JP6060349B1 - サファイア単結晶部材製造装置およびサファイア単結晶部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のサファイア単結晶部材製造装置は、複数のスリットを備えたダイ、ダイを内部に配置した坩堝および加熱部材を収納し、上部に連通口を備えた第一容器と、連通口を介して第一容器と連通し、かつ、第一容器の上部に配置された第二容器と、第一容器および第二容器内を鉛直方向に移動可能であり、中心軸が鉛直方向に平行を成すようにダイの上方に配置され、かつ、下端部に平板状の種結晶を保持するシャフトと、種結晶の上方側に、種結晶を覆うようにシャフトに固定された板状の傘部と、第二容器の下部に配置された開閉扉と、開口部を有し、開口部が連通口の下方側に位置するように第一容器内に配置された仕切板と、を少なくとも備え、鉛直方向と直交する平面方向において、(i)開口部の開口面積A1が、連通口の開口面積A0よりも小さく、かつ、(ii)開口部の内周輪郭線が、傘部の外周輪郭線よりも外側に位置することを特徴とする。
サファイア単結晶部材形成工程では、ゲートバルブ230を開けた状態で、シャフト210の下端部に保持されるシード基板300を、内部にアルミナ融液320が満たされた坩堝120内に配置されたダイ110の上端部に接触させる。その後、シード基板300を上方へと徐々に引き上げることで、シード基板300の下方側に複数枚のサファイア単結晶部材310を形成する(図1)。
サファイア単結晶部材形成工程を終えた後は、サファイア単結晶部材移送工程を実施する。このサファイア単結晶部材移送工程では、傘部220の下方に形成された複数枚のサファイア単結晶部材310の下端が、ゲートバルブ230よりも上方側に達するまで、複数枚のサファイア単結晶部材310を第一容器100内から第二容器200内へと移送する。なお、図2は、サファイア単結晶部材移送工程の途中の段階を示している。また、サファイア単結晶部材移送工程における高温の上昇気流H1や輻射熱H2に起因する熱の移動については後述する。
開閉扉閉鎖工程では、傘部220、シード基板300およびサファイア単結晶部材310を含む部分(垂下部400)を構成する複数枚のサファイア単結晶部材310の下端が、ゲートバルブ230よりも上方側に達した後に、ゲートバルブ230(開閉扉)を閉鎖する(図3)。これにより、高温の上昇気流H1や輻射熱H2に起因する熱の、第一容器100内から第二容器200内への伝達が完全に遮断される。
次に、冷却工程では、ゲートバルブ230等の開閉扉が閉鎖された状態の第二容器200内にて、複数枚のサファイア単結晶部材310を冷却する。そして、サファイア単結晶部材310が十分に冷却されたら、出入口250を開けてサファイア単結晶部材310を取り出す。これによりサファイア単結晶部材310を得る。
100 :第一容器
102 :連通口
102E :内周輪郭線
110 :ダイ
112 :スリット
120 :坩堝
130 :加熱部材
140 :支持台
150 :断熱部材
160 :仕切板
162 :開口部
162E :内周輪郭線
200 :第二容器
210 :シャフト
212 :アタッチメント
214 :クランプ
220 :傘部
220E :外周輪郭線
230 :ゲートバルブ
232 :液冷式シャッタ
240 :シャフト駆動部
250 :出入口
300 :シード基板
310 :サファイア単結晶部材
320 :アルミナ融液
400 :垂下部
410 :垂下部
Claims (8)
- 複数のスリットを備えたダイ、前記ダイを内部に配置した坩堝および加熱部材を収納し、上部に連通口を備えた第一容器と、
前記連通口を介して前記第一容器と連通し、かつ、前記第一容器の上部に配置された第二容器と、
前記第一容器および前記第二容器内を鉛直方向に移動可能であり、中心軸が鉛直方向に平行を成すように前記ダイの上方に配置され、かつ、下端部に平板状の種結晶を保持するシャフトと、
前記種結晶の上方側に、前記種結晶を覆うように前記シャフトに固定された板状の傘部と、
前記第二容器の下部に配置された開閉扉と、
開口部を有し、前記開口部が前記連通口の下方側に位置するように前記第一容器内に配置された仕切板と、を少なくとも備え、
鉛直方向と直交する平面方向において、(i)前記開口部の開口面積A1が、前記連通口の開口面積A0よりも小さく、かつ、(ii)前記開口部の内周輪郭線が、前記傘部の外周輪郭線よりも外側に位置することを特徴とするサファイア単結晶部材製造装置。 - 前記鉛直方向と直交する平面方向において、前記傘部および前記開口部は、前記シャフトの中心軸に対して点対称を成すように設けられていることを特徴とする請求項1に記載のサファイア単結晶部材製造装置。
- 前記鉛直方向と直交する平面方向において、前記開口部の内周輪郭線と、前記傘部の外周輪郭線との距離Gが25mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のサファイア単結晶部材製造装置。
- 前記開口部の開口面積A1を100%とした際の前記仕切板と平行を成す平面方向における前記傘部上面の面積A2が80%〜97%の範囲内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のサファイア単結晶部材製造装置。
- 前記仕切板が、前記第一容器に対して脱着可能に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のサファイア単結晶部材製造装置。
- 前記開閉扉が、ゲートバルブを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のサファイア単結晶部材製造装置。
- 前記開閉扉が、前記ゲートバルブと、内部に冷却媒体が流通可能な流路を有する仕切弁を備えた液冷式シャッタとを含み、
鉛直方向において、前記液冷シャッタは、前記ゲートバルブの下方側に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のサファイア単結晶部材製造装置。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載のサファイア単結晶部材製造装置を用い、
前記開閉扉を開けた状態で、前記シャフトの下端に保持される前記種結晶を、内部にアルミナ融液が満たされた前記坩堝内に配置された前記ダイの上端部に接触させた後、前記種結晶を上方へと徐々に引き上げることで、前記種結晶の下方側に複数枚のサファイア単結晶部材を形成するサファイア単結晶部材形成工程と、
前記複数枚のサファイア単結晶部材の下端が、前記開閉扉よりも上方側に達するまで、前記複数枚のサファイア単結晶部材を前記第一容器内から前記第二容器内へと移送するサファイア単結晶部材移送工程と、
前記複数枚のサファイア単結晶部材の下端が、前記開閉扉よりも上方側に達した後に、前記開閉扉を閉鎖する開閉扉閉鎖工程と、
前記開閉扉が閉鎖された状態の前記第二容器内において、前記複数枚のサファイア単結晶部材を冷却する冷却工程と、
を含むことを特徴とするサファイア単結晶部材の製造方法。
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