JP6834618B2 - 単結晶育成用坩堝および単結晶育成方法 - Google Patents
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Description
次に図1を参照して、本実施形態に係る単結晶育成用坩堝1(以下では単に「坩堝1」とも表記する)の構成について説明する。図1は、実施形態に係る単結晶育成用坩堝1の概略構成の一例を示す断面図である。坩堝1は、使用時に周壁2の一方の端部3(以下では「上側端部3」という)が上方に配置され、他方の端部4(以下では「下側端部4」という)が下方に配置されるように支持台の上に設置されるものであり、これらの上側端部3と下側端部4とが貫通した筒型形状である。より詳細には、坩堝1は、設置時の高さ方向に対して垂直な全ての周壁2の断面が円形であり、底部(下側端部4)の断面直径が上部(上側端部3)の断面直径よりも小さい円錐台形状である。図1は、この高さ方向に沿った坩堝1の断面形状を示している。
図4及び図5を参照して上記実施形態の変形例を説明する。
図1に示すような形状を有する、Moからなる坩堝1を用意し、テーパ角θがそれぞれ0.1度、0.5度、1.0度、1.5度、2.0度のものを実施例1〜5とした。これら実施例1〜5の坩堝1を用いて、図2に示す単結晶製造装置10によるサファイア単結晶の育成試験を実施した。単結晶製造装置10の受け皿13は炭化タンタル製のものを用いた。種結晶14が坩堝1内に配置されたときに、坩堝1の下端から種結晶14の下端までが約15mmの空間15となるよう種結晶14の端部を加工した。単結晶原料16は、サファイア単結晶原料を用いた。発熱体11はカーボン製とした。
坩堝1の下側端部4に底壁を設けて押し出し用開口部6が無い点を除いて実施例1〜5と同様の坩堝を比較例2〜6とした。同様に坩堝1の押し出し用開口部6が無く、かつ、テーパ角θを0度としたものを比較例1とした。また、実施例と同様に坩堝1の下側端部4に底壁を設けず押し出し用開口部6を有するが、テーパ角θを0度としたものを比較例7とした。
坩堝1の材料をWとした点を除き、実施例1〜5とそれぞれ同一条件で坩堝を作成し、結晶の育成試験及び取り出しの確認試験を行った。
坩堝1の材料をWとした点を除き、比較例1〜7とそれぞれ同一条件で坩堝を作成し、結晶の育成試験及び取り出しの確認試験を行った。
坩堝1の材料をMo―W合金(Mo:W=50:50)とした点を除き、実施例1〜5とそれぞれ同一条件で坩堝を作成し、結晶の育成試験及び取り出しの確認試験を行った。
坩堝1の材料をMo―W合金(Mo:W=50:50)とした点を除き、比較例1〜7とそれぞれ同一条件で坩堝を作成し、結晶の育成試験及び取り出しの確認試験を行った。
2 周壁
3 上側端部
4 下側端部
5 取り出し用開口部(開口部)
6 押し出し用開口部(孔部)
13 受け皿(支持台)
14 種結晶
16 単結晶原料
θ テーパ角
S1 設置ステップ
S2 種結晶配置ステップ
S3 原料配置ステップ
S4 育成ステップ
S5 取り出しステップ
Claims (11)
- 単結晶育成用坩堝であって、
使用時に一方の上側端部が上方に配置され、他方の下側端部が下方に配置される周壁と、
前記下側端部に設けられる孔部と、を備え、
前記孔部は、前記下側端部における前記周壁の内径と同一に形成され、
当該単結晶育成用坩堝は、前記上側端部と前記下側端部とが貫通し、底部を有しない筒型形状であり、
前記周壁は、少なくとも前記下側端部を含む高さ方向の一部に亘り、高さ方向に対して垂直な任意の断面において、より前記下側端部に近い断面の形状が、より前記上側端部に近い断面の形状に常に内包されるよう形成される、単結晶育成用坩堝。 - 前記周壁は、高さ方向の全体に亘り、高さ方向に対して垂直な任意の断面において、より前記下側端部に近い断面の形状が、より前記上側端部に近い断面の形状に常に内包されるよう形成される、
請求項1に記載の単結晶育成用坩堝。 - 高さ方向に対して垂直な全ての断面が円形状である、
請求項1または2に記載の単結晶育成用坩堝。 - 前記下側端部の断面直径が前記上側端部の断面直径よりも小さい円錐台形状である、
請求項3に記載の単結晶育成用坩堝。 - 前記周壁の内部のテーパ角が0.1度以上、2.0度以下である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の単結晶育成用坩堝。 - 坩堝材料の熱膨張係数が、育成する結晶の熱膨張係数よりも小さい、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の単結晶育成用坩堝。 - 坩堝材料がMo、W、MoとWの合金、のいずれかである、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の単結晶育成用坩堝。 - 育成する結晶がサファイア単結晶である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の単結晶育成用坩堝。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の単結晶育成用坩堝を用いて単結晶を育成する単結晶育成方法であって、
支持台の上に前記単結晶育成用坩堝を設置する設置ステップと、
前記支持台の上に設置された前記単結晶育成用坩堝の内部の下部に単結晶の種結晶を配置する種結晶配置ステップと、
前記単結晶育成用坩堝の内部に配置された前記種結晶の上に単結晶原料を配置する原料配置ステップと、
前記単結晶育成用坩堝の内部に配置された前記単結晶原料を溶解した後に冷却して前記種結晶の上方に向け前記単結晶を育成する育成ステップと、
前記育成された単結晶に対して前記単結晶育成用坩堝の下側端部の孔部から力を加えて、前記単結晶育成用坩堝の上側端部の開口部から前記単結晶を取り出す取り出しステップと、
を含む単結晶育成方法。 - 前記種結晶の下端の最大径が、前記単結晶育成用坩堝の下側端部の内径より大きくなるよう前記種結晶が形成され、
前記種結晶配置ステップにおいて、前記単結晶育成用坩堝の下側端部から前記種結晶の下端までの間に空間が形成されるように前記種結晶が配置される、
請求項9に記載の単結晶育成方法。 - 前記育成ステップにおいて、育成される単結晶がサファイア単結晶である、
請求項9または10に記載の単結晶育成方法。
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