３は分解図である。

【0045】

図２及び図３に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０は、略円筒状の断熱部材３０と、断熱部材３０の露出面を覆う壁部材４０とを備えている。断熱部材３０としては、カーボン繊維からなるフェルト材を用いることができる。或いは、アルミナ等を断熱部材として用いてもよい。壁部材４０の材料は、熱的に安定で高純度な黒鉛或いは表面がＳｉＣコーティングされた黒鉛を用いることができる。或いは、熱的に安定なＭｏ（モリブデン）やＷ（タングステン）を壁部材として用いてもよい。

【0046】

断熱部材３０は、略円筒状の第１断熱部３１からなる。第１断熱部３１の外周面３１ａは垂直面であり、断熱部材３０の外周面３０ａを構成している。第１断熱部３１の内周面３１ｂは下方に向かって下りのテーパー面を構成している。第１断熱部３１の下端面３１ｃは水平面であり、さらに外周側のコーナー部には面取り加工されたテーパー面が設けられている。第１断熱部３１の外周面３１ａは、下方に向かって下りのテーパー面を構成していてもよい。

【0047】

壁部材４０は、断熱部材３０の外周面３０ａと下端面３０ｃの外周側領域を覆う外壁部４１と、断熱部材３０の内周面３０ｂを覆う内壁部４２と、断熱部材３０の下端面３０ｃの内周側領域を覆う底壁部４３とを備えている。

【0048】

外壁部４１は略円筒状の部材であり、第１断熱部３１の外周面３１ａと下端面３１ｃの外周側領域を覆っている。外壁部４１の内周面は第１断熱部３１の外周面３１ａに密着している。外壁部４１の上部開口から内側に第１断熱部３１を挿入することにより、第１断熱部３１は外壁部４１内に収納される。第１断熱部２１を上方に持ち上げれば外壁部４１から容易に取り出すことができる。本実施形態において、外壁部４１の円筒形状は、上端部から下方のテーパー部の位置まではその直径が一定であるが、直径が徐々に小さくなる略逆円錐台形状であってもよい。

【0049】

内壁部４２は略円筒状の部材であり、略円筒状の外壁部４１の内側に設置されて、第１断熱部３１の内周面３１ｂを覆っている。内壁部４２としては、第１断熱部３１の内周面３１ｂにフィットする形状を有する第１内壁部４２Ｘが使用され、第１内壁部４２Ｘの外周面は第１断熱部３１の内周面３１ｂに密着している。第１内壁部４２Ｘの上端部は外壁部４１の上端部近傍の内周面に当接しており、断熱部材３０の上端面３０ｄを構成する第１断熱部３１の上端面３１ｄを覆っている。第１内壁部４２Ｘの下端部は底壁部４３の内周端部近傍の上面に当接している。第１内壁部４２Ｘは、上端部から下端部に向かって斜めに真っすぐ傾斜した平坦な形状であるが、途中に段差を有していてもよい。

【0050】

通常、熱遮蔽部材２０の開口径は下方に行くほど小さくなり、下端部近傍で最小となる。単結晶の引き上げに大きな影響を与える熱遮蔽部材の開口形状は、固液界面に近い下端部近傍の開口径であるため、内壁部４２の開口径とは、下端部近傍における開口径の最小値のことを言う。熱遮蔽部材２０及びその他の部品の開口径に関しても同様である。

【0051】

底壁部４３は略円環状の部材であり、略円筒状の外壁部４１の内側に設置されて、第１断熱部３１の下端面３１ｃの内周側領域を覆っている。底壁部４３としては、第１断熱部３２Ｘの大きさに合わせた大口径用の第１底壁部４３Ｘが使用される。第１底壁部４３Ｘの上面は、第１断熱部３１の下端面３１ｃに密着していることが好ましい。第１底壁部４３Ｘは、外壁部４１の内周端部（下端部）の上面に載置されており、円環状の底板を構成している。第１底壁部４３Ｘには段差が設けられており、この段差が外壁部４１の内周端部と嵌合することにより、第１底壁部４３Ｘが熱遮蔽部材２０の中心に位置決め固定される。

【0052】

第１内壁部４２Ｘの設置状態において、第１内壁部４２Ｘの下端部は第１底壁部４３Ｘの内周端部に密着していることが好ましい。そのような密着状態を確保するため、第１内壁部４２Ｘの下端面には、その設置状態において、径方向の中心に向かって斜め上方に傾斜したテーパー面４２ｔが形成されていることが好ましい。同様に、第１底壁部４３Ｘの内周端部の上面にも、第１内壁部４２Ｘの下端面とほぼ同じ傾斜角度のテーパー面４３ｔが形成されていることが好ましい。このように、第１内壁部４２Ｘの下端部のテーパー面４２ｔが第１底壁部４３Ｘの内周端部のテーパー面４３ｔに面接触して係合することにより、断熱部材３０の収容空間を密封することができる。

【0053】

同様のテーパー面は、外壁部４１と第１底壁部４３Ｘとの接続位置にも設けられることが好ましい。すなわち、外壁部４１の内周端部の上面にはテーパー面４１ｕが形成されており、第１底壁部４３Ｘの外周端部の底面にはテーパー面４１ｕとほぼ同じ傾斜角度のテーパー面４３ｕが形成されている。そのため、両者の接続を強固にして断熱部材３０の収容空間を密封することができる。

【0054】

断熱部材３０は徐々に劣化して粉状となるため、壁部材４０による断熱部材３０の封止状態が不十分では断熱部材３０の微粉が外側に漏れ出して単結晶の歩留まりに悪影響を与える。しかし、壁部材４０を構成する複数のパーツ間のつなぎ目が密着している場合には、微粉の漏れ出しを防止することができる。

【0055】

図３に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０は、外壁部４１の内側に各パーツを所定の順番で設置することで完成する。単に各パーツを外壁部４１内に収容すればよく、特別な固定手段は不要である。そのため、各パーツの取り出しや交換が極めて容易である。

【0056】

上記のように、本実施形態による断熱部材３０は第１断熱部３１のみで構成され、また壁部材４０としては、第１断熱部３１に対応する第１内壁部４２Ｘ及び第１底壁部４３Ｘがそれぞれ使用され、これにより相対的に大きな開口サイズを有する熱遮蔽部材２０が構成されている。相対的に小さな開口サイズを有する熱遮蔽部材２０を構成したい場合には、パーツの追加又は変更が必要である。

【0057】

図４及び図５は、本発明の第２の実施の形態による熱遮蔽部材の構成を示す略断面図であって、図４は完成図、図５は分解図である。

【0058】

図４及び図５に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０は、図２及び図３に示した第１の実施の形態の変形例であって、断熱部材３０が第１断熱部３１及び第２断熱部３２の組み合わせからなる。第１断熱部３１は第１の実施の形態で用いたものと同じである。第２断熱部３２は、第１断熱部３１の内周側に設けられる略円筒状の部材であって、第１断熱部３１から着脱自在に構成されている。すなわち、本実施形態による断熱部材３０は、第１の実施の形態との共通部品である第１断熱部３１に第２断熱部３２を追加したものである。

【0059】

第２断熱部３２の外周面３２ａは第１断熱部３１の内周面３１ｂにフィットするテーパー面であり、内周面３１ｂに密着している。第２断熱部３２の内周面３２ｂは外周面３２ａに近い傾斜角度を持つテーパー面であり、断熱部材３０の内周面３０ｂを構成している。第１断熱部３１の上部開口から内側に第２断熱部３２を挿入すると、第２断熱部３２の外周面３２ａは第１断熱部３１の内周面３１ｂに密着し、両者は一体化する。第２断熱部３２を上方に持ち上げれば第１断熱部３１から容易に取り出すことができる。

【0060】

本実施形態において、第２断熱部３２は、第１断熱部３１の上端から下端まで広範囲に延在する比較的大きな部材であるが、第１断熱部３１の下端部だけに設けられた比較的小さな部材であってもよい。

【0061】

壁部材４０は、断熱部材３０の外周面３０ａと下端面３０ｃの外周側領域を覆う外壁部４１と、断熱部材３０の内周面３０ｂを覆う内壁部４２と、断熱部材３０の下端面３０ｃの内周側領域を覆う底壁部４３とを備えている。ここで、外壁部４１は第１の実施の形態で用いたものと同じであり、第１断熱部３１と同様に、第１及び第２の実施の形態に共通の部品である。

【0062】

内壁部４２としては、第２断熱部３２の内周面３２ｂにフィットする形状を有する第２内壁部４２Ｙが使用され、底壁部４３としては、第２断熱部３２の使用に合わせた小口径用の第２底壁部４３Ｙが使用される。そのため、第２内壁部４２Ｙの形状は第１内壁部４２Ｘとわずかに異なり、また第２底壁部４３Ｙの形状は第１底壁部４３Ｘの形状とわずかに異なる。

【0063】

第２内壁部４２Ｙの外周面は第２断熱部３２の内周面３２ｂに密着しており、第２底壁部４３Ｙの上面は、少なくとも第２断熱部３２の下端面３２ｃに密着している。第２内壁部４２Ｙの上端部は外壁部４１の上端部近傍の内周面に当接しており、断熱部材３０の上端面３０ｄを構成する第１断熱部３１の上端面３１ｄ及び第２断熱部３２の上端面３２ｄを覆っている。第２内壁部４２Ｙの下端部は底壁部４３の内周端部近傍の上面に当接している。内壁部４２は、上端部から下端部に向かって斜めに真っすぐ傾斜した平坦な形状であるが、途中に段差を有していてもよい。

【0064】

図２及び図３を用いて説明したように第１断熱部３１を単独で使用した場合には、熱遮蔽部材２０の開口サイズを大きくすることができ、結晶直径の大きなシリコン単結晶の引き上げに好ましく用いることができる。一方、本実施形態のように第１断熱部３１と第２断熱部３２を組み合わせた場合には、熱遮蔽部材２０の開口サイズ（開口２０ａの直径）を小さくすることができ、結晶直径の小さなシリコン単結晶の引き上げに好ましく用いることができる。

【0065】

このように、熱遮蔽部材２０の内壁部４２としては、第１断熱部３１の内周面３１ｂの形状に合わせた第１内壁部４２Ｘと、第２断熱部３２の内周面３２ｂの形状に合わせた第２内壁部４２Ｙの２種類が用意され、第２断熱部３２の使用状態に合わせてどちらか一方が選択的に使用される。同様に、熱遮蔽部材２０の底壁部４３としては、第１断熱部３１を単独で使用したときの底面形状に合わせた第１底壁部４３Ｘと、第１断熱部３１と第２断熱部３２を組み合わせて使用したときの底面形状に合わせた第２底壁部４３Ｙの２種類が用意され、第２断熱部３２の使用状態に合わせてどちらか一方が選択的に使用される。

【0066】

熱遮蔽部材２０の開口サイズを大きくした時の開口径Ｒ_１と開口サイズを小さくした時の開口径Ｒ_２との差は５０ｍｍ（約２インチ）以上であることが好ましい。結晶直径が異なる２種類のシリコン単結晶の直径差が５０ｍｍよりも小さい場合には、熱遮蔽部材２０の開口サイズを変更しなくても、他の結晶引上げ条件を微調整することで、実質的に同じ品質のシリコン単結晶を引き上げることが可能だからである。このように、熱遮蔽部材２０の開口サイズを変更しなければならない場合とは、２種類のシリコン単結晶の直径差がある程度大きいため、２種類のシリコン単結晶の品質を実質的に同一にすることが困難な場合であって、２種類のシリコン単結晶の直胴部の直径差が５０ｍｍ以上の場合である。

【0067】

なお開口径の差の上限は特に限定されない。したがって、例えば、直径約２００ｍｍのシリコン単結晶と直径約４００ｍｍのシリコン単結晶を同じＣＺ引き上げ炉で引き上げるため、熱遮蔽部材２０の大きな開口径と小さな開口径との差を２００ｍｍ以上とすることも可能である。

【0068】

断熱部材３０を構成する第１断熱部３１及び第２断熱部３２と、壁部材４０を構成する外壁部４１、第１内壁部４２Ｘ、第２内壁部４２Ｙ、第１底壁部４３Ｘ、第２底壁部４３Ｙは、２種類の開口サイズに対応する熱遮蔽部材の部品セットを構成している。第１断熱部３１及び外壁部４１は大口径及び小口径に共通の基本部品であり、第２断熱部３２は小口径にのみ使用される追加部品である。第１内壁部４２Ｘ及び第１底壁部４３Ｘは大口径にのみ使用される選択部品であり、第２内壁部４２Ｙ及び第２底壁部４３Ｙは小口径にのみ使用される選択部品である。

【0069】

上記のように、大口径（例えば３９５ｍｍ）のシリコン単結晶を引き上げる場合、断熱部材３０として第１断熱部３１が単独で使用され、また内壁部４２として第１断熱部３１にフィットする第１内壁部４２Ｘが採用され、底壁部４３として第１断熱部３１の下端面をカバーする第１底壁部４３Ｘが採用される。

【0070】

一方、小口径（例えば３２０ｍｍ）のシリコン単結晶を引き上げる場合、断熱部材３０として第１断熱部３１と第２断熱部３２の両方が使用され、また内壁部４２として第２断熱部３２にフィットする第２内壁部４２Ｙが採用され、底壁部４３として第１断熱部３１及び第２断熱部３２の下端面をカバーする第２底壁部４３Ｙが採用される。

【0071】

以上説明したように、本実施形態による熱遮蔽部材２０は、その部品の一部を共通で使用しながら、他の一部を交換したり、追加又は省略したりすることで開口サイズを変更可能に構成されているので、結晶直径が異なる２種類のシリコン単結晶の引き上げを同一のＣＺ引き上げ炉を用いて行うことができ、結晶直径が異なる２種類のシリコン単結晶の品質のばらつきを低減することができる。

【0072】

また、本実施形態による単結晶の製造方法は、結晶直径が大きいシリコン単結晶を引き上げる場合には、第１断熱部３１Ｘを単独で用いて構成された熱遮蔽部材２０（第１の熱遮蔽部材）を使用し、結晶直径が小さいシリコン単結晶を引き上げる場合には、第１断熱部３１及び第２断熱部３２を組み合わせて構成された二重構造の熱遮蔽部材２０（第２の熱遮蔽部材）を使用するため、結晶直径が異なる２種類のシリコン単結晶の引き上げを同一のＣＺ引き上げ炉を用いて行うことができ、結晶直径が異なる２種類のシリコン単結晶の品質のばらつきを低減することができる。

【0073】

図６は、本発明の第３の実施の形態による熱遮蔽部材の構成を示す略断面図である。

【0074】

図６に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０は、図４及び図５に示した第２の実施の形態による熱遮蔽部材のさらなる変形例であって、断熱部材３０が第１断熱部３１、第２断熱部３２及び第３断熱部３３の組み合わせからなる点にある。第１断熱部３１及び第２断熱部３２は第２の実施の形態で用いたものと同じである。第３断熱部３３は、第２断熱部３２の内周側に設けられる略円筒状の部材であって、第２断熱部３２から着脱自在に構成されている。すなわち、本実施形態による断熱部材３０は、第１の実施の形態との共通部品である第１断熱部３１に第２断熱部３２及び第３断熱部３３を追加したものである。

【0075】

第３断熱部３３を使用しない時の開口径Ｒ_２（図４参照）と第３断熱部３３を使用して開口サイズを小さくした時の開口径Ｒ_３との差は５０ｍｍ（約２インチ）以上であることが好ましい。結晶直径が異なる２種類のシリコン単結晶の直径差が５０ｍｍよりも小さい場合には、熱遮蔽部材２０の開口サイズを変更しなくても、他の結晶引上げ条件を微調整することで、実質的に同じ品質のシリコン単結晶を引き上げることが可能だからである。

【0076】

第３断熱部３３の外周面３３ａは第２断熱部３２の内周面３２ｂにフィットするテーパー面であり、内周面３２ｂに密着している。第３断熱部３３の内周面３３ｂは外周面３３ａに近い傾斜角度を持つテーパー面であり、断熱部材３０の内周面３０ｂを構成している。第２断熱部３２の上部開口から内側に第３断熱部３３を挿入すると、第３断熱部３３の外周面３３ａは第２断熱部３２の内周面３２ｂに密着し、両者は一体化する。第３断熱部３３を上方に持ち上げれば第２断熱部３２から容易に取り出すことができる。

【0077】

本実施形態において、第３断熱部３３は、第１断熱部３１及び第２断熱部３２の上端から下端まで広範囲に延在する比較的大きな部材であるが、第１断熱部３１及び第２断熱部３２の下端部だけに設けられた比較的小さな部材であってもよい。

【0078】

壁部材４０は、断熱部材３０の外周面３０ａと下端面３０ｃの外周側領域を覆う外壁部４１と、断熱部材３０の内周面３０ｂを覆う内壁部４２と、断熱部材３０の下端面３０ｃの内周側領域を覆う底壁部４３とを備えている。ここで、外壁部４１は第１の実施の形態で用いたものと同じであり、第１断熱部３１と同様に、第１～第３の実施の形態に共通の部品である。

【0079】

内壁部４２としては、第３断熱部３３の内周面３３ｂにフィットする形状を有する第３内壁部４２Ｚが使用され、底壁部４３としては、第３断熱部３３の使用に合わせた、開口サイズがさらに小さな第３底壁部４３Ｚが使用される。そのため、第３内壁部４２Ｚの形状は第２内壁部４２Ｙとわずかに異なり、また第３底壁部４３Ｚの形状は第２底壁部４３Ｙの形状とわずかに異なる。

【0080】

断熱部材３０を構成する第１断熱部３１、第２断熱部３２及び第３断熱部３３と、壁部材４０を構成する外壁部４１、第１内壁部４２Ｘ、第２内壁部４２Ｙ、第３内壁部４２Ｚ、第１底壁部４３Ｘ、第２底壁部４３Ｙ、第３底壁部４３Ｚは、３種類の開口サイズに対応する熱遮蔽部材の部品セットを構成している。第１断熱部３１及び外壁部４１は大口径、中口径及び小口径に共通の基本部品であり、第２断熱部３２及びは中口径及び小口径に共通の追加部品であり、第３断熱部３３は小口径にのみ使用される追加部品である。第１内壁部４２Ｘ及び第１底壁部４３Ｘは大口径にのみ使用される選択部品であり、第２内壁部４２Ｙ及び第２底壁部４３Ｙは中口径にのみ使用される選択部品であり、第３内壁部４２Ｚ及び第３底壁部４３Ｚは小口径にのみ使用される選択部品である。このように、本実施形態によれば、熱遮蔽部材２０の開口サイズの選択肢をさらに広げることができる。

【0081】

図７及び図８は、本発明の第４の実施の形態による熱遮蔽部材の構成を示す略断面図であって、図７は完成図、図８は分解図である。

【0082】

図７及び図８に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０の特徴は、大口径の熱遮蔽部材の構成部品として底壁部４３を省略した点にある。すなわち、壁部材４０は、断熱部材３０の外周面３０ａと下端面３０ｃの全体を覆う外壁部４１と、断熱部材３０の内周面３０ｂを覆う第１内壁部４２Ｘとで構成されている。

【0083】

図９及び図１０は、本発明の第５の実施の形態による熱遮蔽部材の構成を示す略断面図であって、図９は完成図、図１０は分解図である。

【0084】

図９及び図１０に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０は、図７及び図８に示した第４の実施の形態による熱遮蔽部材の変形例であって、断熱部材３０が第１断熱部３１及び第２断熱部３２の組み合わせからなり、壁部材４０が外壁部４１及び第２内壁部４２Ｙのほか、底壁部４３をさらに備えている点にある。

【0085】

このように、熱遮蔽部材２０の開口サイズを大きくする場合には底壁部を省略し、熱遮蔽部材２０の開口サイズを小さくする場合には底壁部を追加するようにしても良い。この場合、第１断熱部３１及び外壁部４１は共通部品として使用でき、第２断熱部３２及び底壁部４３の追加し、内壁部４２を交換することで小口径にも対応できる。

【0086】

図１１及び図１２は、本発明の第６の実施の形態による熱遮蔽部材の構成を示す略断面図であって、図１１は完成図、図１２は分解図である。

【0087】

図１１及び図１２に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０の特徴は、外壁部４１と内壁部４２との接続を強固にするため、両者の接続位置には鍵状の係合部が設けられている点にある。具体的には、外壁部４１の下端部（内周端部）には上方に突出する突起部４１ｖが形成されており、内壁部４２の下端部は外壁部４１の下端部（内周端部）に設けられた突起部４１ｖに係合して固定される。内壁部４２を外壁部４１の内側に設置すると、内壁部４２の下端部が外壁部４１の突起部４１ｖに噛み合い、両者は強固に接続される。

【0088】

壁部材４０を構成するパーツの接続箇所は、内部の断熱部材３０の劣化による微粉が落ちないように鍵状の端部同士が相互に係合し、これにより壁部材４０内の密閉状態が維持されていることが好ましい。断熱部材３０は徐々に劣化して粉状となるため、壁部材４０による断熱部材３０の封止状態が不十分では断熱部材３０の微粉が外側に漏れ出して単結晶の歩留まりに悪影響を与える。しかし、壁部材４０を構成する複数の部品間のつなぎ目が密着している場合には、微粉の漏れ出しを防止することができる。

【0089】

図１３及び図１４は、本発明の第７の実施の形態による熱遮蔽部材の構成を示す略断面図であって、図１３は完成図、図１４は分解図である。

【0090】

図１３及び図１４に示すように、本実施形態による熱遮蔽部材２０は、図１１及び図１２に示した第６の実施の形態による熱遮蔽部材の変形例であって、断熱部材３０が第１断熱部３１及び第２断熱部３２の組み合わせからなり、壁部材４０が外壁部４１及び第２内壁部４２Ｙのほか、底壁部４３をさらに備えている点にある。また、外壁部４１と底壁部４３との接続を強固にするため、両者の接続位置には鍵状の係合部が設けられている。具体的には、外壁部４１の下端部（内周端部）には上方に突出する突起部４１ｖが形成されており、底壁部４３の外周端部には外壁部４１の突起部４１ｖに係合するフック部４３ｖが形成されている。底壁部４３を外壁部４１の内側に設置すると、フック部４３ｖが突起部４１ｖに噛み合い、両者は強固に接続される。

【0091】

壁部材４０を構成するパーツの接続箇所は、内部の断熱部材３０の劣化による微粉が落ちないように鍵状の端部同士が相互に係合し、これにより壁部材４０内の密閉状態が維持されていることが好ましい。断熱部材３０は徐々に劣化して粉状となるため、壁部材４０による断熱部材３０の封止状態が不十分では断熱部材３０の微粉が外側に漏れ出して単結晶の歩留まりに悪影響を与える。しかし、壁部材４０を構成する複数の部品間のつなぎ目が密着している場合には、微粉の漏れ出しを防止することができる。

【0092】

本実施形態による熱遮蔽部材２０も、第１及び第２の実施の形態による熱遮蔽部材と同様の効果を奏することができる。すなわち、構成部品の一部を取り外したり交換したりすることで開口サイズを３段階に変更することができる。したがって、結晶直径が異なる３種類のシリコン単結晶の引き上げを同一のＣＺ引き上げ炉を用いて行うことができ、結晶直径が異なる３種類のシリコン単結晶の品質のばらつきを低減することができる。

【0093】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0094】

例えば、上記実施形態において、第１断熱部３１、第２断熱部３２及び第３断熱部３３の各々は単一の部品として構成されているが、高さ方向に分割された複数の部品の組み合わせからなるものであってもよい。

【0095】

また熱遮蔽部材２０の内周面を構成する内壁部４２の内周面は、上端部から下端部に向かって斜めに真っすぐ傾斜した平坦面であるが、途中に段差が設けられていてもよい。例えば、内壁部４２の内周面の周方向の一部或いは全周に取っ手として機能する段差を設けることにより、内壁部４２の着脱の作業性を向上させることができる。そのような段差は、断熱部材３０を構成する第１～第３断熱部３１～３３に設けられてもよく、壁部材４０の外壁部４１の内側に収容されるすべての部品に設けることができる。

【0096】

さらに上記実施形態においては、ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造に用いられる熱遮蔽部材を例に挙げたが、本発明はシリコン単結晶に限定されるものではなく、種々の単結晶の製造に適用することができる。

【符号の説明】

【0097】

１ 単結晶製造装置
２ シリコン融液
３ シリコン単結晶
１０ チャンバー
１０ａ メインチャンバー
１０ｂ プルチャンバー
１０ｃ ガス導入口
１０ｄ ガス排出口
１１ 石英ルツボ
１２ 黒鉛ルツボ
１３ 回転シャフト
１４ シャフト駆動機構
１５ ヒーター
１６ 断熱材
１７ ワイヤー
１８ ワイヤー巻き取り機構
２０ 熱遮蔽部材
２０ａ 開口
３０ 断熱部材
３０ａ 断熱部材の外周面
３０ｂ 断熱部材の内周面
３０ｃ 断熱部材の下端面
３０ｄ 断熱部材の上端面
３１ 第１断熱部
３１ａ 外周面
３１ｂ 内周面
３１ｃ 下端面
３１ｄ 上端面
３２ 第２断熱部
３２ａ 外周面
３２ｂ 内周面
３２ｃ 下端面
３２ｄ 上端面
３３ 第３断熱部
３３ａ 外周面
３３ｂ 内周面
３３ｃ 下端面
３３ｄ 上端面
４０ 壁部材
４１ 外壁部
４１ｕ テーパー面
４１ｖ 突起部
４２ 内壁部
４２Ｘ 第１内壁部
４２Ｙ 第２内壁部
４２Ｚ 第３内壁部
４２ｔ テーパー面
４３ 底壁部
４３Ｘ 第１底壁部
４３Ｙ 第２底壁部
４３Ｚ 第２底壁部
４３ｔ テーパー面
４３ｕ テーパー面
４３ｖ フック部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】