(57)【要約】【課題】  引き上げ中のサファイア単結晶体の温度を、このサファイア単結晶体の成長に応じて制御よく調整する。【解決手段】  坩堝１０の周囲に配置された第１誘導コイル３２の他に、アフターヒータ部材２０の周囲に第１誘導コイル３２と間隔を空けて配置された第２誘導コイル３６を配置し、第２誘導コイル３６に第２高周波電流を流すことでアフターヒータ部材２０を発熱させて引き上げたサファイア単結晶体１５を加熱するための第２電源３４を設け、第１高周波電流の大きさおよび位相ならびに第２高周波電流の大きさおよび位相を調整するための制御手段５０を設けている。制御手段５０は、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように、第１高周波電流の位相と第２高周波電流の位相とを調整する。【選択図】  図１
2014125404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア原料が充填される坩堝と、
前記坩堝の周囲に配置された第１誘導コイルと、
前記第１誘導コイルに第１高周波電流を流すことで前記坩堝を発熱させて前記サファイア原料を溶融させ、前記坩堝内に貯留されたサファイア原料融液を得るための第１電源と、サファイア種結晶を保持して上下動し、前記坩堝内の前記サファイア原料融液に前記サファイア種結晶を接触させた後に上昇させることで、前記サファイア種結晶に連続したサファイア単結晶体を引き上げるための引き上げ機構と、
前記坩堝の上部に前記坩堝と間隔を空けて配置された、前記坩堝から引き上げられた前記サファイア単結晶体を加熱するためのアフターヒータ部材と、
前記アフターヒータ部材の周囲に前記第１誘導コイルと間隔を空けて配置された第２誘導コイルと、
前記第２誘導コイルに第２高周波電流を流すことで前記アフターヒータ部材を発熱させて、引き上げた前記サファイア単結晶体を加熱するための第２電源と、
前記第１高周波電流の大きさおよび位相ならびに前記第２高周波電流の大きさおよび位相を調整するための制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第２高周波電流の位相が前記第１高周波電流の位相と逆になるように、前記第１高周波電流の位相と前記第２高周波電流の位相とを調整することを特徴とするサファイア単結晶育成装置。
【請求項２】
前記坩堝と前記アフターヒータ部材との間に、前記坩堝から引き上げられた前記サファイア単結晶体を保温するための、セラミックスからなる保温部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のサファイア単結晶育成装置。
【請求項３】
前記保温部材は、ジルコニアを主成分とすることを特徴とする請求項２記載のサファイア単結晶育成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア単結晶育成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア原料を充填した坩堝を高温に加熱してサファイア原料を溶融し、坩堝内のサファイア原料融液の液面に上方からサファイア種結晶を接触させた後に上昇させることで、サファイア種結晶に連なる長尺の単結晶体を育成する、いわゆるチョクラルスキー法と呼ばれる単結晶育成方法が、従来から実施されている。
【０００３】
チョクラルスキー法によるサファイア単結晶育成では、坩堝の周囲に高周波電流を流す誘導コイルが配されており、この誘導コイルに高周波電流を流すことにより生じる誘導加熱によって坩堝が発熱して坩堝内のサファイア原料が溶融され、坩堝内にサファイア原料融液が貯留される。チョクラルスキー法では、サファイア種結晶の上昇に伴ってサファイア原料融液から引き上げられるようにサファイア単結晶体が成長する。
【０００４】
サファイア単結晶体の最上部は、引き上げが進むにつれて坩堝から遠ざかっていく。坩堝から遠ざかった部分には坩堝からの熱は伝わり難く、例えば発熱体が坩堝のみである場合には、成長中の単結晶体における温度分布が大きくなる。
【０００５】
例えば特許文献１には、温度分布に伴う熱応力によるサファイア単結晶体の損傷等を抑制するため、坩堝の上部に、坩堝以外の発熱体であるアフターヒータ部材を配置しているサファイア単結晶育成装置が開示されている。特許文献１記載のアフターヒータ部材は、例えばタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）からなる円筒状の部材であり、坩堝の上部に、成長した単結晶体の周囲を囲むように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のサファイア単結晶育成装置では、坩堝の周囲のみに誘導コイルが配置されており、この坩堝周囲の誘導コイルに高周波電流が流れることで、坩堝の上部に配置されたアフターヒータ部材も坩堝とともに発熱して、アフターヒータ部材がサファイア単結晶体を加熱（保温）する構成となっている。
【０００８】
近年では、サファイア単結晶体の引き上げ長さが長くなってきており、育成している最中に、サファイア単結晶体の上部が坩堝から遠ざかるようになってきている。長く引き上げたサファイア単結晶体を充分に加熱（保温）するには、坩堝の上部に配置したアフターヒータ部材の形状を引き上げ方向に長くすればよいが、坩堝の周囲に配置した誘導コイルのみだけでは、引き上げ方向に長いアフターヒータ部材を充分に均一に発熱させることができない場合もあった。本発明は、かかる問題点を解決するためになされた発明である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、サファイア原料が充填される坩堝と、前記坩堝の周囲に配置された第１誘導コイルと、前記第１誘導コイルに第１高周波電流を流すことで前記坩堝を発熱させて前記サファイア原料を溶融させ、前記坩堝内に貯留されたサファイア原料融液を得るための第
１電源と、サファイア種結晶を保持して上下動し、前記坩堝内の前記サファイア原料融液に前記サファイア種結晶を接触させた後に上昇させることで、前記サファイア種結晶に連続したサファイア単結晶体を引き上げるための引き上げ機構と、前記坩堝の上部に前記坩堝と間隔を空けて配置された、前記坩堝から引き上げられた前記サファイア単結晶体を加熱するためのアフターヒータ部材と、前記アフターヒータ部材の周囲に前記第１誘導コイルと間隔を空けて配置された第２誘導コイルと、前記第２誘導コイルに第２高周波電流を流すことで前記アフターヒータ部材を発熱させて、引き上げた前記サファイア単結晶体を加熱するための第２電源と、前記第１高周波電流の大きさおよび位相ならびに前記第２高周波電流の大きさおよび位相を調整するための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２高周波電流の位相が前記第１高周波電流の位相と逆になるように、前記第１高周波電流の位相と前記第２高周波電流の位相とを調整することを特徴とするサファイア単結晶育成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のサファイア単結晶育成装置によれば  坩堝の周囲に配置された第１誘導コイルおよび第１誘導コイルに第１高周波電流を流すための第１電源の他に、坩堝から引き上げられたサファイア単結晶体を加熱するためのアフターヒータ部材と、アフターヒータ部材の周囲に配置された第２誘導コイルと、第２誘導コイルに第２高周波電流を流すための第２電源とを備えているので、制御手段が第１高周波電流の大きさおよび位相ならびに第２高周波電流の大きさおよび位相をそれぞれ個別に調整することで、アフターヒータ部材の発熱の程度を坩堝とは独立して細かく制御することができる。さらに本発明では制御手段が、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように、第１高周波電流の位相と第２高周波電流の位相とを調整することで、坩堝とアフターヒータ部材との間隙における、第１高周波電流に起因する磁界と第２高周波電流に起因する磁界とを互いに弱め合わせることができるので、この坩堝とアフターヒータ部材との間隙に配置した例えば保温部材等に余分な誘起電流が発生することを抑制できる。このため本発明によれば、引き上げ中のサファイア単結晶体の温度を、このサファイア単結晶体の成長に応じて制御よく調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のサファイア単結晶育成装置の一実施形態の概略の構成について説明する概略断面図である。
【図２】図１に示すサファイア単結晶育成装置が備えるアフターヒータ部材の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のサファイア単結晶育成装置の一実施形態について説明する。図１は、本発明のサファイア単結晶育成装置１（以降、育成装置１ともいう）の概略の構成について説明する概略断面図である。図２は、育成装置１が備えるアフターヒータ部材２０の概略斜視図である。
【００１３】
育成装置１は、サファイア原料が充填される坩堝１０と、坩堝１０の周囲に配置された第１誘導コイル３２と、第１誘導コイル３２に第１高周波電流を流すことで坩堝１０を発熱させてサファイア原料を溶融させ、坩堝１０内に貯留されたサファイア原料融液１４（単に原料融液１４ともいう）を得るための第１電源３０と、サファイア種結晶１３を保持して上下動し、坩堝１０内の原料融液１４にサファイア種結晶１３を接触させた後に上昇させることで、サファイア種結晶１３に連続したサファイア単結晶体１５を引き上げるための引き上げ機構４０と、坩堝１０の上部に坩堝１０と間隔を空けて配置された、坩堝１０から引き上げられたサファイア単結晶体１５を加熱するためのアフターヒータ部材２０と、アフターヒータ部材２０の周囲に第１誘導コイル３２と間隔を空けて配置された第２
誘導コイル３６と、第２誘導コイル３６に第２高周波電流を流すことでアフターヒータ部材２０を発熱させて、引き上げたサファイア単結晶体１５を加熱するための第２電源３４と、少なくとも第１高周波電流の大きさおよび位相ならびに第２高周波電流の大きさおよび位相を調整するための制御手段５０とを備え、制御手段５０は、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように第１高周波電流の位相と第２高周波電流の位相とを調整する。
【００１４】
また、坩堝１０とアフターヒータ部材２０との間に、坩堝１０から引き上げられたサファイア単結晶体１５を保温するための、セラミックスからなる保温部材３８が配置されている。保温部材３８はジルコニア（ＺｒＯ２）を主成分とする。
【００１５】
育成装置１の構成について詳述する。育成装置１は、坩堝１０、育成室１６、保温材１７、育成室１６の側壁１６ａを介して坩堝１０の側壁１０ａを囲むように配置された第１誘導コイル３２、この第１誘導コイル３２に交流電流を流すための第１電源３０、坩堝１０の上部に坩堝１０と間隔を空けて配置されたアフターヒータ２０、育成室１６の側壁１６ａを介してアフターヒータ部材２０を囲むように配置された第２誘導コイル３６、この第２誘導コイル３６に交流電流を流すための第２電源３４、結晶引き上げ機構４０、ガス供給部６０、排気部７０および制御手段５０を有して構成されている。結晶引き上げ機構４０、第１電源３０、第２電源３４、ガス供給部６０および排気部７０には、制御手段５０に接続されている。制御手段５０は、ＣＰＵとメモリとを備えた例えば公知のコンピュータからなり、制御手段５０が、育成装置１全体の動作を制御する。
【００１６】
坩堝１０は、例えばイリジウム（Ｉｒ）からなる、側壁１０ａの断面が円環状の容器体である。この坩堝１０には、サファイア単結晶の原料である酸化アルミニウム粉末が充填され、さらに、坩堝１０自体の発熱によってこの酸化アルミニウムが溶融されてなる原料融液１４が貯留される。育成装置１では、坩堝１０の開口１１から、結晶引き上げ機構４０の引き上げ軸４２が坩堝１０内部に挿入される構成となっている。
【００１７】
坩堝１０は育成室１６内に配置されている。坩堝１０の周囲には保温材１７が充填されている。保温材１７は、例えばいわゆるジルコニアバブルからなり、坩堝１０からの熱の放出を抑制する。育成室１６は、側壁１６ａの断面が円環状の容器体であり、例えばジルコニア（ＺｒＯ２）を主成分としたセラミックスからなる。
【００１８】
育成室１６には、坩堝１０の上部にアフターヒータ部材２０が配置されている。より詳しくは、坩堝１０の上部に育成室１６の内面から突出した保温部材３８が配置されており、この保温部材３８の上部にアフターヒータ部材２０が配置されている。すなわち保温部材３８は、坩堝１０とアフターヒータ部材２０との間に配置されている。保温部材３８も、例えばジルコニアを主成分としたセラミックスからなる。坩堝１０の開口１１の側の端部は、この保温部材３８の下側の面と近接して配置されている。ジルコニアは例えばアルミナ等を比べて耐熱性が高く、サファイア単結晶育成の際に育成室１６内が例えば２０００℃程度の高温となっても変形が殆どなく、また高温に曝された場合もパーティクル等の発生が少ないので、保温部材３８の材質として好ましい。
【００１９】
アフターヒータ部材２０は、例えばタングステン（Ｗ）からなる円筒状の発熱部２２と、発熱部２２を被覆する、酸素を含有しない被覆層２４を備えている。本実施形態の被覆層２４は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）からなる。アフターヒータ部材２０はタングステン（Ｗ）に限定されず、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくとも１種を主成分とする金属であればよい。発熱部２２の材質は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）それぞれ１種のみであってもよく、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくとも１種を主
成分とする合金であってもよい。
【００２０】
育成室１６の天板部１９には貫通孔１９ａが設けられており、この貫通孔１９ａに結晶引き上げ機構４０の引き上げ軸４２が挿通されている。引き上げ軸４２も、例えばジルコニアを主成分としたセラミックスからなる。サファイア単結晶の育成の際、引き上げ軸４２の下端には、サファイア単結晶育成の基点となる、サファイア種結晶１３（以降、単に種結晶１３ともいう）が保持される。種結晶１３は、高純度のサファイア単結晶体である。
【００２１】
結晶引き上げ機構４０は、引き上げ軸４２と、この引き上げ軸４２を図中の上下方向に移動させる、引き上げ用駆動４４とを備えて構成されている。引き上げ用駆動部４４は、図示しないモーター等の動力源と、この動力源によって駆動して引き上げ軸４２を上下方向に移動させる図示しない駆動機構部とを有している。サファイア単結晶育成の際、種結晶１３は引き上げ軸４２の先端（図１中の下端）に保持されて、坩堝１０の開口１１から、先端に種結晶１３が取り付けられた引き上げ軸４２が坩堝１０内に挿入され、坩堝１０に貯留された原料融液１４の液面に種結晶１３が接触する。引き上げ軸４２は、坩堝１０の開口１１の中心を通る中心軸Ｃに対応する位置に配置されており、種結晶１３の一部が中心軸Ｃに対応する位置に浸漬されて、種結晶１３と原料融液１４とが接触する。
【００２２】
ガス供給部６０は、図示しないガスボンベ、ガス流量計、ガス配管等を備えている。ガス供給部６０は、ガス供給管６２を介して育成室１６内に接続されている。本実施形態では、ガス供給部６０にはアルゴン（Ａｒ）ガスボンベを備えており、ガス供給管６２を介して育成室１６内にアルゴン（Ａｒ）ガスが送られる。排気部７０は、例えば図示しない排気ポンプ等を備えている。排気部７０は、排気管７２を介して育成室１６に接続されており、育成室１６内の気体を排気管７２を介して排気する。
【００２３】
第１誘導コイル３２および第２誘導コイル３６は、いずれも例えば銅からなる。第１誘導コイル３２は坩堝１０の周囲に配置され、第２誘導コイル３６はアフターヒータ部材２０の周囲に配置されている。第２誘導コイル３６と第１誘導コイル３２とは間隔を空けて配置されている。
【００２４】
第１誘導コイル３２には第１電源３０から高周波電圧が印加されて第１高周波電流が流れる。第１誘導コイル３２に第１高周波電流が流れると、第１誘導コイル３２によって囲まれた坩堝１０の付近を中心に時間変動する磁界（以降、第１時間変動磁界ともいう）が生じ、この第１時間変動磁界に起因して坩堝１０の表面に渦電流が発生して坩堝１０が発熱する。
【００２５】
第２誘導コイル３６には第２電源３４から高周波電圧が印加されて第２高周波電流が流れる。第２誘導コイル３６に第２高周波電流が流れると、第２誘導コイル３６によって囲まれた領域に配置されたアフターヒータ部材２０の付近を中心に時間変動する磁界（以降、第２時間変動磁界ともいう）が生じ、この第２時間変動磁界に起因してアフターヒータ部材２０の表面に渦電流が発生してアフターヒータ部材２０が発熱する。なお、アフターヒータ部材２０の発熱体２２を構成するタングステン（Ｗ）は金属であり、例えば５．２９×１０−８Ω・ｍと高い導電性を有する。一方の炭化珪素（ＳｉＣ）は半導電性であり、発熱体２２に比べて著しく高い電気抵抗を有する。育成装置１では、第２高周波電流に起因した第２時間変動磁界によって、発熱体２２の表面に集中して渦電流が形成されて発熱体２２が発熱する。ＳｉＣは高い熱伝導性を有しており、発熱体２２から発した熱は、被覆層２４の表面まで良好に伝達し、被覆層２４の表面が高温となる。
【００２６】
制御手段５０は、例えばいわゆるＰＬＬ回路等を備えた位相調整手段を備えており、第
１電源３０と第２電源３４との動作を制御して、少なくとも第１高周波電流の大きさおよび位相ならびに第２高周波電流の大きさおよび位相を調整する。より具体的には制御手段５０は、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように、第１高周波電流の位相と第２高周波電流の位相とを調整する。坩堝１０の発熱量は第１高周波電流の大きさに応じて変化し、アフターヒータ部材２０の発熱量は第２高周波電流の大きさに応じて変化する。制御手段５０は、所望する坩堝１０の発熱量に応じて第１高周波電流の大きさを調整するとともに、所望するアフターヒータ部材２０の発熱量に応じて第２高周波電流の大きさも調整する。
【００２７】
このように育成装置１では、坩堝１０を加熱するための第１誘導コイル３２のみでなく、アフターヒータ部材２０を加熱するための第２誘導コイル３６を併せて備えており、制御手段５０が、第１誘導コイル３２に流れる第１高周波電流と第２誘導コイル３６に流れる第２高周波電流とを個別に制御することができる構成となっている。このため、アフターヒータ部材２０を坩堝１０から比較的遠くに離して配置した場合でも、アフターヒータ部材２０の周囲に配置された第２誘導コイル３６によってアフターヒータ部材２０からの発熱量を細かく高精度に調整することができる。
【００２８】
一方で、第１誘導コイル３２のみでなく第２誘導コイル３６を併せて備えている育成装置１では、第１誘導コイル３２に流れる第１高周波電流に起因する第１時間変動磁界のみでなく、第２誘導コイル３６に流れる第２高周波電流に起因する第２時間変動磁界も生じる。例えば第１高周波電流と第２高周波電流とが同位相の場合には、第１誘導コイル３２と第２誘導コイル３６との間や坩堝１０とアフターヒータ部材２０との間では磁界の強さを互いに強め合うように（共振するように）第１時間変動磁界と第２時間変動磁界とが発生して、強めあった磁界が坩堝１０やアフターヒータ部材２０に制御できない余分な渦電流を発生させ、坩堝１０の発熱量やアフターヒータ部材２０の発熱量が制御できない状態となる場合もある。
【００２９】
また、ジルコニアからなる保温部材３８は、耐熱性が高くパーティクルの発生が少ないが、例えば２０００℃程度の高温に曝された場合は、表面から酸素（Ｏ２）原子が脱離して表面のジルコニウム（Ｚｒ）濃度が高くなるので、保温部材３８の抵抗値が下がり表面に電流が流れやすいといった性質がある。このため、第１高周波電流と第２高周波電流とが同位相の場合は、上述のように磁界の強さを互いに強め合うように第１時間変動磁界と第２時間変動磁界とが発生し、強めあった磁界が保温部材３８の表面にも渦電流を発生させ、保温部材３８が発熱してしまう場合もある。この場合には、保温部材３８は自らの発熱にともなってさらに導電性を増していくので保温部材３８からの発熱量を制御することが困難となり、この保温部材３８からの発熱によってサファイア単結晶体１５が余分に加熱されて、サファイア単結晶体１５の熱分布や結晶成長速度の制御が困難となる場合もある。
【００３０】
育成装置１では、制御手段５０が第１電源３０と第２電源３４との動作を制御して、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるよう、第１高周波電流の位相と前記第２高周波電流の位相とを調整する。これにより、第１誘導コイル３２と第２誘導コイル３６との間や、坩堝１０とアフターヒータ部材２０との間では、磁界の強さを互いに打ち消し合うように第１時間変動磁界と第２時間変動磁界とが発生するので、坩堝１０やアフターヒータ部材２０における制御できない余分な渦電流の発生を抑制するとともに、坩堝１０とアフターヒータ部材２０との間の保温部材３８の表面における余分な渦電流の発生も抑制することができる。
【００３１】
第１誘導コイル３２と第２誘導コイル３６とを近づけ過ぎると、たとえ第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように第１高周波電流の位相と前記第２高周波
電流の位相とを調整した場合でも、第１時間変動磁界が第２誘導コイル３６に流れる第２高周波電流に影響を及ぼしたり、第２時間変動磁界が第１誘導コイル３２に流れる第２高周波電流に影響を及ぼす場合もあるが、育成装置１では、第１誘導コイル３２と第２誘導コイル３６とを間隔を空けて配置しているので、このような時間変動磁界による相互の影響が少なく、坩堝１０の発熱量やアフターヒータ部材２０の発熱量が制御し易い。また育成装置１では、坩堝１０とアフターヒータ部材２０との間に、セラミックスからなる保温部材３８を配置しているので、第１誘導コイル３２と第２誘導コイル３６との間に対応する部分でも、育成したサファイア単結晶１５からの放熱によるサファイア単結晶体１５の温度低下を抑制することができる。さらに、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように、第１高周波電流の位相と前記第２高周波電流の位相とを調整しているので、この保温部材２８を比較的耐熱性の高いジルコニアを主成分とした部材で構成した場合も、保温部材２８の表面からの余分な発熱を抑制することができる。
【００３２】
本実施形態では、アフターヒータ部材２０が発熱し易い金属からなる発熱部２２を備えており、アフターヒータ部材２０を比較的高い温度まで昇温させることができる。タンタル、タングステンおよびモリブデンは、融点が高く価格が比較的低くかつ発熱し易い一方で、比較的酸化し易いという特性を持つ。育成室１６内には、残留した空気に含まれる酸素や、育成室１６の材質であるジルコニア等のセラミックスから脱離した酸素ガスなど、酸素ガスが存在する。タンタル、タングステンおよびモリブデンの少なくとも１種を主成分とする金属と酸素ガスとが高温下で接触すると、このような金属は容易に酸化されてしまう。アフターヒータ部材２０は、発熱部２２を被覆する、炭化珪素からなり酸素を含有しない被覆層２４を備えており、この被覆層２４によって発熱部２２の酸化が防止されている。ここで、酸素を含有しないとは、酸素含有割合が１質量％未満であることをいう。
【００３３】
以降、本実施形態の育成装置１を用いたサファイア単結晶の育成方法について、一例を挙げて説明しておく。育成装置１におけるサファイア単結晶の育成では、まず坩堝１０内に、サファイア単結晶の原料である酸化アルミニウム粉末を充填する。次に、排気ポンプ７０によってガス排気管７２を介して育成室１６内の気体を排気した後、ガス供給部６０により、ガス供給管６２を介して育成室１６内にアルゴンガスを充填する。以降、継続してアルゴンガスを育成室１６内に供給しつつ自然排気し、育成室１６を大気圧のアルゴンガス雰囲気とする。
【００３４】
この状態で制御手段５０は、第１電源３０の動作を制御し、第１誘導コイル３２に第１高周波電流を流して坩堝１０を発熱させるとともに、第２電源３４の動作を制御し、第２誘導コイル３６に第２高周波電流を流してアフターヒータ部材２０を発熱させる。制御手段５０は、第１電源３０と第２電源３４との動作を制御して、少なくとも第１高周波電流の大きさおよび位相ならびに第２高周波電流の大きさおよび位相を調整する。より具体的には制御手段５０は、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように、第１高周波電流の位相と前記第２高周波電流の位相とを調整する。坩堝１０の発熱量は第１高周波電流の大きさに応じて変化し、アフターヒータ部材２０の発熱量は第２高周波電流の大きさに応じて変化する。以降、制御手段５０は、後述する種結晶１３の引き上げ位置や引き上げ開始からの経過時間毎に設定された所望する坩堝１０の発熱量に応じて第１高周波電流の大きさを調整するとともに、後述する種結晶１３の引き上げ位置や引き上げ開始からの経過時間毎に設定された所望するアフターヒータ部材２０の発熱量に応じて第２高周波電流の大きさを調整する。
【００３５】
坩堝１０が発熱して高温となることで、坩堝１０内のサファイア単結晶原料が溶融し、坩堝１０内には溶融したサファイア単結晶原料（原料融液１４）が貯留された状態となる。
【００３６】
このように原料融液１４が坩堝１０に貯留された状態で、坩堝１０内の原料融液１４の液面に、種結晶１３が接触させられる。種結晶１３は引き上げ軸４２の先端に保持されており、坩堝１０の開口１１から、先端に種結晶１３が取り付けられた引き上げ軸４２が坩堝１０内に挿入されて、坩堝１０内の原料融液１４の液面に種結晶１３が接触する。引き上げ軸４２は、坩堝１０の開口１１の中心を通る中心軸Ｃに対応する位置に配置されており、種結晶１３の一部が中心軸Ｃに対応する位置に浸漬される。
【００３７】
種結晶１３を原料融液１４に接触させた後、引き上げ軸４２は、中心軸Ｃを中心に回転しながら種結晶１３を上方に上昇させる。これにより、種結晶１３を起点にサファイア単結晶体１５が上方に引き上げられるように成長する。
【００３８】
坩堝１０内の原料融液１４は、側壁１０ａの近傍では誘導加熱された側壁１０ａによって温度が比較的上昇し易く、側壁１０ａから離れた坩堝１０中心部分（中心軸Ｃの近傍）では温度が比較的上昇し難い。さらに、中心軸Ｃの近傍にサファイア単結晶体１５が位置しており、坩堝１０内の原料融液１４の熱が、このサファイア単結晶体１５を介して坩堝１０外へ放熱され易い。このため坩堝１０内では、側壁１０ａの近傍付近に比べて中心軸Ｃの近傍において、原料融液１４の温度が比較的低くなり易い。特に、サファイアのように、赤外線や可視光に対して比較的高い透過率を有する結晶では、結晶の内部を輻射熱が伝熱し易く、サファイア単結晶体１５を伝わって坩堝１０内の原料融液１４から逃げる熱量が比較的大きい。サファイア単結晶を引き上げ法によって成長させる場合に、中心軸Ｃの近傍の温度は比較的低くなり易い。
【００３９】
本実施形態では、保温部材２８とアフターヒータ部材２０とによって引き上げ中のサファイア単結晶体１５自体の温度を比較的高く保っており、原料融液１４とサファイア単結晶体１５との温度差を小さく抑制することで、原料融液１４からサファイア単結晶体１５への熱量の流入が抑制される。このため、原料融液の温度が過度に低下してサファイア単結晶体１５の育成状態に不具合が発生することが抑制される。また、保温部材２８とアフターヒータ部材２０とによって、長尺状のサファイア単結晶体１５における引き上げ方向に沿った温度分布が小さく抑制されるので、この温度分布による熱応力に起因したサファイア単結晶体１５の機械的欠陥等の発生も抑制される。
【００４０】
このように、保温部材２８とアフターヒータ部材２０とによる引き上げ中のサファイア単結晶体１５の温度の制御は、原料融液１４からサファイア単結晶体１５への熱量の流入の程度を調整して欠陥等の少ないサファイア単結晶体１５を得るために重要であるが、サファイア単結晶体１５は中心軸Ｃ方向に沿って長く成長していくので、サファイア単結晶体１５の表面からの放熱の程度や、例えばアフターヒータ部材２０の発熱によってサファイア単結晶体１５に伝わる熱量の程度などは、このサファイア単結晶体１５の成長に応じて刻々と変化する。引き上げ中のサファイア単結晶体１５の温度を、このサファイア単結晶体１５の成長に応じて制御よく調整するためには、アフターヒータ部材２０の発熱量もこのサファイア単結晶体１５の成長に応じて細かく変化させる必要がある。育成装置１では上述のように、制御手段５０が第１電源３０と第２電源３４との動作を制御して、第２高周波電流の位相が第１高周波電流の位相と逆になるように第１高周波電流の位相と前記第２高周波電流の位相とを調整しているので、坩堝１０やアフターヒータ部材２０からの発熱をそれぞれ個別に精度良く制御することができる。このため、育成装置１によってサファイア単結晶を育成した場合は、例えば引き上げ中のサファイア単結晶体１５の温度をこのサファイア単結晶体１５の成長に応じて制御よく調整することができるので、サファイア単結晶体１５の育成状態に不具合が発生することを抑制することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の各種実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において各種の改良および変更を行なって
もよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４２】
１  サファイア単結晶育成装置（育成装置）
１０  坩堝
１１  開口
１２  側壁
１３  サファイア種結晶（種結晶）
１４  サファイア原料融液（原料融液）
１５  サファイア単結晶体
１６  育成室
１７  保温材
１９  天板部
２０  アフターヒータ部材
２２  発熱体
２４  被覆層
１８  側壁
３０  第１電源
３２  第１誘導コイル
３４  第２電源
３６  第２誘導コイル
３８  保温部材
４０  引き上げ機構
４２  引き上げ軸
４４  引き上げ用駆動部
５０  制御部
６０  ガス供給部
６２  ガス供給管
【図１】
2014125404.tif 000003
【図２】
2014125404.tif 000004