CN114929951A - 单晶制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种单晶制造装置，其利用切克劳斯基法培育单晶，具有：主腔室，其容纳对原料融液进行收纳的坩埚和对原料融液进行加热的加热器；提拉腔室，其连接设置于主腔室的上部，生长的单晶被提拉而收纳于提拉腔室；冷却筒，其以包围提拉中的单晶的方式从主腔室的至少顶部向原料融液延伸并被冷却介质强制冷却；以及冷却辅助筒，其嵌合于冷却筒，冷却辅助筒的材料由石墨材料、碳素复合材料、不锈钢、钼、钨中的任意一种以上构成，冷却辅助筒具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构，冷却辅助筒与冷却筒的底面的间隙是1.0mm以下。由此，能够提供一种可增大结晶内温度梯度并实现单晶的生长速度的高速化的单晶制造装置。

Description

单晶制造装置

技术领域

本发明涉及一种利用切克劳斯基法的单晶硅等的制造装置。

背景技术

硅、砷化镓等半导体由单晶构成，用于从小型到大型的计算机的存储器等，要求存储装置的大容量化、低成本化、高品质化。

以往，作为用于制造满足这些半导体的要求的单晶的单晶制造方法之一，而已知有一种方法(一般称为切克劳斯基法(CZ法))，该方法将晶种浸渍于收纳在坩埚内的熔融状态的半导体原料后，通过对它进行提拉，从而制造大直径且高品质的半导体。

以下对于现有的利用CZ法的单晶制造装置，以单晶硅的培育为例进行说明。图7表示现有的单晶制造装置的一例的概要剖视图。在用CZ法制造单晶硅时使用的单晶制造装置(现有例)200中，通常在培育单晶的主腔室2内配置：收容有原料熔液6并能够升降的石英坩埚4及石墨坩埚5、和以包围石英坩埚4及石墨坩埚5的方式配置的加热器11，在主腔室2的上部连续设置有用于收容并取出培育的单晶的提拉腔室3。另外，在主腔室2与加热器11之间设置有绝热件13，而且在提拉腔室3与原料融液6之间设置有隔热部件14。隔热部件14从主腔室2的顶部向下方延伸。

当使用这样的单晶制造装置200制造单晶时，将晶种9浸渍于原料融液6，一边使晶种9和坩埚旋转轴12旋转一边轻轻地向上方提拉晶种9而使棒状的单晶生长，另一方面，为了获得期望的直径和结晶品质，以融液面的高度始终保持恒定的方式配合结晶的生长而使石英坩埚4及石墨坩埚5上升。

而且，当培育单晶时，使安装于种晶保持器10的晶种9浸渍于原料融液6后，利用提拉机构(未图示)使晶种9向期望的方向旋转，并且轻轻地卷绕线8，使单晶7在晶种9的前端部生长，但为了消除晶种9着液于原料融液6时所产生的位错，临时使生长初期的结晶缩径至3～5mm左右，在位错消失处使直径扩大到期望的直径，而生长出目标的单晶7。

但是，在上述的方法中，随着近年来的单晶7的大直径化，对于支撑高重量化的单晶7而言，强度不充分，例如对于直径5mm的缩径(日语：絞り)而言，鉴于安全率，提拉250kg左右的单晶7是界限。因此，近年来，通过使晶种9的前端部的形状锥形化，从而减小与原料融液6接触的晶种9的前端部的热容，使晶种9与原料融液6接触的瞬间所产生的位错非常少，从而在事实上实施无缩颈的单晶7的培育。

此时，单晶7的具有恒定的直径的定径部的提拉速度取决于提拉的单晶的直径，是0.4～2.0mm/min左右的非常缓慢的速度，如果要强制地快速提拉，则培育中的单晶7变形而不能获得具有恒定直径的圆柱状产品。或者，发生在单晶7中产生滑移位错，或者单晶7从原料融液分离而不能成为产品等问题，对于实现结晶生长速度的高速化存在界限。

但是，在利用上述的现有的CZ法制造单晶7的过程中，为了提高生产率并使成本降低，使单晶7的生长速度高速化是一个重要的手段，至今为止也为了实现单晶7的生长速度的高速化而进行了很多改善。

单晶7的生长速度由生长中的单晶7的热量收支确定，要使其高速化，已知只要有效地去除从单晶7的表面排出的热量即可。也就是说，如果能够提高单晶7的冷却效果，则能够更高效地制造单晶。

而且，已知结晶的品质根据单晶7的冷却速度而变化。例如，在单晶硅中在单晶培育中形成的内生(Grown-in)缺陷能够用结晶内温度梯度与单晶的提拉速度(生长速度)之比来控制，通过对此进行控制也能够培育无缺陷的单晶(专利文献1)。

因而，不管是制造无缺陷结晶，还是使单晶的生长速度高速化来提高生产率，提高培育中的单晶的冷却效果都是重要的。

要在CZ法中高效地冷却单晶7，以下的方法是有效的，即，不向结晶直接照射来自加热器11的辐射且使腔室等强制冷却的物体吸收来自单晶4的辐射热量。作为能够实现该方法的装置的结构而举出过滤网结构(专利文献2)。

但是，在该结构中，如果设置为回避由于坩埚上升造成的与坩埚的上端接触的那种过滤网结构，则需要缩小过滤网上部的内径，其结果为，存在难以冷却单晶的缺点。另外，在单晶提拉中为了防止由氧化性气体引起的污染而使惰性气体从气体导入口18流入，并从气体流出口19排气。此时，在这样的过滤网结构中，还存在无法期待由惰性气体产生的单晶的冷却效果的问题。

因此，提出了一种结构，其具有用于对惰性气体进行整流的整流筒和用于对整流筒遮蔽来自加热器、原料融液的直接辐射的隔热环(专利文献3)。在该方法中，能够期待惰性气体产生的单晶的冷却效果，但是在使冷却腔室吸收来自单晶的辐射热量这一方面，其冷却能力不高。

作为解决过滤网结构、整流筒的问题点并高效地进行冷却的方法，而提出了在结晶周围配置用水冷却的冷却筒的方法(专利文献4)。在该方法中，利用石墨材料等的保护罩等冷却筒保护材料保护冷却筒的外侧，并能够从冷却筒的内侧高效地去除单晶的热量。但是，为了安全而不将冷却筒伸到融液面附近，到冷却筒为止的单晶的冷却效果稍弱。

另外，在专利文献5中举出使石墨材料等嵌合于冷却筒中延伸的方法。但是，在该方法中，冷却筒及延伸的石墨接受来自外侧的热量而不能发挥充分的冷却效果，冷却筒与石墨材料难以接触，不能高效地从石墨材料向冷却筒导热。

为了解决该问题，在专利文献6中举出一种如图7所示的使用嵌合于冷却筒15的冷却辅助筒217的方法。通过使从结晶产生的热经由冷却辅助筒217向冷却筒15传递，并从冷却介质导入口16向冷却筒15供给冷却介质，从而使从结晶产生的热消散。根据该方法，能够提高结晶的提拉速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-157996号公报

专利文献2：日本特公昭57-40119号公报

专利文献3：日本特开平1-65086号公报

专利文献4：国际公开第01/57293号

专利文献5：日本特开平6-199590号公报

专利文献6：日本特开2009-161416号公报

专利文献7：日本特开2013-193897号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

图7的冷却辅助筒217是仅与包围单晶7的冷却筒15的内侧面接触的结构，不与面对原料融液6的冷却筒15的底面接触。如前面说明的那样，为了提高结晶的提拉速度，只要使腔室等强制冷却的物体吸收来自单晶7的辐射热即可，但去除来自加热器11等高温部的辐射热对于提高结晶的提拉速度也有效。

因而，通过使用也与面对原料融液的冷却筒的底面接触的冷却辅助筒，从而除了向冷却筒传导来自单晶的辐射热之外，也能够高效地向冷却筒传导来自加热器等高温部的辐射热，从而增大结晶内温度梯度，有实现进一步提高单晶的提拉速度这种改良的余地。

在专利文献7的图2中示出用绝热件覆盖面对原料融液的冷却筒的底面的结构，但绝热件是导热率较低的材料，存在无法预期由于向冷却筒高效地传导单晶、加热器等的辐射热而进一步提高单晶的提拉速度的问题。

本发明鉴于上述的问题而完成，其目的在于提供一种单晶制造装置，其通过使用冷却辅助筒，从而除了向冷却筒传导来自单晶的辐射热之外，也向冷却筒高效地传导来自加热器等高温部的辐射热，从而增大结晶内温度梯度，能够显著提高单晶的提拉速度，其中，上述冷却辅助筒具有用于在包围单晶的冷却筒的内侧面以外也与面对原料融液的冷却筒的底面接触的结构。

(二)技术方案

本发明为了实现上述目的而做出，提供一种单晶制造装置，其利用切克劳斯基法培育单晶，具有：主腔室，其容纳对原料融液进行收纳的坩埚以及对原料融液进行加热的加热器；提拉腔室，其连接设置于主腔室的上部，生长的单晶被提拉而收纳于提拉腔室；冷却筒，其以包围提拉中的单晶的方式从主腔室的至少顶部向原料融液延伸并被冷却介质强制冷却；以及冷却辅助筒，其嵌合于冷却筒，冷却辅助筒的材质由石墨材料、碳素复合材料、不锈钢、钼、钨中的任意一种以上构成，冷却辅助筒具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构，冷却辅助筒与冷却筒的底面的间隙是1.0mm以下。

如果是这样的单晶制造装置，不仅可增加冷却辅助筒的覆盖冷却筒底面的部分承受的来自加热器等高温部的辐射热的量，也使冷却辅助筒的覆盖冷却筒底面的部分进一步高温化，从而使冷却辅助筒热膨胀，能够减小与冷却筒的底面的间隙，容易向冷却筒传导热。另外，覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的部分由于较多承受原料融液、加热器的辐射热而高温化，冷却辅助筒自身发出的朝向冷却筒的底面的辐射热变大，因此即使在与冷却筒的底面之间具有1.0mm以下的间隙，也能够向冷却筒传导热。由此，除了向冷却筒传导来自单晶的辐射热之外，也向冷却筒高效地传导来自加热器等高温部的辐射热，从而能够增大结晶内温度梯度，进一步提高单晶的提拉速度。

此时，关于冷却筒的底面，能够使底面的整个面积中的至少50％以上被冷却辅助筒覆盖。

这样，不仅可增加从加热器等高温部接受的辐射热的量，也使冷却辅助筒的覆盖冷却筒底面的部分进一步高温化而发生热膨胀，能够减小与冷却筒的底面的间隙，更容易向冷却筒传导热，从而能够进一步增大结晶内温度梯度，进一步提高单晶的提拉速度。

优选地，冷却辅助筒具有通过从冷却筒的内侧向外侧突出而覆盖冷却塔的底面的凸缘作为覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构。

这样的凸缘与冷却辅助筒的覆盖冷却筒的内侧的部分相比，较多承受来自原料融液、加热器的辐射热而成为高温。因此，覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的凸缘即使在室温时空出间隙，也能够在制造单晶时通过成为高温而热膨胀，能够减小与冷却筒的底面的间隙，容易向冷却筒传导热。另外，覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的凸缘通过较多承受来自原料融液、加热器的辐射热而高温化，冷却辅助筒自身发出的朝向冷却筒的底面的辐射热变大，因此即使在与冷却筒的底面之间具有1.0mm以下的间隙，也能够向冷却筒传导热。因此，容易利用冷却筒传导热，能够进一步增大结晶内温度梯度，进一步提高单晶的提拉速度。

此时，更优选单晶制造装置还具备从主腔室的顶部延伸且包围冷却筒的底面和冷却辅助筒的凸缘的隔热部件。

该隔热部件从主腔室的顶部延伸且包围冷却筒的底面和冷却辅助筒的凸缘，因此通过具备这样的隔热部件，从而能够更高效地向冷却筒的底面传导冷却辅助筒的凸缘发出的辐射热。

冷却辅助筒的凸缘与冷却筒的底面的间隙能够是0.1mm以上1.0mm以下。

在本发明的单晶制造装置中，覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的凸缘通过较多承受原料融液、加热器的辐射热而高温化，冷却辅助筒自身发出的朝向冷却筒的底面的辐射热变大，因此即使与冷却筒的底面之间具有0.1mm以上1.0mm以下的间隙，也能够向冷却筒充分传导热。

(三)有益效果

如上所述，本发明的单晶制造装置具有被强制冷却的冷却筒和嵌合于冷却筒的由特定材质构成的冷却辅助筒，通过具有冷却辅助筒覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构，从而能够向冷却筒高效地传导来自单晶的辐射热以及来自加热器等高温部的辐射热。由此，能够增大培育中的单晶内的温度梯度，能够实现单晶的生长速度的高速化。

附图说明

图1是表示本发明的单晶制造装置的一例的概要剖视图。

图2是将图1所示的本发明的单晶制造装置的一例的冷却筒周边部扩大示出的概要剖视图。

图3是表示实施例1、比较例中的相对于冷却筒底面与冷却辅助筒的间隙的、单晶的生长速度的高速化率的图。

图4是表示本发明的单晶制造装置的另一方式中的一例的概要剖视图。

图5是将图4所示的本发明的单晶制造装置的另一方式中的一例的冷却筒周边部扩大示出的概要剖视图。

图6是表示实施例2和实施例3中的相对于被冷却辅助筒覆盖的冷却底面的面积的比例的、单晶的生长速度的高速化率的图。是将实施例2的结果描绘成涂色的圆形表示，将实施例3的结果描绘成空心圆形表示的图。

图7是表示现有的利用CZ法的单晶制造装置的一例的概要剖视图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式，但本发明不限于此。

如上述那样，已知在利用CZ法的单晶的制造中，为了提高生产率、降低成本，使单晶的生长速度高速化是一个常用的方法，为了使单晶的生长速度高速化，只要有效地去除来自单晶的辐射热以及来自加热器等高温部的辐射热，增大结晶内的温度梯度即可。

为了克服该技术问题，如专利文献6那样，开发了一种技术，通过在以包围提拉中的单晶的方式从主腔室的顶部向原料融液延伸并被冷却介质强制冷却的冷却筒的内侧嵌合冷却辅助筒，由此高效地将从培育中的单晶吸收的热从嵌合的部分向冷却筒传递，高效地冷却培育中的单晶，实现单晶的生长速度的高速化。

但是，在专利文献6记载的技术中，冷却筒的面对原料融液的底面未被冷却辅助筒覆盖。如上所述，为了实现单晶的生长速度的高速化，除了高效地去除来自单晶的辐射热之外，高效地去除来自加热器等高温部的辐射热也是重要的。

本发明人对上述技术问题反复深入研究，结果想到利用下述的单晶制造装置，不仅高效地去除来自单晶的辐射热，也高效地去除来自加热器等高温部的辐射热，从而实现单晶的生长速度的显著的高速化，并完成了本发明，该单晶制造装置利用切克劳斯基法培育单晶，并具有：主腔室，其容纳对原料融液进行收纳的坩埚以及对原料融液进行加热的加热器；提拉腔室，其连接设置于主腔室的上部，生长的单晶被提拉而收纳于提拉腔室；冷却筒，其以包围提拉中的单晶的方式从主腔室的至少顶部向原料融液延伸，并被冷却介质强制冷却；以及冷却辅助筒，其嵌合于冷却筒，冷却辅助筒的材质由石墨材料、碳素复合材料、不锈钢、钼、钨中的任意一种以上构成，冷却辅助筒具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构，冷却辅助筒与冷却筒的底面的间隙是1.0mm以下。

参照图1对本发明的单晶制造装置的一例进行说明。此外，有时对于与现有装置相同的结构适当省略说明。本发明的单晶制造装置1具有：主腔室2，其容纳对原料融液6进行收纳的石英坩埚4和石墨坩埚5以及对原料融液6进行加热的加热器11；提拉腔室3，其连接设置于主腔室2的上部，生长的单晶被提拉而收纳于提拉腔室3；冷却筒15，其以包围提拉中的单晶的方式从主腔室2的至少顶部向原料融液6延伸并被冷却介质强制冷却；以及冷却辅助筒17，其嵌合于冷却筒15。单晶制造装置1的冷却辅助筒17具有覆盖冷却筒15的面对原料融液6的底面的结构，并将其作为凸缘30。在图2中示出本发明的单晶制造装置1的冷却筒15周边部的扩大图的一例。冷却辅助筒17与冷却筒15的底面的间隙20是1.0mm以下。优选该间隙20是0mm(完全接触)。

冷却辅助筒17的凸缘30从冷却筒15的内侧向外侧突出，从而覆盖冷却塔15的底面。即，冷却辅助筒17具有凸缘30，该凸缘30通过从冷却筒15的内侧向外侧突出，来覆盖冷却筒15的面对原料融液6的底面。

另外，图1所示的单晶制造装置1还具备从主腔室2的顶部延伸的隔热部件14。隔热部件14包围冷却筒15的底面和冷却辅助筒17的凸缘30。

为了高效地吸收来自单晶的辐射热、来自加热器等高温部的辐射热，并使该热更高效地向冷却筒传导，本发明的冷却辅助筒的材质是石墨材料、碳素复合材料、不锈钢、钼、钨中的任意一种以上。在上述材质中，特别地，优选导热率与金属相比为同等以上且辐射率比金属高的石墨材料。

另外，冷却辅助筒具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构，冷却辅助筒与冷却筒的底面的间隙是1.0mm以下。以下对其理由进行说明。

覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的部分(上述凸缘30的部分)与覆盖冷却筒的内侧的部分相比，较多承受超过1000℃的原料融液、加热器的辐射热而成为高温。因此，覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的部分即使在室温时空出间隙，也能够在制造单晶时成为高温而热膨胀，能够减小与冷却筒的底面的间隙，容易向冷却筒传导热。另外，覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的部分通过较多承受超过1000℃的原料融液、加热器的辐射热而高温化，冷却辅助筒自身发出的朝向冷却筒的底面的辐射热变大，因此即使在与冷却筒的底面之间具有1.0mm以下的间隙，也能够向冷却筒传导热。而且，如后面说明的那样，本发明人发现使间隙为1.0mm以下，则能够实现单晶的生长速度的高速化。因而，为了实现单晶的生长速度的高速化，冷却筒的底面与冷却辅助筒的间隙必须是1.0mm以下。如果间隙是1.0mm以下，则能够根据覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的冷却辅助筒的部分的热膨胀和辐射热的大小，充分地向冷却筒传导来自单晶的辐射热、来自加热器等高温部的辐射热。该间隙优选是0mm，也可以是0.1mm以上且1.0mm以下。

冷却辅助筒由上述材质构成且具有上述的结构，因此能够向冷却筒高效地传导来自单晶的辐射热以及来自加热器等高温部的辐射热。由此，能够增大培育中的单晶内的温度梯度，能够使单晶的生长速度高速化。

另外，关于冷却筒的底面，可以是底面的整个面积中的至少50％以上被冷却辅助筒覆盖。

冷却辅助筒的覆盖冷却筒底面的部分的面积越大，向冷却筒的底面传导的来自单晶的辐射热、来自加热器等高温部的辐射热的量也越大。如果冷却辅助筒的覆盖冷却筒底面的部分的面积是冷却筒底面的整个面积中的50％以上，则不仅可增加来自加热器等高温部的辐射热的量，也使冷却辅助筒的覆盖冷却筒底面的部分进一步高温化而热膨胀，能够减小与冷却筒的底面的间隙，容易向冷却筒传导热。另外，覆盖冷却筒的底面的冷却辅助筒的部分通过较多承受原料融液、加热器的辐射热而高温化，冷却辅助筒自身发出的朝向冷却筒的底面的辐射热变大，因此即使与冷却筒的底面之间稍微具有间隙，也能够进一步向冷却筒传导热。当然，优选用冷却辅助筒覆盖冷却筒的底面的100％，如图1及图2所示，凸缘30也可以越过冷却筒的底面的外径延伸到外侧。

如上所述，本发明的单晶制造装置具有被强制冷却的冷却筒和嵌合于冷却筒的由特定材质构成的冷却辅助筒，冷却辅助筒具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构，从而能够向冷却筒高效地传导来自单晶的辐射热以及来自加热器等高温部的辐射热。由此，能够增大生长中的单晶内的温度梯度，能够使单晶的生长速度高速化。

此外，当使用本发明的单晶制造装置实际进行单晶制造时，可以根据制造的单晶的规格等，例如对原料融液施加磁场来进行单晶的制造。

实施例

以下，举出实施例对本发明进行详细说明，但其并不限定本发明。

在实施例1-3及比较例中，使用以下说明的单晶制造装置，利用磁场施加切克劳斯基法(MCZ法)制造了直径为300mm的单晶硅。此时，石英坩埚4的直径为800mm。

(实施例1)

使用图1所示的单晶制造装置1进行了单晶制造。使用的冷却辅助筒17具有覆盖冷却筒15的面对原料融液6的底面的结构。对于图2所示的、冷却筒15的面对原料融液6的底面与覆盖冷却筒15的面对原料融液6的底面的结构即冷却辅助筒17的凸缘30的上表面的间隙20，准备了0mm(完全接触)、0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm的6个等级，被冷却辅助筒17的凸缘30覆盖的冷却筒15的面对原料融液6的底面的面积设定为冷却筒15的面对原料融液6的底面的100％。此外，冷却辅助筒17的材质使用导热率与金属相比为同等以上且辐射率比金属高的石墨材料。

使用这样的单晶制造装置1培育单晶7，并求出全部为无缺陷的生长速度。对于获得无缺陷结晶所需的生长速度而言，其边界非常窄，因此容易判断适当的生长速度。对于单晶有无缺陷的评价而言，从制作的单晶中切出样本，并通过选择蚀刻来评价是否为无缺陷结晶。

(比较例)

除了使冷却筒15的面对原料融液6的底面与覆盖冷却筒15的面对原料融液6的底面的结构即冷却辅助筒17的凸缘30的上表面的间隙20变更为1.1mm、1.2mm、1.5mm的3个等级以外，使用与实施例1记载的单晶制造装置1同样的装置进行了单晶制造。关于除此以外的条件，以与实施例1记载的条件相同的方式进行了单晶制造。

在图3中表示实施例1及比较例的结果。对于使用了本发明的单晶制造装置的实施例1而言，与使用了现有的单晶制造装置的情况相比，在冷却筒的底面与冷却辅助筒的间隙为0mm(完全接触)的情况下，实现了约16.7％的生长速度的高速化率，其中，该现有的单晶制造装置具有冷却辅助筒，该冷却辅助筒如图7所示那样不具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构。另外，根据图3可以确认，如果冷却筒的底面与冷却辅助筒的间隙是1.0mm以下，则通过用冷却辅助筒覆盖冷却筒的底面，从而能够使单晶的生长速度显著高速化。另一方面，在比较例所使用的单晶制造装置中，如果冷却筒的底面与冷却辅助筒的间隙是1.1mm以上，则不仅不能高效地去除来自单晶的辐射热，也不能高效地去除来自加热器等高温部的辐射热。可知，即使在间隙是1.1mm的情况下，高速化率为约1.4％，与现有的单晶制造装置相比，不能实现单晶的生长速度的显著高速化。

这样，本发明的单晶制造装置不仅能够高效地去除来自单晶的辐射热，也能够高效地去除来自加热器等高温部的辐射热，能够实现单晶的生长速度的显著高速化。另外，如果冷却筒的底面与冷却辅助筒的间隙是1.0mm以下，则能够有助于单晶的生长速度的高速化。

(实施例2)

作为相对于实施例1而言的另一方式，使用图4所示的单晶制造装置100进行了单晶制造。此时，如图5所示，准备了被冷却辅助筒117的凸缘130覆盖的冷却筒15的面对原料融液6的底面的面积是冷却筒的面对原料融液6的底面的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％的9个等级，除此以外采用与实施例1相同的制造条件来制造单晶7，并实施了与实施例1同样的评价。此外，此时的冷却筒15的面对原料融液6的底面与覆盖冷却筒15的面对原料融液6的底面的结构即冷却辅助筒117的凸缘130的上表面的间隙120设定为0.1mm。

在图6中示出实施例2的结果。发现：与使用了现有的单晶制造装置的情况相比，由图6可知，如果被冷却辅助筒覆盖的冷却筒底面是整个面积中的50％以上，则通过用冷却辅助筒覆盖冷却筒的底面，从而能够使单晶的生长速度显著高速化，其中，该现有的单晶制造装置具有冷却辅助筒，该冷却辅助筒如图7所示那样不具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构。此外，当被冷却辅助筒覆盖的冷却筒底面的面积是100％时，实现了约13.4％的生长速度的高速化率。

这样，能够确认，关于本发明的单晶制造装置，被冷却辅助筒覆盖的冷却筒的面对原料融液的底面的面积越大，就越能够增加向冷却筒传导的热量，不仅能够更多去除来自单晶的辐射热，也能够更多地去除来自加热器等高温部的辐射热，能够实现单晶的生长速度的进一步高速化。

(实施例3)

作为相对于实施例2而言的另一方式，使用与实施例2记载的单晶制造装置同样的装置，并使冷却筒的面对原料融液的底面与覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构即冷却辅助筒的凸缘的上表面的间隙为0mm(完全接触)，另外，与实施例2同样地，准备了被冷却辅助筒的凸缘覆盖的冷却筒的面对原料融液的底面的面积为冷却筒的面对原料融液的底面的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％的9个等级，进行了结晶制造。

在图6中示出实施例3的结果。相较于实施例2的冷却筒的面对原料融液的底面与覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构即冷却辅助筒的凸缘的上表面的间隙为0.1mm的情况而言，在实施例3中，由于是与覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构即冷却辅助筒的凸缘的上表面完全地接触，因此生长速度的高速化率大。另外，在冷却筒的面对原料融液的底面与覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构即冷却辅助筒的凸缘的上表面的间隙是0mm(完全接触)的实施例3中，即使当被冷却辅助筒的凸缘覆盖的冷却筒的面对原料融液的底面的面积为冷却筒的面对原料融液的底面的40％时，也能够实现5.6％的生长速度的高速化。因而，如果冷却筒的面对原料融液的底面与覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构即冷却辅助筒的凸缘的上表面的间隙是0mm(完全接触)，则即使被冷却辅助筒的凸缘覆盖的冷却筒的面对原料融液的底面的面积是冷却筒的面对原料融液的底面的50％以下，也能够有助于生长速度的高速化。

如上所述，如本发明的实施例1那样，根据本发明的单晶制造装置，不仅能够高效地去除来自单晶的辐射热，也能够高效地去除来自加热器等高温部的辐射热，能够比现有的单晶制造装置显著地使单晶的生长速度高速化，其中，本发明的单晶制造装置的冷却辅助筒的材质由特定的材质构成，冷却辅助筒具有覆盖冷却筒的面对原料融液的底面的结构，冷却辅助筒与冷却筒的底面的间隙是1.0mm以下。另外，根据实施例2及实施例3，关于冷却辅助筒，更优选冷却筒的面对原料融液的底面的整个面积中的至少50％以上被冷却辅助筒覆盖。

此外，本发明不限于上述实施方式。上述实施方式是例示，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、起到同样的作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。

Claims (5)

1.一种单晶制造装置，其利用切克劳斯基法培育单晶，具有：主腔室，其容纳对原料融液进行收纳的坩埚以及对所述原料融液进行加热的加热器；提拉腔室，其连接设置于该主腔室的上部，生长的单晶被提拉而收纳于所述提拉腔室；冷却筒，其以包围提拉中的单晶的方式从所述主腔室的至少顶部向所述原料融液延伸并被冷却介质强制冷却；以及冷却辅助筒，其嵌合于该冷却筒，其特征在于，

所述冷却辅助筒的材质由石墨材料、碳素复合材料、不锈钢、钼、钨中的任意一种以上构成，

所述冷却辅助筒具有覆盖所述冷却筒的面对所述原料融液的底面的结构，所述冷却辅助筒与所述冷却筒的所述底面的间隙是1.0mm以下。

2.根据权利要求1所述的单晶制造装置，其特征在于，

关于所述冷却筒的所述底面，该底面的整个面积中的至少50％以上被所述冷却辅助筒覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的单晶制造装置，其特征在于，

所述冷却辅助筒具有通过从所述冷却筒的内侧向外侧突出而覆盖所述冷却塔的所述底面的凸缘作为覆盖所述冷却筒的面对所述原料融液的底面的结构。

4.根据权利要求3所述的单晶制造装置，其特征在于，

所述单晶制造装置还具备隔热部件，所述隔热部件从所述主腔室的所述顶部延伸且包围所述冷却筒的所述底面和所述冷却辅助筒的所述凸缘。

5.根据权利要求3或4所述的单晶制造装置，其特征在于，

所述冷却辅助筒的所述凸缘与所述冷却筒的所述底面的间隙是0.1mm以上1.0mm以下。

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