(57)【要約】【課題】リッジ・ポリの発生を抑制して高単結晶化率で安定的に高品質のニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶をチョコラルスキー（Ｃｚ）法により育成する方法を提供する。【解決手段】内径ｄの坩堝12を用い、坩堝内の原料融液に種結晶１を接触させると共に、種結晶を回転させながら引上げて結晶肩部とこれに続く結晶径Ｄの結晶直胴部を育成するＣｚ法によるＬＮ単結晶の育成方法において、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間は種結晶の引上げ速度を０〜１ｍｍ／Ｈの範囲に設定すると共に結晶半径の増加速度を５〜２０ｍｍ／Ｈの範囲に設定し、結晶径が上記数値を超えた後は引上げ速度を徐々に上昇させ、結晶径Ｄの結晶直胴部における育成時は引上げ速度を２〜５ｍｍ／Ｈの範囲に設定することを特徴とする。【選択図】図１
2020152628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径ｄの坩堝を用い、該坩堝内の原料融液に種結晶を接触させると共に、該種結晶を回転させながら引上げて結晶肩部とこれに続く結晶径Ｄの結晶直胴部を育成するチョクラルスキー法によるニオブ酸リチウム単結晶の育成方法において、
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間は種結晶の引上げ速度を０〜１ｍｍ／Ｈの範囲に設定すると共に結晶半径の増加速度を５〜２０ｍｍ／Ｈの範囲に設定し、結晶径が上記数値を超えた後は引上げ速度を徐々に上昇させ、結晶径Ｄの結晶直胴部における育成時は上記引上げ速度を２〜５ｍｍ／Ｈの範囲に設定することを特徴とするニオブ酸リチウム単結晶の育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面弾性波素子の基板材料等に用いられるニオブ酸リチウム単結晶の育成方法に係り、特に、高単結晶化率で安定的に高品質のニオブ酸リチウム単結晶をチョコラルスキー法により育成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3；ＬＮと略称する場合がある）単結晶は、融点が約１２５０℃、キュリー温度が約１１４０℃の人工の強誘電体結晶である。ＬＮ単結晶から切り出され、研磨加工して得られるＬＮ単結晶基板は、主に移動体通信機器に搭載される表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）の材料として用いられている。
【０００３】
ＬＮ単結晶は、産業的には、主にチョコラルスキー（Ｃｚと略称する場合がある）法により育成され、例えば、特許文献１に記載の高周波誘電加熱式育成炉が使用される。そして、通常、白金坩堝を用い、大気雰囲気下若しくは酸素濃度が２０％程度の窒素−酸素混合ガス雰囲気下で育成されている。育成されたＬＮ単結晶は、無色透明若しくは透明感の高い淡黄色を呈している。育成されたＬＮ単結晶は、育成、冷却時の熱応力による残留歪みを取り除くための「アニール処理」と、結晶全体の電気的な極性を揃えて単一分極とするための「ポーリング処理」を行った後に基板加工工程へ引き渡される。
【０００４】
ここで、Ｃｚ法とは、坩堝内の原料融液表面に種結晶を接触させ、該種結晶を回転させながら連続的に引上げることで種結晶と同一結晶方位の単結晶を得る方法である。所望のサイズ（結晶径×結晶長さ）まで結晶育成を行った後は、結晶の引上げ速度や融液温度の調整によって育成結晶を原料融液から切り離し、室温近傍まで冷却を行って育成炉から結晶を取り出す。尚、Ｃｚ法による結晶育成においては、結晶成長界面で原料融液の固化によって発生する潜熱を効率良く種結晶を通して上方に伝導することが重要であるため、原料融液表面から上方に向って温度が低下するよう調整された温度勾配下で実施される。そして、Ｃｚ法では、一般的に、φ１０ｍｍ程度以下の種結晶が用いられ、種結晶の直径に対して数倍〜数十倍の直径を持つ単結晶を育成することができる。
【０００５】
ところで、Ｃｚ法によりＬＮ単結晶を育成する場合、特に、種結晶の引上げ開始から結晶径をφ３０ｍｍ程度まで成長させる育成初期の段階において、晶癖線部から多結晶化する現象（リッジ・ポリ）がしばしば発生する。そして、「リッジ・ポリ」が発生した結晶は、ポリ部を起点として結晶全体にクラックが生じるため、製品となるＬＮ単結晶基板を加工することができない。このため、ＬＮ単結晶の生産性を改善させるには「リッジ・ポリ」の抑制が非常に重要となっている。
【０００６】
「リッジ・ポリ」は、晶癖線を形成する低指数面（ファセット面）における異常成長が原因である。ファセット面は原子オーダーで見てフラットな面であり、ファセット面における成長は、ステップが面に平行に移動する現象が積み重なることで起こっている（ラテラル成長）。従って、ファセット面で結晶相に取り込まれる原子は、付着成長するオフ・ファセット面（原子オーダーの凸凹がある粗い面）と比較すると、結晶相からの結合手の数が少ない。加えて、ファセット面と接する融液は、ベルグ効果によりオフ・ファセット面と接する融液と比較すると、過冷却度が高くなっている。このため、ファセット面における成長では、結晶成長速度の僅かな揺らぎで、成長面に到達した原子が、結晶の対称性に応じた本来のサイトで安定する前に間違ったサイトや方位で結晶相に取り込まれ易い。このような間違った位置で取り込まれた原子を起点として上記「リッジ・ポリ」が発生している。
【０００７】
実際、結晶の成長速度が速い程、あるいは、融液における温度分布の引上げ軸に対する軸対称性が悪い程、「リッジ・ポリ」の発生率が高くなっている。成長速度が速い場合は、ファセット面が大きく発達するため、ファセット面に接する融液の過冷却度が高くなってしまう。融液における温度分布の引上げ軸に対する軸対称性が悪い場合は、結晶回転によって１回転の中で成長界面が経験する温度が揺らぐため、成長速度の変動が大きくなり、低温時には成長速度が速くなってしまう。また、「リッジ・ポリ」の発生は、種結晶の引引上げ開始直後における結晶径を拡大させている時期（いわゆる、結晶肩部の成長時）に集中している。結晶径が小さい時は、融液表面の中心部で結晶成長が行われるため、育成結晶が最も温度変動を受け易い時期になるためである。
【０００８】
そして、「リッジ・ポリ」が発生すると、上述したように結晶全体が不良になってしまうため生産性が大きく低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１９−６６１２号公報（段落番号００３０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、上記「リッジ・ポリ」の発生を抑制して、高単結晶化率で安定的に高品質のニオブ酸リチウム単結晶をチョコラルスキー法により育成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、
内径ｄの坩堝を用い、該坩堝内の原料融液に種結晶を接触させると共に、該種結晶を回転させながら引上げて結晶肩部とこれに続く結晶径Ｄの結晶直胴部を育成するチョクラルスキー法によるニオブ酸リチウム単結晶の育成方法において、
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間は種結晶の引上げ速度を０〜１ｍｍ／Ｈの範囲に設定すると共に結晶半径の増加速度を５〜２０ｍｍ／Ｈの範囲に設定し、結晶径が上記数値を超えた後は引上げ速度を徐々に上昇させ、結晶径Ｄの結晶直胴部における育成時は上記引上げ速度を２〜５ｍｍ／Ｈの範囲に設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るニオブ酸リチウム単結晶の育成方法によれば、
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間は、種結晶の引上げ速度が０〜１ｍｍ／Ｈの範囲に設定されると共に結晶半径の増加速度が５〜２０ｍｍ／Ｈの範囲に設定されて「リッジ・ポリ」の発生を抑制し、結晶直胴部の育成時においては引上げ速度が２〜５ｍｍ／Ｈの範囲に設定されて育成効率の低下を防止できる。
【００１３】
従って、高単結晶化率で安定的に高品質のニオブ酸リチウム単結晶を育成することができるため、ニオブ酸リチウム単結晶基板の生産性が向上し、コストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】チョコラルスキー法による単結晶育成装置の概略構成を模式的に示す断面図。
【図２】結晶直胴部の結晶径Ｄがφ１１０ｍｍ（＝４インチ）であるＬＮ単結晶をＣｚ法で育成したときの「成長結晶径（ｍｍ）」と「リッジ・ポリ発生率（％）」との関係を示すグラフ図。
【図３】結晶直胴部の結晶径Ｄがφ１１０ｍｍ（＝４インチ）であるＬＮ単結晶をＣｚ法で育成（但し、低速の引上げ速度を終了させる結晶径は全て５５ｍｍに特定）したときの引上げ開始から上記結晶径５５ｍｍに至るまでの「結晶半径増加速度（ｍｍ／Ｈ）」と「リッジ・ポリ発生率（％）」との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
［単結晶育成装置と単結晶育成方法の概要］
はじめに、図１を参照して、Ｃｚ法による単結晶育成装置１０の構成例、および、単結晶育成方法の概要について説明する。
【００１７】
図１は、高周波誘導加熱式単結晶育成装置１０の概略構成を模式的に示す断面図であるが、ＬＮ単結晶の育成では抵抗加熱式単結晶育成装置も用いられている。高周波誘導加熱式単結晶育成装置と抵抗加熱式単結晶育成装置の違いは、高周波誘導加熱式の場合は、ワークコイル１５によって形成される高周波磁場によりワークコイル１５内に設置されている金属製坩堝１２の側壁に渦電流が発生し、その渦電流によって坩堝１２自体が発熱体となり、坩堝１２内にある原料の融解や結晶育成に必要な温度環境の形成を行う。抵抗加熱式の場合は、坩堝の外周部に設置されている抵抗加熱ヒーターの発熱で原料の融解や結晶育成に必要な温度環境の形成を行っている。どちらの加熱方式を用いても、Ｃｚ法の本質は変わらないので、以下、高周波誘導加熱式単結晶育成装置による単結晶育成方法に関して説明する。
【００１８】
図１に示すように、高周波誘導加熱式単結晶育成装置１０は、チャンバー１１内に坩堝１２を配置する。坩堝１２は、坩堝台１３上に載置される。チャンバー１１内には、坩堝１２を囲むように耐火材１４が配置されている。坩堝１２を囲むようにワークコイル１５が配置され、ワークコイル１５が形成する高周波磁場によって坩堝１２壁に渦電流が流れ、坩堝１２自体が発熱体となる。チャンバー１１の上部には引上げ軸（シード棒）１６が回転可能かつ上下方向に移動可能に設けられている。引上げ軸（シード棒）１６下端の先端部には、種結晶１を保持するためのシードホルダ１７が取り付けられている。
【００１９】
ここで、Ｃｚ法で用いる坩堝１２は、育成する結晶径Ｄに応じて、坩堝１２の内径ｄも変化させ、一般的にはＤ／ｄ＝０．５〜０．７程度となるように選定される。例えば、結晶径Ｄがφ１１０ｍｍ（＝４インチ）の結晶を育成する場合、内径ｄが１５０ｍｍ〜２２０ｍｍ程度の坩堝が用いられる。
【００２０】
Ｃｚ法では、坩堝１２内の単結晶原料１８の融液表面に種結晶１となる単結晶片を接触させ、種結晶１を引上げ軸（シード棒）１６により回転させながら上方に引上げることにより、種結晶１と同一方位の円筒状単結晶を育成する。
【００２１】
種結晶１の回転速度や引上げ速度は、育成する結晶の種類、育成時の温度環境に依存し、これ等の条件に応じて適切に選定する必要がある。また、結晶育成に際しては、成長界面で融液の結晶化によって生じる固化潜熱を、種結晶を通して上方に逃がす必要があるため、成長界面から上方に向って温度が低下する温度勾配（例えば、１〜８℃／ｃｍ）下で行う必要がある。加えて、育成結晶の形状が曲がったり、捩れたりしないようにするため、原料融液内においても成長界面から坩堝壁に向って水平方向に温度が高くなる温度勾配（例えば、１〜５℃／ｃｍ）下で行う必要があり、融液内の熱対流を安定化させるために、成長界面から坩堝底に向って垂直方向に温度が高くなる温度勾配下で行うとよい。
【００２２】
そして、ＬＮ単結晶を育成する場合は、ＬＮ結晶の融点が１２５０℃で、育成雰囲気に酸素が必要であることから、融点が１７６０℃程度で化学的に安定な白金（Ｐｔ）製の坩堝１２が用いられる。育成時の引上げ速度は、一般的には数ｍｍ／Ｈ程度、回転速度は数〜数十ｒｐｍ程度で行われる。また、育成時の炉内は、大気若しくは酸素濃度２０％程度の窒素−酸素の混合ガス雰囲気とするのが一般的である。このような条件下で、所望の大きさまで結晶を育成した後、引上げ速度の変更や融液温度を徐々に高くする等の操作を行うことで、育成結晶を融液から切り離し、その後、育成炉のパワーを所定の速度で低下させることで徐冷し、炉内温度が室温近傍となった後に育成炉内から結晶を取り出す。
【００２３】
このような方法で育成され、炉から取り出された結晶は、結晶内の温度差に起因する残留歪を除去するためのアニール処理、結晶内の自発分極の方向を揃えるためのポーリング処理を行った後に、スライス、研磨等を行う基板加工工程へ引き渡される。
【００２４】
［リッジ・ポリが抑制される「引上げ速度」と「結晶半径の増加速度」の調整］
ところで、特許文献１に記載された上記育成炉を用いてＣｚ法によるＬＮ結晶の育成を行うと、結晶の晶癖線部から多結晶化する「リッジ・ポリ」がしばしば発生し、育成工程の生産性を低下させてしまう。「リッジ・ポリ」の発生原因は、上述したように成長速度の揺らぎに起因するファセット面での原子の並び間違いであり、この並び間違いを抑制するにはできるだけ低速で成長させることが有効である。このため、特許文献１に例示されている「２〜５ｍｍ／Ｈ程度」の引上げ速度をより低速に設定することが有効である。しかし、結晶の育成開始から育成終了まで低速で行って、例え高品質の単結晶を育成したとしても、単位時間当たりの生産性が低下するためコストアップになってしまう。
【００２５】
そこで、生産性を低下させることなく「リッジ・ポリ」の発生が抑制される引上げ速度の適正条件を見出すため、本発明者は、特許文献１に例示されている上記条件から引上げ速度を「３ｍｍ／Ｈ」に設定し、かつ、内径１５０ｍｍのＰｔ製坩堝を用いて、結晶直胴部の結晶径Ｄがφ１１０ｍｍ（＝４インチ）である１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶［ここで、上記「１２８°ＲＹ」とは結晶の育成方位（種結晶の結晶方位）のことである］の育成試験を行い、上記「リッジ・ポリ」の発生状況を詳細に調査したところ、図２のグラフ図に示すように「リッジ・ポリ」の発生率は、育成開始初期の結晶径が小さい段階で非常に高いことが判明した。
【００２６】
上記原因は、結晶径が小さい時ほど融液内の熱対流が支配的で、かつ、温度揺らぎが大きい融液の中心部近傍で結晶成長が行われる結果、成長速度の揺らぎが発生し易いためと考えられる。「リッジ・ポリ」の発生を抑制するには、温度揺らぎを抑制して成長速度の揺らぎを低減させることが理想であるが、結晶育成に使用されている耐火物、坩堝、ワークコイル等部材の不均一性や変形等により現実的には困難である。このため、上記「リッジ・ポリ」の発生を抑制するには、温度揺らぎが発生しても成長速度の揺らぎを最小限にし、かつ、成長界面に到達した原子が安定位置で取り込まれるまでの時間的余裕を与えられる成長速度の低速化が有効である。
【００２７】
そこで、本発明者は、内径の異なる坩堝を用い、かつ、引上げ速度を変化させてＬＮ結晶の育成試験を行ったところ、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間、引上げ速度を低速に設定することで上記「リッジ・ポリ」の発生率を大幅に低減できることを見出すに至った。
【００２８】
しかし、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間、引上げ速度を低速に設定しても、その間の結晶半径の増加速度が大きい場合、図３に示すように「リッジ・ポリ」の発生率が高くなることが判明した。そこで、上記「リッジ・ポリ」の発生を再現性よく抑制できる条件について分析したところ、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間、種結晶の引上げ速度を低速に設定する上記条件に加え、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間、結晶半径の増加速度を２０ｍｍ／Ｈ以下にする条件を要することが確認された。また、結晶半径の増加速度が低速である程、図３に示すように「リッジ・ポリ」の抑制効果は高くなるが、結晶半径の増加速度が５ｍｍ／Ｈ以下である場合、「リッジ・ポリ」の抑制効果に差異が見られない。更に、結晶半径の増加速度が低速になる程、結晶育成時間が長くなるため生産性が低下してしまう。そこで、生産性を考慮した場合、結晶半径の増加速度は、５ｍｍ／Ｈ以上、２０ｍｍ／Ｈ以下に設定されることを要する。尚、結晶半径の増加速度の制御は、育成炉に投入する電力調整による融液表面温度の調整によりなされる。
【００２９】
上述したＬＮ結晶の育成試験と技術分析により見出された本発明は、
内径ｄの坩堝を用い、該坩堝内の原料融液に種結晶を接触させると共に、該種結晶を回転させながら引上げて結晶肩部とこれに続く結晶径Ｄの結晶直胴部を育成するチョクラルスキー法によるニオブ酸リチウム単結晶の育成方法において、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間は種結晶の引上げ速度を０〜１ｍｍ／Ｈの範囲に設定すると共に結晶半径の増加速度を５〜２０ｍｍ／Ｈの範囲に設定し、結晶径が上記数値を超えた後は引上げ速度を徐々に上昇させ、結晶径Ｄの結晶直胴部における育成時は上記引上げ速度を２〜５ｍｍ／Ｈの範囲に設定することを特徴とするものである。
【００３０】
以下、本発明のチョコラルスキー法によるニオブ酸リチウム単結晶の育成方法について詳細に説明する。
【００３１】
「リッジ・ポリ」は、上述したように育成初期に発生し易く、特に、結晶径が小さい時は融液表面の中心部で結晶成長が行われるため、育成される結晶が最も温度変動を受け易い時期である。従って、結晶径が小さい時期の引上げ速度について低速に設定する必要があり、「０〜１ｍｍ／Ｈ」に設定することを要する。「リッジ・ポリ」を抑制するには、成長界面に到達した原子が安定位置で取り込まれるまでの時間的余裕を与えられることが重要であることから、「０ｍｍ／Ｈ」に近い引上げ速度がより好ましい。加えて、この時の結晶半径の増加速度を「５〜２０ｍｍ／Ｈ」にすることが必要である。
【００３２】
また、引上げ速度を低速に設定する範囲は、育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでである。育成される結晶径が同一であっても、坩堝径によって育成時における融液表面の温度変動が変化する。内径の異なる坩堝を用い、引上げ速度を変化させて結晶の育成試験を行った結果、結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値まで引上げ速度を低速にする必要があることが判った。例えば、育成される結晶径Ｄがφ１１０ｍｍである場合、φ５０ｍｍ〜φ５５ｍｍまでは引上げ速度を低速で行うことが必要である。尚、上記結晶径（φ５０ｍｍ〜φ５５ｍｍ）を超えて、引上げ速度を低速にすることも可能ではあるが、この場合、高品質の単結晶を例え育成できたとしても単位時間当たりの生産性が低下するためコストアップになってしまう。加えて、「リッジ・ポリ」を再現性よく抑制するには、育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値に到達するまでの間の結晶半径の増加速度を５〜２０ｍｍ／Ｈの範囲に設定する必要がある。結晶半径の増加速度は低速である程、「リッジ・ポリ」の発生率は低下する傾向にあるが、生産性を考慮した場合、５ｍｍ／Ｈ以上にする必要がある。
【００３３】
そして、育成される結晶径が（１／２）Ｄ若しくは（１／３）ｄの小さい方の数値を超えた後、引上げ速度を徐々に上昇させ、結晶径Ｄの結晶直胴部における育成時は、引上げ速度を２〜５ｍｍ／Ｈに設定することを要する。尚、結晶直胴部の育成時における結晶半径の増加速度は結晶直胴部の制御形状に依存するため、制御する形状に応じて適宜設定される。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明する。
【００３５】
尚、実施例と比較例では、従来の結晶育成法と同様、原料融液の成長界面から上方に向って温度が低下する温度勾配（４℃／ｃｍ）、および、原料融液内において成長界面から坩堝壁に向って水平方向に温度が高くなる温度勾配（３℃／ｃｍ）を満たす育成環境下で結晶育成がなされている。
【００３６】
［実施例１］
図１に示す高周波誘導加熱式単結晶育成装置を用い、内径１５０ｍｍのＰｔ坩堝を用いて結晶直胴部径がφ１１０ｍｍ（＝４インチ）の１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶育成を行った。尚、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ５０ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝５０ｍｍの小さい方の数値］となるまでは、引上げ速度を「１．０ｍｍ／Ｈ」で一定とし、かつ、結晶半径の増加速度を「２０ｍｍ／Ｈ」に設定して育成を行った。
【００３７】
まず、Ｐｔ製坩堝１２内に原料１８としてＬＮ粉をチャージし、原料１８を融解させた後、種結晶１の先端部を坩堝１２内の原料融液に浸し、１０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、育成される結晶径がφ５０ｍｍまでは「１．０ｍｍ／Ｈ」の引上げ速度とし、かつ、投入電力の調整によってこの間の結晶半径の増加速度を最大でも「２０ｍｍ／Ｈ」を超えないよう調整して育成を行った後、結晶径がφ１１０ｍｍになるまでの間に引上げ速度を「１．０ｍｍ／Ｈ」から「３．０ｍｍ／Ｈ」まで変化させ、結晶径がφ１１０ｍｍになった結晶直胴部の育成では引上速度「３．０ｍｍ／Ｈ」で一定とし、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。育成したＬＮ結晶を原料融液から切り離し、該結晶を室温近傍まで冷却した後に結晶を取り出した。
【００３８】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、４９本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は９８％であった。
【００３９】
育成条件と結果を表１に示す。
【００４０】
［実施例２］
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ５０ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝５０ｍｍの小さい方の数値］となるまでの引上げ速度を「０．０ｍｍ／Ｈ」とした以外は、実施例１と同様の条件で、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。
【００４１】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、４９本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は９８％であった。
【００４２】
育成条件と結果を表１に示す。
【００４３】
［実施例３］
内径φ１８０ｍｍの坩堝を用い、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ５５ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝６０ｍｍの小さい方の数値］となるまでの引上げ速度を「１．０ｍｍ／Ｈ」とした以外は、実施例１と同様の条件で、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。
【００４４】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、４８本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は９６％であった。
【００４５】
育成条件と結果を表１に示す。
【００４６】
［実施例４］
内径φ１８０ｍｍの坩堝を用い、種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ５５ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝６０ｍｍの小さい方の数値］となるまでの引上げ速度を「０．０ｍｍ／Ｈ」とした以外は、実施例１と同様の条件で、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。
【００４７】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、４９本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は９８％であった。
【００４８】
育成条件と結果を表１に示す。
【００４９】
［比較例１］
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ５０ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝５０ｍｍの小さい方の数値］となるまでの引上げ速度を上限値１．０ｍｍ／Ｈを超える「２．０ｍｍ／Ｈ」とした以外は、実施例１と同様の条件で、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。
【００５０】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、３７本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は７４％であった。不良となった１３本の結晶は全て「リッジ・ポリ」であった。
【００５１】
育成条件と結果を表１に示す。
【００５２】
［比較例２］
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ４０ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝５０ｍｍの小さい方の数値と異なる結晶径］となるまでの引上げ速度を「０．０ｍｍ／Ｈ」とした以外は、実施例１と同様の条件で、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。
【００５３】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、３９本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は７８％であった。不良となった１１本の結晶は全て「リッジ・ポリ」であった。
【００５４】
育成条件と結果を表１に示す。
【００５５】
［比較例３］
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ５０ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝５０ｍｍの小さい方の数値］となるまでの結晶半径の増加速度を上限値２０ｍｍ／Ｈを超える「３０ｍｍ／Ｈ」とした以外は、実施例１と同様の条件で、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。
【００５６】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、３６本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は７２％であった。不良となった１４本の結晶は全て「リッジ・ポリ」であった。
【００５７】
育成条件と結果を表１に示す。
【００５８】
［比較例４］
種結晶の引上げ開始から育成される結晶径がφ５０ｍｍ［表１「低速育成結晶径Ａ」欄に示す（１／２）Ｄ＝５５ｍｍと（１／３）ｄ＝５０ｍｍの小さい方の数値］となるまでの結晶半径の増加速度を下限値５ｍｍ／Ｈ未満の「３ｍｍ／Ｈ」とした以外は、実施例１と同様の条件で、結晶直胴部径φ１１０ｍｍ（＝４インチ）、結晶直胴部長１００ｍｍの１２８°ＲＹ−ＬＮ結晶を育成した。
【００５９】
そして、同一の条件で５０回の育成を実施し、４９本のＬＮ結晶を得た。単結晶化率は９８％と高単結晶化率であった。
【００６０】
しかし、育成される結晶径がφ５０ｍｍとなるまでの育成時間が１７時間程度と長時間となり生産性が低下した。
【００６１】
育成条件と結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2020152628.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係るニオブ酸リチウム単結晶の育成方法によれば、「リッジ・ポリ」の発生が抑制されて高品質のニオブ酸リチウム単結晶を安定して育成できるため、表面弾性波フィルタの基板材料として使用されるニオブ酸リチウム単結晶の製造に用いられる産業上の利用可能性を有している。
【符号の説明】
【００６４】
１  種結晶
１０  単結晶育成装置
１１  チャンバー
１２  坩堝
１３  坩堝台
１４、１９  耐火物
１５  ワークコイル
１６  引上げ軸（シード棒）
１７  シードホルダ
１８  単結晶育成原料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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