特表 2024-502870 単結晶炉用導流筒、単結晶炉及び導流筒の加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-23

(54)【発明の名称】単結晶炉用導流筒、単結晶炉及び導流筒の加工方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

C30B29/06 502C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023542566

(86)(22)【出願日】2022-03-01

(85)【翻訳文提出日】2023-07-12

(86)【国際出願番号】 CN2022078641

(87)【国際公開番号】W WO2022199339

(87)【国際公開日】2022-09-29

(31)【優先権主張番号】202110320307.X

(32)【優先日】2021-03-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523194961

【氏名又は名称】ジョンフアン アドヴァンスド セミコンダクター マテリアルズ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100142365

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】王双麗

(72)【発明者】

【氏名】陳俊宏

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077BA04

4G077CF10

4G077EG15

4G077EG24

4G077EG25

4G077HA12

4G077PE22

(57)【要約】

単結晶炉（１００）用導流筒（１）、単結晶炉（１００）、及び導流筒（１）の加工方法であって、導流筒（１）の内輪郭線は、鉛直方向に延在する第１直線分（１１）と、一端が第１直線分（１１）に連結し、他端が傾斜して上方に延在する第２直線分（１３）と、線分群（１４）とを含み、第２直線分（１３）と鉛直方向とのなす角度α≧４５°であり、線分群（１４）は、順に連結され且つ傾斜角度が異なる複数の直線分を含み、結晶棒（５）から線分群（１４）上に伝達された熱を水冷ジャケット（３）に向かって伝達するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単結晶炉用導流筒であって、前記単結晶炉は、導流筒、炉体、水冷ジャケット、及び坩堝を含み、前記導流筒、水冷ジャケット、及び坩堝は、いずれも前記炉体内に設けられ、前記坩堝内に結晶棒が形成されており、前記導流筒及び水冷ジャケットは、いずれも前記結晶棒に周設され、且つ前記水冷ジャケットは前記導流筒の上側に位置し、前記結晶棒の軸断面の位置する平面を参照面と定義し、前記導流筒は前記参照面で切断されて切断面を形成し、
前記切断面の前記結晶棒側に位置する内輪郭線は、
鉛直方向に延在する第１直線分であって、前記坩堝の液面に隣接する一端が、前記液面と離間している第１直線分と、
一端が前記第１直線分の前記坩堝から離反する一端に連結し、他端が前記結晶棒から離反する方向に傾斜して上方に延在する第２直線分であって、鉛直方向とのなす角度はαであり、且つα≧４５°を満たす第２直線分と、
順に連結され且つ傾斜角度が異なる複数の直線分を含み、一端が前記第２直線分の他端に連結し、他端が前記結晶棒から離反する方向に傾斜して上方に延在する線分群であって、前記結晶棒から前記線分群に伝達された熱を前記水冷ジャケットに向かって伝達し、前記水冷ジャケットを利用して前記熱が逆に前記結晶棒に伝達することを阻止するように構成される線分群と、を含む単結晶炉用導流筒。

【請求項2】

前記結晶棒の径方向において、前記第２直線分の前記結晶棒から離反する一端は、前記水冷ジャケットの外縁と面一になるか、又は、前記水冷ジャケット外縁の外側に位置する、請求項１に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項3】

前記αは、５０°≧α≧４５°を満たす、請求項１に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項4】

前記直線分の両端をそれぞれＡ端及びＢ端と定義し、前記Ａ端の前記結晶棒上への正投影をＣと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の外縁をＤと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の内縁をＥと定義すると、線分ＡＢが∠ＥＡＣの角二等分線に垂直で、且つ線分ＡＥが線分ＢＤと平行に設定されることを満たし、前記Ａ端は、前記直線分の前記結晶棒に隣接する一端である、請求項２に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項5】

前記線分群に含まれる前記直線分の数はＸであり、且つ３０≧Ｘ≧１０を満たす、請求項２に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項6】

前記結晶棒の軸方向において、前記第１直線分の前記液面に隣接する一端と前記液面との間隔はＬであり、且つ５０ｍｍ≧Ｌ≧２０ｍｍを満たす、請求項１～５のいずれか１項に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項7】

前記炉体の径方向に内側から外側に向かって、前記導流筒の底面と前記液面との間隔が徐々に小さくなり、前記導流筒の底面と前記液面とのなす角度はβであり、且つ８°≧β≧１°を満たす、請求項１～６のいずれか１項に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項8】

前記液面は、前記坩堝の内周壁と第１アーク面を形成し、前記導流筒の底壁と前記導流筒の外周壁との連結箇所は、前記第１アーク面と平行に設定される第２アーク面を形成する、請求項１～７のいずれか１項に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項9】

前記液面は、前記結晶棒の外周壁と第３アーク面を形成し、前記導流筒の底壁と前記導流筒の内周壁との連結箇所は、前記第３アーク面と平行に設定される第４アーク面を形成する、請求項１～７のいずれか１項に記載の単結晶炉用導流筒。

【請求項10】

炉体と、
前記炉体内に設けられる坩堝であって、内部に結晶棒が形成されている収納スペースを有する坩堝と、
水冷ジャケットと、
請求項１～９のいずれか１項に記載の単結晶炉用導流筒と、を含み、
前記導流筒及び水冷ジャケットは、いずれも前記炉体内に設けられ、且つ前記水冷ジャケットは前記導流筒の上側に位置する、単結晶炉。

【請求項11】

前記水冷ジャケットは、
前記結晶棒に周設され、前記結晶棒の軸方向に延在する第１連結部と、
前記第１連結部の前記液面に隣接する一端に連結し、且つ前記結晶棒の径方向に延在する第２連結部と、を含む請求項１０に記載の単結晶炉。

【請求項12】

前記第２連結部の前記液面に隣接する側の表面は、前記第１連結部に向かって凹む第１曲面に形成され、或いは、前記第２連結部の前記結晶棒に隣接する側の表面は、前記結晶棒から離反する方向に向かって凹む第２曲面に形成される、請求項１１に記載の単結晶炉。

【請求項13】

請求項１～９のいずれか１項に記載の単結晶炉用導流筒である導流筒の加工方法であって、
前記線分群は、順に連結され且つ傾斜角度が異なる直線分一から直線分Ｎの複数の直線分を含み、前記水冷ジャケットの径方向の外縁をＤと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の内縁をＥと定義すると、
前記第１直線分を加工するステップと、
前記第２直線分を加工するステップであって、前記第２直線分の始点は前記第１直線分の上端点であり、前記第２直線分の終点はＡ１点であり、前記Ａ１点が前記水冷ジャケットのＤ点と前記結晶棒の径方向に面一になるステップと、
前記直線分一を加工するステップであって、前記直線分一の始点はＡ１であり、前記直線分一の終点はＢ１であり、前記Ａ１点の前記結晶棒上への正投影はＣ１点であり、
前記Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第１参照線を作成することと、
ＥＡ１を前記Ｄ点の位置まで並進して前記第１参照線との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を前記直線分一とすることと、を含むステップと、
前記直線分二を加工するステップであって、前記直線分二の始点は、前記直線分一の前記Ｂ１点と重ね合わせるＡ２であり、前記直線分二の終点はＢ２であり、前記Ａ２点の前記結晶棒上への正投影はＣ２点であり、
前記Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第２参照線を作成することと、
ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して前記第２参照線との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を前記直線分二とすることと、を含むステップと、
前記直線分三を加工するステップであって、前記直線分三の始点は、前記直線分二の前記Ｂ２点と重ね合わせるＡ３であり、前記直線分三の終点はＢ３であり、前記Ａ３点の前記結晶棒上への正投影はＣ３点であり、
前記Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第３参照線を作成することと、
ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して前記第３参照線との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を前記直線分三とすることと、を含むステップと、
このように、
最後に、前記直線分Ｎを加工するステップであって、前記直線分Ｎの始点はＡｎであり、前記直線分Ｎの終点はＢｎであり、前記Ａｎ点の前記結晶棒上への正投影はＣｎ点であり、
前記Ａｎ点を始点とし、∠ＥＡｎＣｎの角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第Ｎ参照線を作成することと、
ＥＡｎをＤ点の位置まで並進して前記第Ｎ参照線との交点Ｂｎを形成し、ＡｎＢｎを前記直線分Ｎとし、前記Ｎは、Ｎ＞３を満たすこととを含むステップと、を含む導流筒の加工方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本願は、出願番号が２０２１１０３２０３０７．Ｘであり、出願日が２０２１年０３月２５日である中国特許出願に基づいて提出し、該中国特許出願についての優先権を主張し、該中国特許出願の全部内容は、参照することにより本願に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本願は、単結晶炉の技術領域に関し、特に、単結晶炉用導流筒、単結晶炉及び導流筒の加工方法に関する。

【背景技術】

【0003】

シリコン結晶の成長時には、固液界面付近で結晶潜熱が発生するが、一般的に結晶の上方に結晶棒周りの導流筒を設け、ガスを導流筒内側に沿って結晶棒近傍の引き上げ領域に流し込むようにして、この領域をパージして結晶潜熱を除去する。単結晶シリコン棒の直径が大きくなるにつれて、結晶棒の中心部と外周部との温度差が大きくなり、結晶化速度を上げることが難しくなるだけでなく、結晶棒の内部に過度の熱応力が発生し、結晶棒の内部に穴や転位欠陥の欠陥が発生して、結晶棒の加工品質に影響を及ぼす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願は、結晶棒の加工品質を向上させることができる単結晶炉用導流筒を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本願は、さらに、上記単結晶炉用導流筒を含む単結晶炉を提供する。

【0006】

本願は、さらに、導流筒の加工方法を提供し、前記加工方法を利用して上記単結晶炉用導流筒を加工する。

【0007】

本願実施例に係る単結晶炉用導流筒によれば、導流筒、炉体、水冷ジャケット、及び坩堝を含み、前記導流筒、水冷ジャケット、及び坩堝は、いずれも前記炉体内に設けられ、前記坩堝内に結晶棒が形成されており、前記導流筒及び水冷ジャケットは、いずれも前記結晶棒に周設され、且つ前記水冷ジャケットは前記導流筒の上側に位置し、前記結晶棒の軸断面の位置する平面を参照面と定義し、前記導流筒は前記参照面で切断されて切断面を形成し、前記切断面の前記結晶棒側に位置する内輪郭線は、鉛直方向に延在する第１直線分であって、前記坩堝の液面に隣接する一端が、前記液面と離間している第１直線分と、一端が前記第１直線分の前記坩堝から離反する一端に連結し、他端が前記結晶棒から離反する方向に傾斜して上方に延在する第２直線分であって、鉛直方向とのなす角度はαであり、且つα≧４５°を満たす第２直線分と、順に連結され且つ傾斜角度が異なる複数の直線分を含み、一端が前記第２直線分の他端に連結し、他端が前記結晶棒から離反する方向に傾斜して上方に延在する線分群であって、前記結晶棒から前記線分群に伝達された熱を前記水冷ジャケットに向かって伝達し、前記水冷ジャケットを利用して前記熱が逆に前記結晶棒に伝達することを阻止するように構成される線分群と、を含む。

【0008】

本願実施例に係る単結晶炉用導流筒によれば、第２直線分を設定することにより、結晶棒上の熱が結晶棒の径方向に沿って第２直線分に入射する時、第２直線分と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分で反射された熱と入射熱とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒の外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒の外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒に戻ることを回避することができる。なお、線分群を設定することにより、結晶棒から線分群に伝達された熱は、線分群で反射された後に水冷ジャケットに伝達することができ、水冷ジャケットを利用して熱が逆に結晶棒に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒の冷却を加速することができ、結晶棒内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒の生産品質を向上させることができる。

【0009】

本願のいくつかの実施例では、前記結晶棒の径方向において、前記第２直線分の前記結晶棒から離反する一端は、前記水冷ジャケットの外縁と面一になるか、又は、前記水冷ジャケット外縁の外側に位置する。

【0010】

本願のいくつかの実施例では、前記αは、５０°≧α≧４５°を満たす。

【0011】

本願のいくつかの実施例では、前記直線分の両端をそれぞれＡ端及びＢ端と定義し、前記Ａ端の前記結晶棒上への正投影をＣと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の外縁をＤと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の内縁をＥと定義すると、線分ＡＢが∠ＥＡＣの角二等分線に垂直で、且つ線分ＡＥが線分ＢＤと平行に設定されることを満たし、前記Ａ端は前記直線分の前記結晶棒に隣接する一端である。

【0012】

本願のいくつかの実施例では、前記線分群に含まれる前記直線分の数はＸであり、且つ３０≧Ｘ≧１０を満たす。

【0013】

本願のいくつかの実施例では、前記結晶棒の軸方向において、前記第１直線分の前記液面に隣接する一端と前記液面との間隔はＬであり、且つ５０ｍｍ≧Ｌ≧２０ｍｍを満たす。

【0014】

本願のいくつかの実施例では、前記炉体の径方向に内側から外側に向かって、前記導流筒の底面と前記液面との間隔が徐々に小さくなり、前記導流筒の底面と前記液面とのなす角度はβであり、且つ８°≧β≧１°を満たす。

【0015】

本願のいくつかの実施例では、前記液面は、前記坩堝の内周壁と第１アーク面を形成し、前記導流筒の底壁と前記導流筒の外周壁との連結箇所は、前記第１アーク面と平行に設定される第２アーク面を形成する。

【0016】

本願のいくつかの実施例では、前記液面は、前記結晶棒の外周壁と第３アーク面を形成し、前記導流筒の底壁と前記導流筒の内周壁との連結箇所は、前記第３アーク面と平行に設定される第４アーク面を形成する。

【0017】

本願実施例の単結晶炉によれば、炉体と、前記炉体内に設けられる坩堝であって、内部に結晶棒が形成されている収納スペースを有する坩堝と、水冷ジャケットと、上記単結晶炉用導流筒とを含み、前記導流筒及び水冷ジャケットは、いずれも前記炉体内に設けられ、且つ前記水冷ジャケットは前記導流筒の上側に位置する。

【0018】

本願実施例の単結晶炉によれば、第２直線分を設定することにより、結晶棒上の熱が結晶棒の径方向に沿って第２直線分に入射する時、第２直線分と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分で反射された熱と入射熱とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒の外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒の外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒に戻ることを回避することができる。なお、線分群を設定することにより、結晶棒から線分群に伝達された熱は、線分群で反射された後に水冷ジャケットに伝達することができ、水冷ジャケットを利用して熱が逆に結晶棒に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒の冷却を加速することができ、結晶棒内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒の生産品質を向上させることができる。

【0019】

本願のいくつかの実施例では、前記水冷ジャケットは、前記結晶棒に周設され、前記結晶棒の軸方向に延在する第１連結部と、前記第１連結部の前記液面に隣接する一端に連結し、且つ前記結晶棒の径方向に延在する第２連結部と、を含む。

【0020】

本願のいくつかの実施例では、前記第２連結部の前記液面に隣接する側の表面は、前記第１連結部に向かって凹む第１曲面に形成される。

【0021】

本願のいくつかの実施例では、前記第２連結部の前記結晶棒に隣接する側の表面は、前記結晶棒から離反する方向に向かって凹む第２曲面に形成される。

【0022】

本願実施例に係る導流筒の加工方法によれば、前記導流筒は上記単結晶炉用導流筒であり、前記線分群は、複数の順に連結され且つ傾斜角度が異なる直線分一から直線分Ｎを含み、前記水冷ジャケットの径方向の外縁をＤと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の内縁をＥと定義すると、前記第１直線分を加工するステップと、前記第２直線分を加工するステップであって、前記第２直線分の始点は前記第１直線分の上端点であり、前記第２直線分の終点はＡ１点であり、前記Ａ１点が前記水冷ジャケットのＤ点と前記結晶棒の径方向に面一になるステップと、
前記直線分一を加工するステップであって、前記直線分一の始点はＡ１であり、前記直線分一の終点はＢ１であり、前記Ａ１点の前記結晶棒上への正投影はＣ１点であり、前記Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第１参照線を作成することと、ＥＡ１を前記Ｄ点の位置まで並進して前記第１参照線との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を前記直線分一とすることと、を含むステップと、
前記直線分二を加工するステップであって、前記直線分二の始点は、前記直線分一の前記Ｂ１点と重ね合わせるＡ２であり、前記直線分二の終点はＢ２であり、前記Ａ２点の前記結晶棒上への正投影はＣ２点であり、前記Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第２参照線を作成することと、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して前記第２参照線との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を前記直線分二とすることと、を含むステップと、
前記直線分三を加工するステップであって、前記直線分三の始点は、前記直線分二の前記Ｂ２点と重ね合わせるＡ３であり、前記直線分三の終点はＢ３であり、前記Ａ３点の前記結晶棒上への正投影はＣ３点であり、前記Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第３参照線を作成することと、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して前記第３参照線との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を前記直線分三とすることと、を含むステップと、
このように、最後に、前記直線分Ｎを加工するステップであって、前記直線分Ｎの始点はＡｎであり、前記直線分Ｎの終点はＢｎであり、前記Ａｎ点の前記結晶棒上への正投影はＣｎ点であり、前記Ａｎ点を始点とし、∠ＥＡｎＣｎの角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第Ｎ参照線を作成することと、ＥＡｎをＤ点の位置まで並進して前記第Ｎ参照線との交点Ｂｎを形成し、ＡｎＢｎを前記直線分Ｎとすることとを含むステップと、を含む。ここで、前記ＮはＮ＞３を満たす。

【0023】

本願実施例に係る導流筒の加工方法によれば、第２直線分を設定することにより、結晶棒上の熱が結晶棒の径方向に沿って第２直線分に入射する時、第２直線分と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分で反射された熱と入射熱とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒の外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒の外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒に戻ることを回避することができる。なお、線分群を設定することにより、結晶棒から線分群に伝達された熱は、線分群で反射された後に水冷ジャケットに伝達することができ、水冷ジャケットを利用して熱が逆に結晶棒に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒の冷却を加速することができ、結晶棒内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒の生産品質を向上させることができる。

【0024】

本願のさらなる態様及び利点は、以下の説明において部分的に与えられ、一部は、以下の説明から明らかになるか、又は本願の実践から理解される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本願実施例に係る単結晶炉の構造概略図である。

【図2】本願実施例に係る単結晶炉の部分構造概略図である。

【図3】図２中のＭにおける拡大図である。

【図4】本願実施例に係る単結晶炉の部分構造概略図である。

【図5】本願実施例に係る単結晶炉の部分構造概略図である。

【符号の説明】

【0026】

単結晶炉１００、
導流筒１、第１直線分１１、第２直線分１３、
線分群１４、直線分一１４１、直線分二１４２、直線分三１４３、直線分四１４４、直線分五１４５、
第２アーク面１５、第４アーク面１６、
炉体２、水冷ジャケット３、第１連結部３１、第２連結部３２、
第１曲面３２１、第２曲面３２２、第３曲面３２３、
坩堝４、第１アーク面４１、第３アーク面４２、
結晶棒５。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本願の実施例を詳細に説明し、当該実施例の例示を添付図面に示し、始めから終わりまで同一又は類似の符号は、同一又は類似の素子、あるいは同一又は類似の機能を有する素子を示す。以下に図面を参照して説明する実施例は例示的なものであり、本願を説明するために用いられることを意図しており、本願を限定するものとして解釈されてはならない。

【0028】

以下の開示は、本願の異なる構成を実施するための多数の異なる実施例又は例を提供するものである。以下、本願の開示を簡略化するために、特定例示の部材及び設定について説明する。もちろん、これらは例示に過ぎず、本願を限定するものではない。なお、本願は、異なる例において、数字及び／又はアルファベットへの参照を繰り返すことができる。このような繰り返しは、単純化及び明確化のためであり、それ自体が、議論される様々な実施例及び／又は設定間の関係を示すものではない。なお、本願は、様々な特定のプロセス及び材料の例を提供するが、当業者であれば、他のプロセスの適用可能性及び／又は他の材料使用を認識することができる。

【0029】

以下、図面を参照しながら本願実施例に係る単結晶炉１００用の導流筒１について説明し、単結晶炉１００は、導流筒１、炉体２、水冷ジャケット３及び坩堝４を含み、導流筒１、水冷ジャケット３、及び坩堝４は、いずれも炉体２内に設けられ、坩堝４内に結晶棒５が形成されており、導流筒１及び水冷ジャケット３は、いずれも結晶棒５に周設され、且つ水冷ジャケット３は導流筒１の上側に位置する。

【0030】

例えば、本願の一例では、坩堝４は、収納スペースを有し、加熱溶融用のシリコン原料を収納スペース内に配置し、炉体２内には坩堝４を加熱するヒーターが設けられ、ヒーターの加熱で、収納スペース内のシリコン原料を溶融してシリコン液にすることができる。炉体２内には、さらに、導流筒１及びアルゴンガス管が設けられ、アルゴンガス管は炉体２頂部を通過して炉体２内に入り込んで、導流筒１と結晶棒５で形成されたアルゴンガス通路を経過し、結晶棒の成長を促進する。炉体２内には、さらに、水冷ジャケット３が設けられる。水冷ジャケット３は、結晶棒５に周設され、且つ導流筒１の上側に位置し、結晶棒５から外に放射された熱を吸収して外に伝達するように構成され、それにより、結晶棒５の放熱効率を向上させる。

【0031】

図１及び図２に示すように、結晶棒５の軸断面の位置する平面を参照面と定義し、導流筒１は参照面で切断されて切断面を形成し、切断面の結晶棒５側に位置する内輪郭線は、第１直線分１１、第２直線分１３、及び線分群１４を含む。

【0032】

具体的には、図１に示すように、第１直線分１１は鉛直方向に延在し、且つ第１直線分１１の坩堝４の液面に隣接する一端は、液面と離間されている。これにより、第１直線分１１の底端とシリコン液の液面との間に、アルゴン用の気流通路を形成することができ、第１直線分１１は一定の距離を有する直線分であるため、液面に近い領域が安定した温度勾配を維持することができ、結晶棒の成長に有利である。なお、第１直線分１１の長さは、結晶棒５の成長直径に関するショルダーリングの高さと同じかそれ以上であるべきである。例えば、本願のいくつかの実施例では、８ｉｎｃｈの結晶棒が成長される場合、そのショルダーリングの長さは約９０ｍｍとなるが、第１直線分１１の長さは９０ｍｍ以上であるべきであり、１２ｉｎｃｈの結晶棒が成長される場合、そのショルダーリングの長さは約１６０ｍｍとなるが、第１直線分１１の長さは１６０ｍｍ以上であるべきである。

【0033】

図２及び図３に示すように、第２直線分１３は、一端が第１直線分１１の坩堝４から離反する一端に連結し、他端が結晶棒５から離反する方向に傾斜して上方に延在し、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度はα（図３に示されるα）であり、且つα≧４５°を満たす。第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱と入射熱とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0034】

具体的には、本願のいくつかの実施例では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は、４５°、４８°、５０°、５５°、６０°などであってもよい。第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は、具体的には単結晶炉１００の型番ンやサイズによって選択して設定されることができる。

【0035】

例えば、本願の一例では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は４５°であり、結晶棒５上の熱は、結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、熱が第２直線分１３に形成された入射角は４５°であり、反射角が入射角に等しい原理により、反射角も同じく４５°であり、第２直線分１３が上方に傾斜して設定されているため、反射された熱が垂直に上向きに伝達され、即ち反射された熱が結晶棒５外壁面と平行な方向に沿って伝達され、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。

【0036】

また、例えば、本願の別の例示では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は６０°であり、結晶棒５上の熱は、結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、熱が第２直線分１３に形成された入射角は６０°であり、反射角が入射角に等しい原理により、反射角も同じく６０°であり、第２直線分１３が上方に傾斜して設定されているため、反射された熱が上方に傾斜し且つ結晶棒５から離反する方向に伝達され、即ち反射された熱が結晶棒５から離反する方向に沿って上方に傾斜して伝達され、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。

【0037】

図２及び図３に示すように、線分群１４は、順に連結され且つ傾斜角度の異なる複数の直線分を含み、その一端が第２直線分１３の他端に連結し、他端が結晶棒５から離反する方向に傾斜して上方に延在する。理解されるように、線分群１４は、順に連結される複数の直線分を含み、各直線分は、いずれも結晶棒５から離反する方向に傾斜して上方に延在する。例えば、線分群１４は、５本の直線分を含み、第１本の直線分が第２直線分１３に連結し、第２本の直線分が第１本の直線分に連結し、第３本の直線分が第２本の直線分に連結し、第４本の直線分が第３本の直線分に連結し、第５本の直線分が第４本の直線分に連結する。

【0038】

図１～図３に示すように、線分群１４は、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱を水冷ジャケット３に向かって伝達するように構成され、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。理解されるように、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達し、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止することができる。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。なお、第２直線分１３及び線分群１４を設定することにより、結晶棒５の冷却を加速することができるため、製造過程において結晶棒５の放熱段階にある時間を短縮することができ、結晶棒５の生産効率を速めることができる。

【0039】

本願実施例の単結晶炉１００用の導流筒１によれば、第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱と入射熱とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。なお、線分群１４を設定することにより、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達することができ、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0040】

本願のいくつかの実施例では、図１～図３に示すように、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端は、水冷ジャケット３の外縁と面一になり、又は水冷ジャケット３外縁の外側に位置する。換言すれば、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端（即ち第２直線分１３の上端）は、水冷ジャケット３の外縁と面一になってもよく、或いは、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端は、水冷ジャケット３外縁の外側に位置する。これにより、第２直線分１３で反射された熱は、水冷ジャケット３の外縁に反射されることができ、又は水冷ジャケット３の外側に反射されることができる。例えば、本願の１つの具体的な例示では、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端は、水冷ジャケット３の外縁と面一になっている。

【0041】

本願のいくつかの実施例では、図１～図３に示すように、αは５０°≧α≧４５°を満たす。理解されるように、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度を４５°～５０°の間に設定することにより、熱が結晶棒５に戻ることを確保する前提で、第２直線分１３の上端の半径を小さくすることができ、それによって、導流筒１のサイズを縮小することができ、導流筒１が占有する空間を小さくすることができる。例えば、本願のいくつかの例示では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は、４５°、４６°、４７°、４８°、４９°又は５０°であってもよい。

【0042】

本願のいくつかの実施例では、直線分の両端をそれぞれＡ端及びＢ端と定義し、Ａ端の結晶棒５への正投影をＣと定義し、水冷ジャケット３の径方向の外縁をＤと定義し、水冷ジャケット３の径方向の内縁をＥと定義すると、線分ＡＢと∠ＥＡＣの角二等分線に垂直で、且つ線分ＡＥが線分ＢＤと平行に設定する。ここで、Ａ端は、直線分の結晶棒５に隣接する一端である。

【0043】

理解されるように、線分群１４中の各直線分は、いずれも上記の状況を満たし、上記の設定によって、結晶棒５から直線分に入射する熱は、直線分の反射を経て、水冷ジャケット３内縁のＥに反射することができ、これにより、水冷ジャケット３を利用して熱に対する阻止を実現し、熱が結晶棒５に戻ることを有効に回避することができる。

【0044】

例えば、結晶棒５のＣ点における熱について、この部分の熱が直線分のＡ端に伝達されることができ、Ａ端で反射された後に水冷ジャケット３のＥ点に伝達されることができ、即ち、ＣＡはこの部分の熱の入射経路と考えられるため、入射表面ＡＢの法線が∠ＥＡＣの角二等分線である。よって、線分で反射された伝達経路はＡＥであり、反射された熱が水冷ジャケット３の内縁に伝達されるため、熱が結晶棒５に戻ることを有効に回避することができる。各直線分には同一の特徴があるため、各直線分で反射された熱は、水冷ジャケット３の内縁のＥに伝達される。

【0045】

具体的には、本願の１つの具体的な例示では、第２直線分１３、及び線分群１４の直線分一１４１、直線分二１４２、直線分三１４３、直線分四１４４、……、直線分Ｎの加工過程は以下の通りである。

【0046】

第１ステップ：第２直線分１３を加工し、第２直線分１３の始点は第１直線分１１の上端点であり、第２直線分１３の終点はＡ１点であり、Ａ１点は水冷ジャケット３のＤ点と結晶棒５の径方向に面一になる。ここで、第２直線分１３が傾斜角度４５°の方向に沿って斜め外側に延在する。

【0047】

第２ステップ：直線分一１４１を加工し、直線分一１４１の始点はＡ１であり、終点はＢ１であり、Ａ１点の結晶棒５上への正投影はＣ１点である。具体的には、まず∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線を見つけ、Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ１をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を直線分一１４１とする。

【0048】

第３ステップ：直線分二１４２を加工し、直線分二１４２の始点は、直線分一１４１中のＢ１点と重ね合わせるＡ２であり、直線分二１４２の終点はＢ２であり、Ａ２点の結晶棒５上への正投影はＣ２点である。具体的には、まず∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線を見つけ、Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を直線分二１４２とする。

【0049】

第４ステップ：直線分三１４３を加工し、直線分三１４３の始点は、直線分二１４２中のＢ２点と重ね合わせるＡ３であり、直線分三１４３の終点はＢ３であり、Ａ３点の結晶棒５上への正投影はＣ３点である。具体的には、まず∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線を見つけ、Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を直線分三１４３とする。

【0050】

第５ステップ：直線分四１４４を加工し、直線分四１４４の始点は、直線分三１４３中のＢ３点と重ね合わせるＡ４であり、直線分四１４４の終点はＢ４であり、Ａ４点の結晶棒５上への正投影はＣ４点である。具体的には、まず∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線を見つけ、Ａ４点を始点とし、∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ４を形成し、Ａ４Ｂ４を直線分四１４４とする。

【0051】

第６ステップ：直線分五１４５を加工し、直線分五１４５の始点は、直線分四１４４中のＢ４点と重ね合わせるＡ５であり、直線分五１４５の終点はＢ５であり、Ａ５点の結晶棒５上への正投影はＣ５点である。具体的には、まず∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線を見つけ、Ａ５点を始点とし、∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ５をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ５を形成し、Ａ５Ｂ５を直線分五１４５とする。

【0052】

第７ステップ：直線分六を加工し、直線分六の始点は、直線分五１４５中のＢ５点と重ね合わせるＡ６であり、直線分六の終点はＢ６であり、Ａ６点の結晶棒５上への正投影はＣ６点である。具体的には、まず∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線を見つけ、Ａ６点を始点とし、∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ６をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ６を形成し、Ａ６Ｂ６を直線分六とする。

【0053】

このように、線分群１４が２４本の直線分を含むと仮定すると、直線分二十四の加工ステップは、以下の通りである。

【0054】

直線分二十四の始点は、直線分二十三中のＢ２３点と重ね合わせるＡ２４であり、直線分二十四の終点はＢ２４であり、Ａ２４点の結晶棒５上への正投影はＣ２４点である。具体的には、まず∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線を見つけ、Ａ２４点を始点とし、∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２４を形成し、Ａ２４Ｂ２４を直線分二十四とする。

【0055】

本願のいくつかの実施例では、図１～図３に示すように、線分群１４に含まれる直線分の数はＸであり、且つ３０≧Ｘ≧１０を満たす。理解されるように、直線分の数は、導流筒１のサイズ、導流筒１と水冷ジャケット３との相対的な位置、及び導流筒１と結晶棒５との相対的な位置に関するものとして、直線分の数を１０～３０の間に設定することにより、多くの場合における数の要求を満たすことができ、ユーザーのニーズをよりよく満たすことができる。例えば、本願の一例では、線分群１４に含まれる直線分の数は、１０本、１２本、１４本、１６本、１８本、２０本、２２本、２４本、２６本、２８本、又は３０本である。

【0056】

本願のいくつかの実施例では、図１及び図４に示すように、結晶棒５の軸方向において、第１直線分１１の液面に隣接する一端と液面との間隔はＬ（図４に示されるＬ）であり、且つ５０ｍｍ≧Ｌ≧２０ｍｍを満たす。理解されるように、種結晶がショルダーリングする際に断線しやすいという問題は、第１直線分１１の液面に隣接する一端と液面との間隔を２０～５０ｍｍの間に設定することにより、この部分の位置の温度勾配が変化しないこと、また気流もそれほど変化しないことを確保することができるため、断線の問題を回避することができる。

【0057】

例えば、本願の一例では、結晶棒５の加工過程は以下の通りである。高純度の多結晶シリコン原料を単結晶炉１００の坩堝４内に入れ、低真空流動不活性ガスの保護下で加熱溶融し、特定の成長方向を有する１つの単結晶シリコン（種結晶ともいう）を種結晶把持装置に入れ、種結晶をシリコン溶液に接触させ、溶融シリコン溶液の温度を融点温度に近づけるように調整した後、種結晶が上から下に溶融シリコン溶液に入れ込んで回転するように駆動し、その後に徐々に種結晶を引き上げると、種結晶は錐体部分の成長に入り、錐体の直径が目標直径に近づくと、単結晶シリコンの直径がそれ以上大きくならないように種結晶の引き上げ速度を高め、結晶の中部成長段階に入り、単結晶シリコンの成長が終わりに近づくと、種結晶の引き上げ速度を再び高め、単結晶シリコンが溶融シリコンから徐々に離脱して下錐体を形成して成長を終了する。

【0058】

具体的には、本願のいくつかの例示では、結晶棒５の軸方向において、第１直線分１１の液面に隣接する一端と液面との間隔は、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、又は５０ｍｍである。

【0059】

本願のいくつかの実施例では、図１及び図４に示すように、炉体２の径方向に内側から外側に向かって、導流筒１の底面と液面との間隔が徐々に小さくなり、且つ導流筒１の底面と液面とのなす角度はβ（図４に示されるβ）であり、且つ８°≧β≧１°を満たす。理解されるように、シリコン液の自由液面の温度は、坩堝４壁との間隔が小さくなるにつれて、自由液面の温度が徐々に増加し、温度差が増加するにつれて、マランゴーニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）も増強し、坩堝４内壁から固液界面への酸素の輸送を加速し、結晶棒５の生産品質に影響を与える。本願では、炉体２の径方向に内側から外側に向かって、導流筒１の底面と液面との間隔を徐々に小さくなることにより、アルゴンガスが導流筒１の底面と液面との間の通路を流れる時に、アルゴンガスの流速を徐々に強め、それにより、坩堝４壁に近い箇所の温度を下げ、熱対流と酸素輸送を弱める。

【0060】

本願のいくつかの実施例では、図４に示すように、液面は、坩堝４の内周壁と第１アーク面４１を形成し、導流筒１の底壁と導流筒１の外周壁との連結箇所は、第１アーク面４１と平行に設定される第２アーク面１５を形成する。理解されるように、導流筒１の底壁と導流筒１の外周壁との連結箇所に第１アーク面４１と平行な第２アーク面１５を設定することにより、アルゴンガスの流れの抵抗を低減することができ、それにより、アルゴンガスの流速を向上させ、熱対流と酸素輸送を弱めることができる。

【0061】

本願のいくつかの実施例では、図１に示すように、液面は、結晶棒５の外周壁と第３アーク面４２を形成し、導流筒１の底壁と導流筒１の内周壁との連結箇所は、第３アーク面４２と平行に設定される第４アーク面１６を形成する。理解されるように、導流筒１の底壁と導流筒１の内周壁との連結箇所に第３アーク面４２と平行な第４アーク面１６を設定することにより、アルゴンガスの流れの抵抗を低減することができ、それにより、アルゴンガスの流速を向上させ、より多くの酸素を奪うことができる。

【0062】

以下、図面を参照しながら本願実施例に係る単結晶炉１００について説明する。

【0063】

図１に示すように、本願実施例による単結晶炉１００は、炉体２、坩堝４、水冷ジャケット３及び導流筒１を含み、坩堝４は炉体２内に設けられ、坩堝４は収納スペースを有し、収納スペース内に結晶棒５が形成されており、導流筒１及び水冷ジャケット３は、いずれも炉体２内に設けられ、且つ水冷ジャケット３は導流筒１の上側に位置する。

【0064】

本願実施例に係る単結晶炉１００によれば、第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱と入射熱とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。なお、線分群１４を設定することにより、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達することができ、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0065】

本願のいくつかの実施例では、図５に示すように、水冷ジャケット３は、第１連結部３１及び第２連結部３２を含み、第１連結部３１は、結晶棒５に周設されるとともに、結晶棒５の軸方向に延在し、第２連結部３２は、第１連結部３１の液面に隣接する一端に連結するとともに、結晶棒５の径方向に延在する。理解されるように、水冷ジャケット３の結晶棒５側に位置する横截面は、逆Ｔ字型に形成し、上記設計により、水冷ジャケット３下縁部の幅を大きくすることができ、水冷ジャケット３の下縁部により多くの熱を遮断することができる。

【0066】

本願のいくつかの実施例では、図５に示すように、第２連結部３２の液面に隣接する側の表面は、第１連結部３１に向かって凹む第１曲面３２１に形成される。理解されるように、第２連結部３２の底面を第１連結部３１に向かって凹む曲面に設定され、曲面は平面より面積が大きいという利点があることにより、より多くの反射熱を遮断・吸収することができ、結晶棒５の放熱効率をさらに向上させることができる。

【0067】

本願のいくつかの実施例では、図５に示すように、第２連結部３２の結晶棒５に隣接する側の表面は、結晶棒５から離反する方向に向かって凹む第２曲面３２２に形成される。理解されるように、第２連結部３２の結晶棒５に隣接する側の表面を結晶棒５から離反する方向に向かって凹む曲面に設定され、曲面は平面より面積が大きいという利点があることにより、結晶棒５から第２曲面３２２に放射する熱をより多くすることができ、水冷ジャケット３を利用して吸收される熱をより多くすることができ、結晶棒５の放熱効率をさらに向上させることができる。具体的には、本願の別の例示では、第２連結部３２の結晶棒５から離反する側の表面は、結晶棒５に向かって凹む第３曲面３２３に形成される。もちろん、本願はこれに限らず、第２連結部３２の結晶棒５から離反する側の表面は平面であってもよい。

【0068】

以下、図面を参照しながら本願実施例に係る導流筒１の加工方法について説明する。

【0069】

本願実施例に係る導流筒１の加工方法によれば、導流筒１は上記単結晶炉１００用の導流筒１である。ここで、線分群１４は、順に連結され且つ傾斜角度が異なる直線分一１４１から直線分Ｎの複数の直線分を含み、水冷ジャケット３の径方向の外縁をＤと定義し、水冷ジャケット３の径方向の内縁をＥと定義すると、導流筒１の加工方法は、第１直線分１１を加工するステップと、第２直線分１３を加工するステップであって、第２直線分１３の始点は第１直線分１１の上端点であり、第２直線分１３の終点はＡ１点であり、Ａ１点は水冷ジャケット３のＤ点と結晶棒５の径方向に面一になるステップと、
直線分一１４１を加工するステップであって、直線分一１４１の始点はＡ１であり、直線分一１４１の終点はＢ１であり、Ａ１点の結晶棒５上への正投影はＣ１点であり、Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第１参照線を作成することと、ＥＡ１をＤ点の位置まで並進して第１参照線との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を直線分一１４１とすることと、を含むステップと、
直線分二１４２を加工するステップであって、直線分二１４２の始点は、直線分一１４１のＢ１点と重ね合わせるＡ２であり、直線分二１４２の終点はＢ２であり、Ａ２点の結晶棒５上への正投影はＣ２点であり、Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第２参照線を作成することと、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して第２参照線との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を直線分二１４２とすることと、を含むステップと、
直線分三１４３を加工するステップであって、直線分三１４３の始点は、直線分二１４２のＢ２点と重ね合わせるＡ３であり、直線分三１４３の終点はＢ３であり、Ａ３点の結晶棒５上への正投影はＣ３点であり、Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第３参照線を作成することと、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して第３参照線との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を直線分三とすることと、を含むステップと、
このように、最後に、直線分Ｎを加工するステップであって、直線分Ｎの始点はＡｎであり、直線分Ｎの終点はＢｎであり、Ａｎ点の結晶棒上への正投影はＣｎ点であり、Ａｎ点を始点とし、∠ＥＡｎＣｎの角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第Ｎ参照線を作成することと、ＥＡｎをＤ点の位置まで並進して第Ｎ参照線との交点Ｂｎを形成し、ＡｎＢｎを直線分Ｎとすることとを含むステップと、を含む。ここで、Ｎは、Ｎ＞３を満たす。

【0070】

例えば、本願の１つの具体的な実施例において、導流筒１の加工方法は、下記のステップを含む。

【0071】

第１ステップ：第１直線分１１を加工し、第１直線分１１は鉛直方向に延在し、且つ第１直線分１１の坩堝４の液面に隣接する一端は、液面と離間している。

【0072】

第２ステップ：第２直線分１３を加工し、第２直線分１３の始点は、第１直線分１１の上端点であり、第２直線分１３の終点はＡ１点であり、Ａ１点は水冷ジャケット３のＤ点と結晶棒５の径方向に面一になる。ここで、第２直線分１３が傾斜角度４５°の方向に沿って斜め外側に延在する。

【0073】

第３ステップ：直線分一１４１を加工し、直線分一１４１の始点はＡ１であり、終点はＢ１であり、Ａ１点の結晶棒５上への正投影はＣ１点である。具体的には、まず∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線を見つけ、Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ１をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を直線分一１４１とする。

【0074】

第４ステップ：直線分二１４２を加工し、直線分二１４２の始点は、直線分一１４１中のＢ１点と重ね合わせるＡ２であり、直線分二１４２の終点はＢ２であり、Ａ２点の結晶棒５上への正投影はＣ２点である。具体的には、まず∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線を見つけ、Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を直線分二１４２とする。

【0075】

第５ステップ：直線分三１４３を加工し、直線分三１４３の始点は、直線分二１４２中のＢ２点と重ね合わせるＡ３であり、直線分三１４３の終点はＢ３であり、Ａ３点の結晶棒５上への正投影はＣ３点である。具体的には、まず∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線を見つけ、Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を直線分三１４３とする。

【0076】

第６ステップ：直線分四１４４を加工し、直線分四１４４の始点は、直線分三１４３中のＢ３点と重ね合わせるＡ４であり、直線分四１４４の終点はＢ４であり、Ａ４点の結晶棒５上への正投影はＣ４点である。具体的には、まず∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線を見つけ、Ａ４点を始点とし、∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ４を形成し、Ａ４Ｂ４を直線分四１４４とする。

【0077】

第７ステップ：直線分五１４５を加工し、直線分五１４５の始点は、直線分四１４４中のＢ４点と重ね合わせるＡ５であり、直線分五１４５の終点はＢ５であり、Ａ５点の結晶棒５上への正投影はＣ５点である。具体的には、まず∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線を見つけ、Ａ５点を始点とし、∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ５をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ５を形成し、Ａ５Ｂ５を直線分五１４５とする。

【0078】

第８ステップ：直線分六を加工し、直線分六の始点は、直線分五１４５中のＢ５点と重ね合わせるＡ６であり、直線分六の終点はＢ６であり、Ａ６点の結晶棒５上への正投影はＣ６点である。具体的には、まず∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線を見つけ、Ａ６点を始点とし、∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ６をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ６を形成し、Ａ６Ｂ６を直線分六とする。

【0079】

このように、線分群１４が２４本の直線分を含むと仮定すると、直線分二十四の加工ステップは、以下の通りである。

【0080】

直線分二十四の始点は、直線分二十三中のＢ２３点と重ね合わせるＡ２４であり、直線分二十四の終点はＢ２４であり、Ａ２４点の結晶棒５上への正投影はＣ２４点である。具体的には、まず∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線を見つけ、Ａ２４点を始点とし、∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２４を形成し、Ａ２４Ｂ２４を直線分二十四とする。

【0081】

本願実施例に係る導流筒１の加工方法によれば、第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱と入射熱とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。なお、線分群１４を設定することにより、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達することができ、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0082】

本明細書において、特に明示的な規定及び限定がない限り、「実装」、「繋がる」、「連結」、「固定」などの用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定連結であってもよいし、取り外し可能な連結であってもよいし、又は一体化であってもよく、直接連結であってもよいし、中間媒体を介して間接的に連結されていてもよいし、２つの素子の内部の連通であるか、又は、２つの素子の相互作用関係であってもよい。当業者にとっては、本願における上記用語の具体的な意味は、状況に応じて理解され得る。

【0083】

本明細書の説明において、「1つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例示」、「具体的な例示」、又は「いくつかの例示」などの用語を参照する説明は、該実施例又は例示を結合して説明された具体的な特徴、構造、材料、又は特徴が本願の少なくとも1つの実施例又は例示に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の概略的な表現は、必ずしも同じ実施例又は例示を対象とする必要はない。さらに、説明された特定の特徴、構造、材料、又は特徴は、任意の1つ又は複数の実施例又は例示において適切な方法で結合することができる。なお、当業者は、互いに矛盾することなく、本明細書に記載された異なる実施例又は例示、ならびに異なる実施例又は例示の特徴を結合及び組み合わせることができる。

【0084】

本願の実施例を図示し説明したが、当業者は、本願の原理及び趣旨を逸脱することなく、これらの実施例を様々な変更、修正、置換、及び変形することができ、本願の範囲は特許請求の範囲及びその均等物によって限定されることを理解することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本願は、出願番号が２０２１１０３２０３０７．Ｘであり、出願日が２０２１年０３月２５日である中国特許出願に基づいて提出し、該中国特許出願についての優先権を主張し、該中国特許出願の全部内容は、参照することにより本願に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本願は、単結晶炉の技術領域に関し、特に、単結晶炉用導流筒、単結晶炉及び導流筒の加工方法に関する。

【背景技術】

【0003】

シリコン結晶の成長時には、固液界面付近で結晶潜熱が発生するが、一般的に結晶の上方に結晶棒周りの導流筒を設け、ガスを導流筒内側に沿って結晶棒近傍の引き上げ領域に流し込むようにして、この領域をパージして結晶潜熱を除去する。単結晶シリコン棒の直径が大きくなるにつれて、結晶棒の中心部と外周部との温度差が大きくなり、結晶化速度を上げることが難しくなるだけでなく、結晶棒の内部に過度の熱応力が発生し、結晶棒の内部に穴や転位欠陥の欠陥が発生して、結晶棒の加工品質に影響を及ぼす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願は、結晶棒の加工品質を向上させることができる単結晶炉用導流筒を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本願は、さらに、上記単結晶炉用導流筒を含む単結晶炉を提供する。

【0006】

本願は、さらに、導流筒の加工方法を提供し、前記加工方法を利用して上記単結晶炉用導流筒を加工する。

【0007】

本願実施例に係る単結晶炉用導流筒によれば、導流筒、炉体、水冷ジャケット、及び坩堝を含み、前記導流筒、水冷ジャケット、及び坩堝は、いずれも前記炉体内に設けられ、前記坩堝内に結晶棒が形成されており、前記導流筒及び水冷ジャケットは、いずれも前記結晶棒に周設され、且つ前記水冷ジャケットは前記導流筒の上側に位置し、前記結晶棒の軸断面の位置する平面を参照面と定義し、前記導流筒は前記参照面で切断されて切断面を形成し、前記切断面の前記結晶棒側に位置する内輪郭線は、鉛直方向に延在する第１直線分であって、前記坩堝の液面に隣接する一端が、前記液面と離間している第１直線分と、一端が前記第１直線分の前記坩堝から離反する一端に連結し、他端が前記結晶棒から離反する方向に傾斜して上方に延在する第２直線分であって、鉛直方向とのなす角度はαであり、且つα≧４５°を満たす第２直線分と、順に連結され且つ傾斜角度が異なる複数の直線分を含み、一端が前記第２直線分の他端に連結し、他端が前記結晶棒から離反する方向に傾斜して上方に延在する線分群であって、前記結晶棒から前記線分群に伝達された熱を前記水冷ジャケットに向かって伝達し、前記水冷ジャケットを利用して前記熱が逆に前記結晶棒に伝達することを阻止するように構成される線分群と、を含む。

【0008】

本願実施例に係る単結晶炉用導流筒によれば、第２直線分を設定することにより、結晶棒上の熱が結晶棒の径方向に沿って第２直線分に入射する時、第２直線分と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分で反射された熱の反射方向と熱の入射方向とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒の外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒の外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒に戻ることを回避することができる。なお、線分群を設定することにより、結晶棒から線分群に伝達された熱は、線分群で反射された後に水冷ジャケットに伝達することができ、水冷ジャケットを利用して熱が逆に結晶棒に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒の冷却を加速することができ、結晶棒内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒の生産品質を向上させることができる。

【0009】

本願のいくつかの実施例では、前記結晶棒の径方向において、前記第２直線分の前記結晶棒から離反する一端は、前記水冷ジャケットの外縁と面一になるか、又は、前記水冷ジャケット外縁の外側に位置する。

【0010】

本願のいくつかの実施例では、前記αは、５０°≧α≧４５°を満たす。

【0011】

本願のいくつかの実施例では、前記直線分の両端をそれぞれＡ端及びＢ端と定義し、前記Ａ端の前記結晶棒上への正投影をＣと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の外縁をＤと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の内縁をＥと定義すると、線分ＡＢが∠ＥＡＣの角二等分線に垂直で、且つ線分ＡＥが線分ＢＤと平行に設定されることを満たし、前記Ａ端は前記直線分の前記結晶棒に隣接する一端である。

【0012】

本願のいくつかの実施例では、前記線分群に含まれる前記直線分の数はＸであり、且つ３０≧Ｘ≧１０を満たす。

【0013】

本願のいくつかの実施例では、前記結晶棒の軸方向において、前記第１直線分の前記液面に隣接する一端と前記液面との間隔はＬであり、且つ５０ｍｍ≧Ｌ≧２０ｍｍを満たす。

【0014】

本願のいくつかの実施例では、前記炉体の径方向に内側から外側に向かって、前記導流筒の底面と前記液面との間隔が徐々に小さくなり、前記導流筒の底面と前記液面とのなす角度はβであり、且つ８°≧β≧１°を満たす。

【0015】

本願のいくつかの実施例では、前記液面は、前記坩堝の内周壁と第１アーク面を形成し、前記導流筒の底壁と前記導流筒の外周壁との連結箇所は、前記第１アーク面と平行に設定される第２アーク面を形成する。

【0016】

本願のいくつかの実施例では、前記液面は、前記結晶棒の外周壁と第３アーク面を形成し、前記導流筒の底壁と前記導流筒の内周壁との連結箇所は、前記第３アーク面と平行に設定される第４アーク面を形成する。

【0017】

本願実施例の単結晶炉によれば、炉体と、前記炉体内に設けられる坩堝であって、内部に結晶棒が形成されている収納スペースを有する坩堝と、水冷ジャケットと、上記単結晶炉用導流筒とを含み、前記導流筒及び水冷ジャケットは、いずれも前記炉体内に設けられ、且つ前記水冷ジャケットは前記導流筒の上側に位置する。

【0018】

本願実施例の単結晶炉によれば、第２直線分を設定することにより、結晶棒上の熱が結晶棒の径方向に沿って第２直線分に入射する時、第２直線分と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分で反射された熱の反射方向と熱の入射方向とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒の外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒の外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒に戻ることを回避することができる。なお、線分群を設定することにより、結晶棒から線分群に伝達された熱は、線分群で反射された後に水冷ジャケットに伝達することができ、水冷ジャケットを利用して熱が逆に結晶棒に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒の冷却を加速することができ、結晶棒内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒の生産品質を向上させることができる。

【0019】

本願のいくつかの実施例では、前記水冷ジャケットは、前記結晶棒に周設され、前記結晶棒の軸方向に延在する第１連結部と、前記第１連結部の前記液面に隣接する一端に連結し、且つ前記結晶棒の径方向に延在する第２連結部と、を含む。

【0020】

本願のいくつかの実施例では、前記第２連結部の前記液面に隣接する側の表面は、前記第１連結部に向かって凹む第１曲面に形成される。

【0021】

本願のいくつかの実施例では、前記第２連結部の前記結晶棒に隣接する側の表面は、前記結晶棒から離反する方向に向かって凹む第２曲面に形成される。

【0022】

本願実施例に係る導流筒の加工方法によれば、前記導流筒は上記単結晶炉用導流筒であり、前記線分群は、複数の順に連結され且つ傾斜角度が異なる直線分一から直線分Ｎを含み、前記水冷ジャケットの径方向の外縁をＤと定義し、前記水冷ジャケットの径方向の内縁をＥと定義すると、前記第１直線分を加工するステップと、前記第２直線分を加工するステップであって、前記第２直線分の始点は前記第１直線分の上端点であり、前記第２直線分の終点はＡ１点であり、前記Ａ１点が前記水冷ジャケットのＤ点と前記結晶棒の径方向に面一になるステップと、
前記直線分一を加工するステップであって、前記直線分一の始点はＡ１であり、前記直線分一の終点はＢ１であり、前記Ａ１点の前記結晶棒上への正投影はＣ１点であり、前記Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第１参照線を作成することと、ＥＡ１を前記Ｄ点の位置まで並進して前記第１参照線との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を前記直線分一とすることと、を含むステップと、
前記直線分二を加工するステップであって、前記直線分二の始点は、前記直線分一の前記Ｂ１点と重ね合わせるＡ２であり、前記直線分二の終点はＢ２であり、前記Ａ２点の前記結晶棒上への正投影はＣ２点であり、前記Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第２参照線を作成することと、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して前記第２参照線との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を前記直線分二とすることと、を含むステップと、
前記直線分三を加工するステップであって、前記直線分三の始点は、前記直線分二の前記Ｂ２点と重ね合わせるＡ３であり、前記直線分三の終点はＢ３であり、前記Ａ３点の前記結晶棒上への正投影はＣ３点であり、前記Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第３参照線を作成することと、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して前記第３参照線との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を前記直線分三とすることと、を含むステップと、
このように、最後に、前記直線分Ｎを加工するステップであって、前記直線分Ｎの始点はＡｎであり、前記直線分Ｎの終点はＢｎであり、前記Ａｎ点の前記結晶棒上への正投影はＣｎ点であり、前記Ａｎ点を始点とし、∠ＥＡｎＣｎの角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第Ｎ参照線を作成することと、ＥＡｎをＤ点の位置まで並進して前記第Ｎ参照線との交点Ｂｎを形成し、ＡｎＢｎを前記直線分Ｎとすることとを含むステップと、を含む。ここで、前記ＮはＮ＞３を満たす。

【0023】

本願実施例に係る導流筒の加工方法によれば、第２直線分を設定することにより、結晶棒上の熱が結晶棒の径方向に沿って第２直線分に入射する時、第２直線分と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分で反射された熱の反射方向と熱の入射方向とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒の外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒の外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒に戻ることを回避することができる。なお、線分群を設定することにより、結晶棒から線分群に伝達された熱は、線分群で反射された後に水冷ジャケットに伝達することができ、水冷ジャケットを利用して熱が逆に結晶棒に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒の冷却を加速することができ、結晶棒内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒の生産品質を向上させることができる。

【0024】

本願のさらなる態様及び利点は、以下の説明において部分的に与えられ、一部は、以下の説明から明らかになるか、又は本願の実践から理解される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本願実施例に係る単結晶炉の構造概略図である。

【図2】本願実施例に係る単結晶炉の部分構造概略図である。

【図3】図２中のＭにおける拡大図である。

【図4】本願実施例に係る単結晶炉の部分構造概略図である。

【図5】本願実施例に係る単結晶炉の部分構造概略図である。

【符号の説明】

【0026】

単結晶炉１００、
導流筒１、第１直線分１１、第２直線分１３、
線分群１４、直線分一１４１、直線分二１４２、直線分三１４３、直線分四１４４、直線分五１４５、
第２アーク面１５、第４アーク面１６、
炉体２、水冷ジャケット３、第１連結部３１、第２連結部３２、
第１曲面３２１、第２曲面３２２、第３曲面３２３、
坩堝４、第１アーク面４１、第３アーク面４２、
結晶棒５。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本願の実施例を詳細に説明し、当該実施例の例示を添付図面に示し、始めから終わりまで同一又は類似の符号は、同一又は類似の素子、あるいは同一又は類似の機能を有する素子を示す。以下に図面を参照して説明する実施例は例示的なものであり、本願を説明するために用いられることを意図しており、本願を限定するものとして解釈されてはならない。

【0028】

以下の開示は、本願の異なる構成を実施するための多数の異なる実施例又は例を提供するものである。以下、本願の開示を簡略化するために、特定例示の部材及び設定について説明する。もちろん、これらは例示に過ぎず、本願を限定するものではない。なお、本願は、異なる例において、数字及び／又はアルファベットへの参照を繰り返すことができる。このような繰り返しは、単純化及び明確化のためであり、それ自体が、議論される様々な実施例及び／又は設定間の関係を示すものではない。なお、本願は、様々な特定のプロセス及び材料の例を提供するが、当業者であれば、他のプロセスの適用可能性及び／又は他の材料使用を認識することができる。

【0029】

以下、図面を参照しながら本願実施例に係る単結晶炉１００用の導流筒１について説明し、単結晶炉１００は、導流筒１、炉体２、水冷ジャケット３及び坩堝４を含み、導流筒１、水冷ジャケット３、及び坩堝４は、いずれも炉体２内に設けられ、坩堝４内に結晶棒５が形成されており、導流筒１及び水冷ジャケット３は、いずれも結晶棒５に周設され、且つ水冷ジャケット３は導流筒１の上側に位置する。

【0030】

例えば、本願の一例では、坩堝４は、収納スペースを有し、加熱溶融用のシリコン原料を収納スペース内に配置し、炉体２内には坩堝４を加熱するヒーターが設けられ、ヒーターの加熱で、収納スペース内のシリコン原料を溶融してシリコン液にすることができる。炉体２内には、さらに、導流筒１及びアルゴンガス管が設けられ、アルゴンガス管は炉体２頂部を通過して炉体２内に入り込んで、導流筒１と結晶棒５で形成されたアルゴンガス通路を経過し、結晶棒の成長を促進する。炉体２内には、さらに、水冷ジャケット３が設けられる。水冷ジャケット３は、結晶棒５に周設され、且つ導流筒１の上側に位置し、結晶棒５から外に放射された熱を吸収して外に伝達するように構成され、それにより、結晶棒５の放熱効率を向上させる。

【0031】

図１及び図２に示すように、結晶棒５の軸断面の位置する平面を参照面と定義し、導流筒１は参照面で切断されて切断面を形成し、切断面の結晶棒５側に位置する内輪郭線は、第１直線分１１、第２直線分１３、及び線分群１４を含む。

【0032】

具体的には、図１に示すように、第１直線分１１は鉛直方向に延在し、且つ第１直線分１１の坩堝４の液面に隣接する一端は、液面と離間されている。これにより、第１直線分１１の底端とシリコン液の液面との間に、アルゴン用の気流通路を形成することができ、第１直線分１１は一定の距離を有する直線分であるため、液面に近い領域が安定した温度勾配を維持することができ、結晶棒の成長に有利である。なお、第１直線分１１の長さは、結晶棒５の成長直径に関するショルダーリングの高さと同じかそれ以上であるべきである。例えば、本願のいくつかの実施例では、８ｉｎｃｈの結晶棒が成長される場合、そのショルダーリングの高さは約９０ｍｍとなるが、第１直線分１１の長さは９０ｍｍ以上であるべきであり、１２ｉｎｃｈの結晶棒が成長される場合、そのショルダーリングの高さは約１６０ｍｍとなるが、第１直線分１１の長さは１６０ｍｍ以上であるべきである。

【0033】

図２及び図３に示すように、第２直線分１３は、一端が第１直線分１１の坩堝４から離反する一端に連結し、他端が結晶棒５から離反する方向に傾斜して上方に延在し、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度はα（図３に示されるα）であり、且つα≧４５°を満たす。第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱の反射方向と熱の入射方向とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0034】

具体的には、本願のいくつかの実施例では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は、４５°、４８°、５０°、５５°、６０°などであってもよい。第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は、具体的には単結晶炉１００の型番ンやサイズによって選択して設定されることができる。

【0035】

例えば、本願の一例では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は４５°であり、結晶棒５上の熱は、結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、熱が第２直線分１３に形成された入射角は４５°であり、反射角が入射角に等しい原理により、反射角も同じく４５°であり、第２直線分１３が上方に傾斜して設定されているため、反射された熱が垂直に上向きに伝達され、即ち反射された熱が結晶棒５外壁面と平行な方向に沿って伝達され、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。

【0036】

また、例えば、本願の別の例示では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は６０°であり、結晶棒５上の熱は、結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、熱が第２直線分１３に形成された入射角は６０°であり、反射角が入射角に等しい原理により、反射角も同じく６０°であり、第２直線分１３が上方に傾斜して設定されているため、反射された熱が上方に傾斜し且つ結晶棒５から離反する方向に伝達され、即ち反射された熱が結晶棒５から離反する方向に沿って上方に傾斜して伝達され、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。

【0037】

図２及び図３に示すように、線分群１４は、順に連結され且つ傾斜角度の異なる複数の直線分を含み、その一端が第２直線分１３の他端に連結し、他端が結晶棒５から離反する方向に傾斜して上方に延在する。理解されるように、線分群１４は、順に連結される複数の直線分を含み、各直線分は、いずれも結晶棒５から離反する方向に傾斜して上方に延在する。例えば、線分群１４は、５本の直線分を含み、第１本の直線分が第２直線分１３に連結し、第２本の直線分が第１本の直線分に連結し、第３本の直線分が第２本の直線分に連結し、第４本の直線分が第３本の直線分に連結し、第５本の直線分が第４本の直線分に連結する。

【0038】

図１～図３に示すように、線分群１４は、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱を水冷ジャケット３に向かって伝達するように構成され、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。理解されるように、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達し、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止することができる。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。なお、第２直線分１３及び線分群１４を設定することにより、結晶棒５の冷却を加速することができるため、製造過程において結晶棒５の放熱段階にある時間を短縮することができ、結晶棒５の生産効率を速めることができる。

【0039】

本願実施例の単結晶炉１００用の導流筒１によれば、第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱の反射方向と熱の入射方向とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。なお、線分群１４を設定することにより、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達することができ、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0040】

本願のいくつかの実施例では、図１～図３に示すように、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端は、水冷ジャケット３の外縁と面一になり、又は水冷ジャケット３外縁の外側に位置する。換言すれば、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端（即ち第２直線分１３の上端）は、水冷ジャケット３の外縁と面一になってもよく、或いは、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端は、水冷ジャケット３外縁の外側に位置する。これにより、第２直線分１３で反射された熱は、水冷ジャケット３の外縁に反射されることができ、又は水冷ジャケット３の外側に反射されることができる。例えば、本願の１つの具体的な例示では、結晶棒５の径方向において、第２直線分１３の結晶棒５から離反する一端は、水冷ジャケット３の外縁と面一になっている。

【0041】

本願のいくつかの実施例では、図１～図３に示すように、αは５０°≧α≧４５°を満たす。理解されるように、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度を４５°～５０°の間に設定することにより、熱が結晶棒５に戻ることを確保する前提で、第２直線分１３の上端の半径を小さくすることができ、それによって、導流筒１のサイズを縮小することができ、導流筒１が占有する空間を小さくすることができる。例えば、本願のいくつかの例示では、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度は、４５°、４６°、４７°、４８°、４９°又は５０°であってもよい。

【0042】

本願のいくつかの実施例では、直線分の両端をそれぞれＡ端及びＢ端と定義し、Ａ端の結晶棒５への正投影をＣと定義し、水冷ジャケット３の径方向の外縁をＤと定義し、水冷ジャケット３の径方向の内縁をＥと定義すると、線分ＡＢと∠ＥＡＣの角二等分線に垂直で、且つ線分ＡＥが線分ＢＤと平行に設定する。ここで、Ａ端は、直線分の結晶棒５に隣接する一端である。

【0043】

理解されるように、線分群１４中の各直線分は、いずれも上記の状況を満たし、上記の設定によって、結晶棒５から直線分に入射する熱は、直線分の反射を経て、水冷ジャケット３内縁のＥに反射することができ、これにより、水冷ジャケット３を利用して熱に対する阻止を実現し、熱が結晶棒５に戻ることを有効に回避することができる。

【0044】

例えば、結晶棒５のＣ点における熱について、この部分の熱が直線分のＡ端に伝達されることができ、Ａ端で反射された後に水冷ジャケット３のＥ点に伝達されることができ、即ち、ＣＡはこの部分の熱の入射経路と考えられるため、入射表面ＡＢの法線が∠ＥＡＣの角二等分線である。よって、線分で反射された伝達経路はＡＥであり、反射された熱が水冷ジャケット３の内縁に伝達されるため、熱が結晶棒５に戻ることを有効に回避することができる。各直線分には同一の特徴があるため、各直線分で反射された熱は、水冷ジャケット３の内縁のＥに伝達される。

【0045】

具体的には、本願の１つの具体的な例示では、第２直線分１３、及び線分群１４の直線分一１４１、直線分二１４２、直線分三１４３、直線分四１４４、……、直線分Ｎの加工過程は以下の通りである。

【0046】

第１ステップ：第２直線分１３を加工し、第２直線分１３の始点は第１直線分１１の上端点であり、第２直線分１３の終点はＡ１点であり、Ａ１点は水冷ジャケット３のＤ点と結晶棒５の径方向に面一になる。ここで、第２直線分１３が傾斜角度４５°の方向に沿って斜め外側に延在する。

【0047】

第２ステップ：直線分一１４１を加工し、直線分一１４１の始点はＡ１であり、終点はＢ１であり、Ａ１点の結晶棒５上への正投影はＣ１点である。具体的には、まず∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線を見つけ、Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ１をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を直線分一１４１とする。

【0048】

第３ステップ：直線分二１４２を加工し、直線分二１４２の始点は、直線分一１４１中のＢ１点と重ね合わせるＡ２であり、直線分二１４２の終点はＢ２であり、Ａ２点の結晶棒５上への正投影はＣ２点である。具体的には、まず∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線を見つけ、Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を直線分二１４２とする。

【0049】

第４ステップ：直線分三１４３を加工し、直線分三１４３の始点は、直線分二１４２中のＢ２点と重ね合わせるＡ３であり、直線分三１４３の終点はＢ３であり、Ａ３点の結晶棒５上への正投影はＣ３点である。具体的には、まず∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線を見つけ、Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を直線分三１４３とする。

【0050】

第５ステップ：直線分四１４４を加工し、直線分四１４４の始点は、直線分三１４３中のＢ３点と重ね合わせるＡ４であり、直線分四１４４の終点はＢ４であり、Ａ４点の結晶棒５上への正投影はＣ４点である。具体的には、まず∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線を見つけ、Ａ４点を始点とし、∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ４を形成し、Ａ４Ｂ４を直線分四１４４とする。

【0051】

第６ステップ：直線分五１４５を加工し、直線分五１４５の始点は、直線分四１４４中のＢ４点と重ね合わせるＡ５であり、直線分五１４５の終点はＢ５であり、Ａ５点の結晶棒５上への正投影はＣ５点である。具体的には、まず∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線を見つけ、Ａ５点を始点とし、∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ５をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ５を形成し、Ａ５Ｂ５を直線分五１４５とする。

【0052】

第７ステップ：直線分六を加工し、直線分六の始点は、直線分五１４５中のＢ５点と重ね合わせるＡ６であり、直線分六の終点はＢ６であり、Ａ６点の結晶棒５上への正投影はＣ６点である。具体的には、まず∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線を見つけ、Ａ６点を始点とし、∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ６をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ６を形成し、Ａ６Ｂ６を直線分六とする。

【0053】

このように、線分群１４が２４本の直線分を含むと仮定すると、直線分二十四の加工ステップは、以下の通りである。

【0054】

直線分二十四の始点は、直線分二十三中のＢ２３点と重ね合わせるＡ２４であり、直線分二十四の終点はＢ２４であり、Ａ２４点の結晶棒５上への正投影はＣ２４点である。具体的には、まず∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線を見つけ、Ａ２４点を始点とし、∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２４を形成し、Ａ２４Ｂ２４を直線分二十四とする。

【0055】

本願のいくつかの実施例では、図１～図３に示すように、線分群１４に含まれる直線分の数はＸであり、且つ３０≧Ｘ≧１０を満たす。理解されるように、直線分の数は、導流筒１のサイズ、導流筒１と水冷ジャケット３との相対的な位置、及び導流筒１と結晶棒５との相対的な位置に関するものとして、直線分の数を１０～３０の間に設定することにより、多くの場合における数の要求を満たすことができ、ユーザーのニーズをよりよく満たすことができる。例えば、本願の一例では、線分群１４に含まれる直線分の数は、１０本、１２本、１４本、１６本、１８本、２０本、２２本、２４本、２６本、２８本、又は３０本である。

【0056】

本願のいくつかの実施例では、図１及び図４に示すように、結晶棒５の軸方向において、第１直線分１１の液面に隣接する一端と液面との間隔はＬ（図４に示されるＬ）であり、且つ５０ｍｍ≧Ｌ≧２０ｍｍを満たす。理解されるように、種結晶がショルダーリングする際に断線しやすいという問題は、第１直線分１１の液面に隣接する一端と液面との間隔を２０～５０ｍｍの間に設定することにより、この部分の位置の温度勾配が変化しないこと、また気流もそれほど変化しないことを確保することができるため、断線の問題を回避することができる。

【0057】

例えば、本願の一例では、結晶棒５の加工過程は以下の通りである。高純度の多結晶シリコン原料を単結晶炉１００の坩堝４内に入れ、低真空流動不活性ガスの保護下で加熱溶融し、特定の成長方向を有する１つの単結晶シリコン（種結晶ともいう）を種結晶把持装置に入れ、種結晶をシリコン溶液に接触させ、溶融シリコン溶液の温度を融点温度に近づけるように調整した後、種結晶が上から下に溶融シリコン溶液に入れ込んで回転するように駆動し、その後に徐々に種結晶を引き上げると、種結晶は錐体部分の成長に入り、錐体の直径が目標直径に近づくと、単結晶シリコンの直径がそれ以上大きくならないように種結晶の引き上げ速度を高め、結晶の中部成長段階に入り、単結晶シリコンの成長が終わりに近づくと、種結晶の引き上げ速度を再び高め、単結晶シリコンが溶融シリコンから徐々に離脱して下錐体を形成して成長を終了する。

【0058】

具体的には、本願のいくつかの例示では、結晶棒５の軸方向において、第１直線分１１の液面に隣接する一端と液面との間隔は、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、又は５０ｍｍである。

【0059】

本願のいくつかの実施例では、図１及び図４に示すように、炉体２の径方向に内側から外側に向かって、導流筒１の底面と液面との間隔が徐々に小さくなり、且つ導流筒１の底面と液面とのなす角度はβ（図４に示されるβ）であり、且つ８°≧β≧１°を満たす。理解されるように、シリコン液の自由液面の温度は、坩堝４壁との間隔が小さくなるにつれて、自由液面の温度が徐々に増加し、温度差が増加するにつれて、マランゴーニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）も増強し、坩堝４内壁から固液界面への酸素の輸送を加速し、結晶棒５の生産品質に影響を与える。本願では、炉体２の径方向に内側から外側に向かって、導流筒１の底面と液面との間隔を徐々に小さくなることにより、アルゴンガスが導流筒１の底面と液面との間の通路を流れる時に、アルゴンガスの流速を徐々に強め、それにより、坩堝４壁に近い箇所の温度を下げ、熱対流と酸素輸送を弱める。

【0060】

本願のいくつかの実施例では、図４に示すように、液面は、坩堝４の内周壁と第１アーク面４１を形成し、導流筒１の底壁と導流筒１の外周壁との連結箇所は、第１アーク面４１と平行に設定される第２アーク面１５を形成する。理解されるように、導流筒１の底壁と導流筒１の外周壁との連結箇所に第１アーク面４１と平行な第２アーク面１５を設定することにより、アルゴンガスの流れの抵抗を低減することができ、それにより、アルゴンガスの流速を向上させ、熱対流と酸素輸送を弱めることができる。

【0061】

本願のいくつかの実施例では、図１に示すように、液面は、結晶棒５の外周壁と第３アーク面４２を形成し、導流筒１の底壁と導流筒１の内周壁との連結箇所は、第３アーク面４２と平行に設定される第４アーク面１６を形成する。理解されるように、導流筒１の底壁と導流筒１の内周壁との連結箇所に第３アーク面４２と平行な第４アーク面１６を設定することにより、アルゴンガスの流れの抵抗を低減することができ、それにより、アルゴンガスの流速を向上させ、より多くの酸素を奪うことができる。

【0062】

以下、図面を参照しながら本願実施例に係る単結晶炉１００について説明する。

【0063】

図１に示すように、本願実施例による単結晶炉１００は、炉体２、坩堝４、水冷ジャケット３及び導流筒１を含み、坩堝４は炉体２内に設けられ、坩堝４は収納スペースを有し、収納スペース内に結晶棒５が形成されており、導流筒１及び水冷ジャケット３は、いずれも炉体２内に設けられ、且つ水冷ジャケット３は導流筒１の上側に位置する。

【0064】

本願実施例に係る単結晶炉１００によれば、第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱の反射方向と熱の入射方向とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。なお、線分群１４を設定することにより、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達することができ、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0065】

本願のいくつかの実施例では、図５に示すように、水冷ジャケット３は、第１連結部３１及び第２連結部３２を含み、第１連結部３１は、結晶棒５に周設されるとともに、結晶棒５の軸方向に延在し、第２連結部３２は、第１連結部３１の液面に隣接する一端に連結するとともに、結晶棒５の径方向に延在する。理解されるように、水冷ジャケット３の結晶棒５側に位置する横截面は、逆Ｔ字型に形成し、上記設計により、水冷ジャケット３下縁部の幅を大きくすることができ、水冷ジャケット３の下縁部により多くの熱を遮断することができる。

【0066】

本願のいくつかの実施例では、図５に示すように、第２連結部３２の液面に隣接する側の表面は、第１連結部３１に向かって凹む第１曲面３２１に形成される。理解されるように、第２連結部３２の底面を第１連結部３１に向かって凹む曲面に設定され、曲面は平面より面積が大きいという利点があることにより、より多くの反射熱を遮断・吸収することができ、結晶棒５の放熱効率をさらに向上させることができる。

【0067】

本願のいくつかの実施例では、図５に示すように、第２連結部３２の結晶棒５に隣接する側の表面は、結晶棒５から離反する方向に向かって凹む第２曲面３２２に形成される。理解されるように、第２連結部３２の結晶棒５に隣接する側の表面を結晶棒５から離反する方向に向かって凹む曲面に設定され、曲面は平面より面積が大きいという利点があることにより、結晶棒５から第２曲面３２２に放射する熱をより多くすることができ、水冷ジャケット３を利用して吸收される熱をより多くすることができ、結晶棒５の放熱効率をさらに向上させることができる。具体的には、本願の別の例示では、第２連結部３２の結晶棒５から離反する側の表面は、結晶棒５に向かって凹む第３曲面３２３に形成される。もちろん、本願はこれに限らず、第２連結部３２の結晶棒５から離反する側の表面は平面であってもよい。

【0068】

以下、図面を参照しながら本願実施例に係る導流筒１の加工方法について説明する。

【0069】

本願実施例に係る導流筒１の加工方法によれば、導流筒１は上記単結晶炉１００用の導流筒１である。ここで、線分群１４は、順に連結され且つ傾斜角度が異なる直線分一１４１から直線分Ｎの複数の直線分を含み、水冷ジャケット３の径方向の外縁をＤと定義し、水冷ジャケット３の径方向の内縁をＥと定義すると、導流筒１の加工方法は、第１直線分１１を加工するステップと、第２直線分１３を加工するステップであって、第２直線分１３の始点は第１直線分１１の上端点であり、第２直線分１３の終点はＡ１点であり、Ａ１点は水冷ジャケット３のＤ点と結晶棒５の径方向に面一になるステップと、
直線分一１４１を加工するステップであって、直線分一１４１の始点はＡ１であり、直線分一１４１の終点はＢ１であり、Ａ１点の結晶棒５上への正投影はＣ１点であり、Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第１参照線を作成することと、ＥＡ１をＤ点の位置まで並進して第１参照線との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を直線分一１４１とすることと、を含むステップと、
直線分二１４２を加工するステップであって、直線分二１４２の始点は、直線分一１４１のＢ１点と重ね合わせるＡ２であり、直線分二１４２の終点はＢ２であり、Ａ２点の結晶棒５上への正投影はＣ２点であり、Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第２参照線を作成することと、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して第２参照線との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を直線分二１４２とすることと、を含むステップと、
直線分三１４３を加工するステップであって、直線分三１４３の始点は、直線分二１４２のＢ２点と重ね合わせるＡ３であり、直線分三１４３の終点はＢ３であり、Ａ３点の結晶棒５上への正投影はＣ３点であり、Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第３参照線を作成することと、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して第３参照線との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を直線分三とすることと、を含むステップと、
このように、最後に、直線分Ｎを加工するステップであって、直線分Ｎの始点はＡｎであり、直線分Ｎの終点はＢｎであり、Ａｎ点の結晶棒上への正投影はＣｎ点であり、Ａｎ点を始点とし、∠ＥＡｎＣｎの角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの第Ｎ参照線を作成することと、ＥＡｎをＤ点の位置まで並進して第Ｎ参照線との交点Ｂｎを形成し、ＡｎＢｎを直線分Ｎとすることとを含むステップと、を含む。ここで、Ｎは、Ｎ＞３を満たす。

【0070】

例えば、本願の１つの具体的な実施例において、導流筒１の加工方法は、下記のステップを含む。

【0071】

第１ステップ：第１直線分１１を加工し、第１直線分１１は鉛直方向に延在し、且つ第１直線分１１の坩堝４の液面に隣接する一端は、液面と離間している。

【0072】

第２ステップ：第２直線分１３を加工し、第２直線分１３の始点は、第１直線分１１の上端点であり、第２直線分１３の終点はＡ１点であり、Ａ１点は水冷ジャケット３のＤ点と結晶棒５の径方向に面一になる。ここで、第２直線分１３が傾斜角度４５°の方向に沿って斜め外側に延在する。

【0073】

第３ステップ：直線分一１４１を加工し、直線分一１４１の始点はＡ１であり、終点はＢ１であり、Ａ１点の結晶棒５上への正投影はＣ１点である。具体的には、まず∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線を見つけ、Ａ１点を始点とし、∠ＥＡ１Ｃ１の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ１をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ１を形成し、Ａ１Ｂ１を直線分一１４１とする。

【0074】

第４ステップ：直線分二１４２を加工し、直線分二１４２の始点は、直線分一１４１中のＢ１点と重ね合わせるＡ２であり、直線分二１４２の終点はＢ２であり、Ａ２点の結晶棒５上への正投影はＣ２点である。具体的には、まず∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線を見つけ、Ａ２点を始点とし、∠ＥＡ２Ｃ２の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２を形成し、Ａ２Ｂ２を直線分二１４２とする。

【0075】

第５ステップ：直線分三１４３を加工し、直線分三１４３の始点は、直線分二１４２中のＢ２点と重ね合わせるＡ３であり、直線分三１４３の終点はＢ３であり、Ａ３点の結晶棒５上への正投影はＣ３点である。具体的には、まず∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線を見つけ、Ａ３点を始点とし、∠ＥＡ３Ｃ３の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ３をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ３を形成し、Ａ３Ｂ３を直線分三１４３とする。

【0076】

第６ステップ：直線分四１４４を加工し、直線分四１４４の始点は、直線分三１４３中のＢ３点と重ね合わせるＡ４であり、直線分四１４４の終点はＢ４であり、Ａ４点の結晶棒５上への正投影はＣ４点である。具体的には、まず∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線を見つけ、Ａ４点を始点とし、∠ＥＡ４Ｃ４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ４を形成し、Ａ４Ｂ４を直線分四１４４とする。

【0077】

第７ステップ：直線分五１４５を加工し、直線分五１４５の始点は、直線分四１４４中のＢ４点と重ね合わせるＡ５であり、直線分五１４５の終点はＢ５であり、Ａ５点の結晶棒５上への正投影はＣ５点である。具体的には、まず∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線を見つけ、Ａ５点を始点とし、∠ＥＡ５Ｃ５の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ５をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ５を形成し、Ａ５Ｂ５を直線分五１４５とする。

【0078】

第８ステップ：直線分六を加工し、直線分六の始点は、直線分五１４５中のＢ５点と重ね合わせるＡ６であり、直線分六の終点はＢ６であり、Ａ６点の結晶棒５上への正投影はＣ６点である。具体的には、まず∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線を見つけ、Ａ６点を始点とし、∠ＥＡ６Ｃ６の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ６をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ６を形成し、Ａ６Ｂ６を直線分六とする。

【0079】

このように、線分群１４が２４本の直線分を含むと仮定すると、直線分二十四の加工ステップは、以下の通りである。

【0080】

直線分二十四の始点は、直線分二十三中のＢ２３点と重ね合わせるＡ２４であり、直線分二十四の終点はＢ２４であり、Ａ２４点の結晶棒５上への正投影はＣ２４点である。具体的には、まず∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線を見つけ、Ａ２４点を始点とし、∠ＥＡ２４Ｃ２４の角二等分線に垂直で且つ斜め上向きの壁面を作成し、また、ＥＡ２４をＤ点の位置まで並進して上記壁面との交点Ｂ２４を形成し、Ａ２４Ｂ２４を直線分二十四とする。

【0081】

本願実施例に係る導流筒１の加工方法によれば、第２直線分１３を設定することにより、結晶棒５上の熱が結晶棒５の径方向に沿って第２直線分１３に入射する時、第２直線分１３と鉛直方向とのなす角度が４５°以上であるため、この部分の熱が第２直線分１３への入射角も４５°以上であり、反射角が入射角に等しい原理により、第２直線分１３で反射された熱の反射方向と熱の入射方向とのなす角度は９０°以上である。したがって、この部分の熱は、反射された後に結晶棒５外壁面と平行な方向に伝達されたり、結晶棒５外壁面から離反する方向に伝達されたりすることができ、この部分の熱が反射されて結晶棒５に戻ることを回避することができる。なお、線分群１４を設定することにより、結晶棒５から線分群１４に伝達された熱は、線分群１４で反射された後に水冷ジャケット３に伝達することができ、水冷ジャケット３を利用して熱が逆に結晶棒５に伝達されることを阻止する。よって、結晶棒５の冷却を加速することができ、結晶棒５内の熱応力を低下させることに有利となり、結晶棒５内部に穴や転位欠陥が発生することを避けることができ、結晶棒５の生産品質を向上させることができる。

【0082】

本明細書において、特に明示的な規定及び限定がない限り、「実装」、「繋がる」、「連結」、「固定」などの用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定連結であってもよいし、取り外し可能な連結であってもよいし、又は一体化であってもよく、直接連結であってもよいし、中間媒体を介して間接的に連結されていてもよいし、２つの素子の内部の連通であるか、又は、２つの素子の相互作用関係であってもよい。当業者にとっては、本願における上記用語の具体的な意味は、状況に応じて理解され得る。

【0083】

本明細書の説明において、「1つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例示」、「具体的な例示」、又は「いくつかの例示」などの用語を参照する説明は、該実施例又は例示を結合して説明された具体的な特徴、構造、材料、又は特徴が本願の少なくとも1つの実施例又は例示に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の概略的な表現は、必ずしも同じ実施例又は例示を対象とする必要はない。さらに、説明された特定の特徴、構造、材料、又は特徴は、任意の1つ又は複数の実施例又は例示において適切な方法で結合することができる。なお、当業者は、互いに矛盾することなく、本明細書に記載された異なる実施例又は例示、ならびに異なる実施例又は例示の特徴を結合及び組み合わせることができる。

【0084】

本願の実施例を図示し説明したが、当業者は、本願の原理及び趣旨を逸脱することなく、これらの実施例を様々な変更、修正、置換、及び変形することができ、本願の範囲は特許請求の範囲及びその均等物によって限定されることを理解することができる。

【国際調査報告】