(57)【要約】【課題】るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが可能な結晶成長用るつぼ、および当該結晶成長用るつぼが用いられる結晶の製造方法を提供する。【解決手段】結晶成長用るつぼ１０は、種結晶を保持するための種結晶保持部１１と、種結晶保持部１１上に接続され、内面１２ａ側に結晶成長を行うための空間１２ｂを有する結晶成長部１２とを備えている。結晶成長部１２は、結晶格子１０ａが積層された結晶構造を有している。内面１２ａには、上記結晶構造の断面部が露出した溝部２０が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
種結晶を保持するための種結晶保持部と、
前記種結晶保持部上に接続され、内面側に結晶成長を行うための空間を有する結晶成長部とを備え、
前記結晶成長部は、結晶格子が積層された結晶構造を有し、
前記内面には、前記結晶構造の断面部が露出した溝部が形成されている、結晶成長用るつぼ。
【請求項２】
前記溝部は、前記結晶成長部の軸方向に沿うように形成されている、請求項１に記載の結晶成長用るつぼ。
【請求項３】
前記溝部は、前記結晶成長部の軸方向に垂直な方向に沿うように形成されている、請求項１または２に記載の結晶成長用るつぼ。
【請求項４】
前記溝部は、機械加工により形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の結晶成長用るつぼ。
【請求項５】
前記溝部の幅は、１０００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の結晶成長用るつぼ。
【請求項６】
前記溝部の深さは、１μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の結晶成長用るつぼ。
【請求項７】
複数の前記溝部が形成されており、
前記溝部同士の間隔は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の結晶成長用るつぼ。
【請求項８】
複数の前記溝部が形成されており、
前記溝部の各々は、互いに異なる方向において形成され、かつ、交差している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の結晶成長用るつぼ。
【請求項９】
種結晶および原料を結晶成長用るつぼ内に配置する工程と、
前記原料を溶融させた後に凝固させることにより、前記種結晶上に結晶成長させる工程とを備え、
前記結晶成長用るつぼは、請求項１〜８のいずれか１項に記載の結晶成長用るつぼである、結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶成長用るつぼおよび結晶の製造方法に関するものであり、より特定的には、るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが可能な結晶成長用るつぼ、および当該結晶成長用るつぼが用いられる結晶の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）やインジウムリン（ＩｎＰ）などの化合物半導体の単結晶の製造方法としては、たとえばＶＢ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｂｒｉｄｇｍａｎ）法やＶＧＦ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｆｒｅｅｚｅ）法など、るつぼ内において溶融させた原料を種結晶上で凝固させることにより単結晶を製造する方法がある。これらの方法では、たとえば熱分解窒化硼素（ＰＢＮ：Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）からなるるつぼが用いられる。
【０００３】
ＰＢＮは、減圧熱分解ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成される窒化硼素であり、高純度で耐熱性が高く、高温条件でも化学的に安定な材料である。そのため、ＰＢＮは、半導体単結晶の製造に用いられるるつぼの構成材料として広く用いられている。また、ＰＢＮは、窒素（Ｎ）原子および硼素（Ｂ）原子からなる六方晶構造の結晶格子（六方格子）が積層された構造を有しており、また結晶格子の面内方向と積層方向とにおいて熱伝導率や機械的強度が大きく異なる性質を有している（面内方向では積層方向に比べて熱伝導率が３０〜７０倍）。
【０００４】
ＰＢＮからなるるつぼの例としては、たとえば特開平９−２９５８８７号公報（以下、特許文献１という）では、成長結晶のファセット発生方向に対応する内面を、るつぼの深さ方向に垂直な円形断面から内側に凹ませた（つまり内面を内側に突出させた）るつぼが開示されている。また、たとえば特開２０１１−２５１８９１号公報（以下、特許文献２という）では、内面に溝部が形成されたるつぼを使用し、成長結晶のファセットの発生方向に当該溝部が位置するように種結晶をるつぼ内に配置する方法が開示されている。また、特開平１０−８７３０６号公報（以下、特許文献３という）では、るつぼの内面の一部にＰＢＮの積層断面が露出したるつぼが開示されている。また、たとえば特開２００９−２１５１１２号公報（以下、特許文献４という）では、るつぼの内面において、結晶成長方向に対してほぼ垂直な方向に円周状の溝部が形成されたるつぼが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９５８８７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５１８９１号公報
【特許文献３】特開平１０−８７３０６号公報
【特許文献４】特開２００９−２１５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＶＢ法やＶＧＦ法では、ＧａＡｓからなる種結晶および原料、ならびに酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）からなる封止剤をＰＢＮからなるるつぼ内に配置し、溶融させた原料を種結晶上において凝固させることによりＧａＡｓ単結晶を成長させる。また、成長させたＧａＡｓ単結晶は、封止剤であるＢ２Ｏ３を介してるつぼの内面に強固に固着された状態となっている。
【０００７】
成長させたＧａＡｓ単結晶を冷却すると、ＰＢＮとＧａＡｓとの熱膨張率の差（ＧａＡｓの方がＰＢＮよりも大きい）に起因して、るつぼの内面がＧａＡｓ単結晶やＢ２Ｏ３の熱収縮により引っ張り応力を受ける。これにより、ＧａＡｓ単結晶の表面またはるつぼの内面に損傷が生じる場合がある。成長結晶（ＧａＡｓ単結晶）の表面に損傷が生じると、所望の大きさのウェハを作製することが困難になり、その結果ウェハの製造歩留まりが低下するという問題がある。また、るつぼの内面において大きな段差が形成される程度にまで損傷が生じると、るつぼの繰り返し使用が困難になるという問題がある。また、ＧａＡｓ単結晶は、るつぼをメタノールなどの溶媒中に浸漬させて封止剤を除去することにより取り出される。この場合、ＧａＡｓ単結晶がるつぼ内面に強固に固着しているため、取り出しのために長時間を要するという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが可能な結晶成長用るつぼ、および当該結晶成長用るつぼが用いられる結晶の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従った結晶成長用るつぼは、種結晶を保持するための種結晶保持部と、種結晶保持部上に接続され、内面側に結晶成長を行うための空間を有する結晶成長部とを備えている。結晶成長部は、結晶格子が積層された結晶構造を有している。上記内面には、上記結晶構造の断面部が露出した溝部が形成されている。
【００１０】
本発明者は、るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが可能なるつぼの構成について鋭意検討を行い、その結果以下のような知見を得て、本発明に想到した。
【００１１】
たとえばＰＢＮなどのように結晶格子が積層された結晶構造では、当該結晶格子の面内方向における強度が積層方向における強度よりも大きい。そのため、るつぼの内面に上記結晶格子の積層断面が露出していない場合には、成長結晶の取り出しの際にるつぼ内面が剥離しにくく、その結果るつぼ内面に大きな引っ張り応力が加わる。これにより、成長結晶の表面やるつぼの内面に損傷が発生し易くなり、また成長結晶の取り出しに長時間を要する。
【００１２】
これに対して、本発明に従った結晶成長用るつぼは、結晶成長部の内面側に結晶成長を行うための空間を有しており、かつ当該内面に上記結晶構造の断面部が露出した溝部が形成されている。これにより、成長結晶の取り出しの際に当該溝部を起点としたるつぼ内面の剥離が生じ易くなるため、るつぼ内面に過大な引っ張り応力が加わることが抑制される。その結果、るつぼから成長結晶を取り出す際に成長結晶の表面やるつぼ内面における損傷の発生を抑制することができる。さらに、当該溝部を起点としたるつぼ内面の剥離が起こり易くなることにより、るつぼからの成長結晶の取り出しに要する時間も短縮される。したがって、本発明に従った結晶成長用るつぼによれば、るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが可能な結晶成長用るつぼを提供することができる。
【００１３】
上記結晶成長用るつぼにおいて、溝部は、結晶成長部の軸方向に沿うように形成されていてもよい。また、溝部は、上記軸方向に垂直な方向に沿うように形成されていてもよい。
【００１４】
一般に、結晶成長部の上記軸方向に沿って結晶が成長するため、溝部を上記軸方向に沿って形成することで溝部が結晶成長に与える影響を小さくすることができる。また、本発明者の検討によれば、溝部の幅や深さなどを適宜調整することにより、上記軸方向に垂直な方向に沿って溝部を形成した場合でも、同様に溝部が結晶成長に与える影響を小さくすることができる。
【００１５】
上記結晶成長用るつぼにおいて、溝部は、機械加工により形成されていてもよい。これにより、上記結晶成長用るつぼにおいて溝部を容易に形成することができる。
【００１６】
上記結晶成長用るつぼにおいて、溝部の幅は、１０００μｍ以下であってもよい。溝部の幅が１０００μｍを超える場合には、溝部の底において成長結晶とるつぼとの固着が強くなり、溝部を起点としたるつぼ内面の剥離が起こりにくくなる。そのため、溝部の幅は、１０００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００１７】
上記結晶成長用るつぼにおいて、溝部の深さは、１μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。溝部の深さが２００μｍを超える場合には、るつぼ内面の剥離厚が大きくなり過ぎるため、るつぼ内面における損傷を抑制することが困難になる。一方で、溝部の深さが１μｍ未満である場合には、溝部がるつぼ内面における剥離の起点として機能することが困難になる。そのため、溝部の深さは、１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００１８】
上記結晶成長用るつぼにおいては、複数の溝部が形成されていてもよい。また、溝部同士の間隔は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であってもよい。
【００１９】
溝部同士の間隔が５ｍｍ未満である場合には、るつぼ内面の機械的強度が弱くなり過ぎるため、結晶成長中などにるつぼ内面の剥離が生じる可能性がある。一方で、溝部同士の間隔が２００ｍｍを超える場合には、るつぼ内面の剥離が生じにくくなる。そのため、溝部同士の間隔は５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２０】
上記結晶成長用るつぼにおいては、溝部の各々は、互いに異なる方向において形成されていてもよい。そして、溝部の各々は、交差していてもよい。これにより、るつぼ内面の剥離をより起こり易くすることができる。
【００２１】
本発明に従った結晶の製造方法は、種結晶および原料を結晶成長用るつぼ内に配置する工程と、原料を溶融させた後に凝固させることにより、種結晶上に結晶成長させる工程とを備えている。結晶成長用るつぼは、上記本発明に従った結晶成長用るつぼである。
【００２２】
本発明に従った結晶の製造方法では、上記本発明に従った結晶成長用るつぼが用いられるため、成長結晶を損傷の発生を抑制しつつ容易に取り出すことができる。したがって、本発明に従った結晶の製造方法によれば、損傷の発生が抑制された高品質な結晶を製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明に従った結晶成長用るつぼによれば、るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが可能な結晶成長用るつぼを提供することができる。また、本発明に従った結晶の製造方法によれば、損傷の発生が抑制された高品質な結晶を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る結晶成長炉の構成を示す概略断面図である。
【図２】本実施の形態に係る結晶成長用るつぼの構成を示す概略断面図である。
【図３】本実施の形態に係る結晶成長用るつぼの構成を示す概略斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る結晶成長用るつぼの構成を示す概略上面図である。
【図５】本実施の形態に係る結晶の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係る結晶の製造方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２６】
まず、本実施の形態に係る結晶成長炉の構成について説明する。図１を参照して、結晶成長炉１は、チャンバ２と、断熱材３と、ヒータ４と、保持台５と、石英アンプル６と、るつぼ１０とを主に備えている。チャンバ２の内部には、断熱材３、ヒータ４、石英アンプル６およびるつぼ１０が各々配置されている。
【００２７】
石英アンプル６は内部にるつぼ１０が封入されており、保持台５上に配置されている。石英アンプル６の外部にはヒータ４が設置されている。ヒータ４は、るつぼ１０を加熱するためのものであり、チャンバ２の外部に配置された電源（図示しない）に接続されている。ヒータ４の外部には、断熱材３が設けられている。また、るつぼ１０は、後述する本実施の形態に係る結晶成長用るつぼである。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る結晶成長用るつぼの構成について説明する。図２および図３を参照して、るつぼ１０は、種結晶保持部１１と、種結晶保持部１１上に接続された結晶成長部１２とを主に備えている。種結晶保持部１１は、空間１１ａを有する円筒形状からなり、当該空間１１ａにおいて種結晶（図示しない）を保持する。
【００２９】
結晶成長部１２は、種結晶保持部１１上に接続されており、テーパ部１３および直胴部１４を含んでいる。テーパ部１３は空間１２ｂを含む円錐形状からなり、種結晶保持部１１に接続されている。直胴部１４は空間１２ｂを含む円筒形状からなり、テーパ部１３（種結晶保持部１１側とは反対側）に接続されている。結晶成長部１２の内面１２ａ側に形成された空間１２ｂは、種結晶保持部１１に形成された空間１１ａと連なっており、当該空間１１ａにおいて保持された種結晶上に結晶成長を行うための部分となっている。
るつぼ１０は、たとえばＰＢＮからなり、減圧熱分解ＣＶＤ法を用いて作製することができる。より具体的には、グラファイト部材（図示しない）上に熱分解ＣＶＤ法により窒化硼素を堆積させ、その後、当該グラファイト部材を分離することによりるつぼ１０を作製することができる。この場合、窒化硼素はグラファイト部材上に層状に堆積する。そのため、るつぼ１０は当該グラファイト部材に沿うような形状を有しており、また図３に示すように結晶格子１０ａが厚み方向に積層された結晶構造を有している。また、この結晶格子１０ａは、Ｎ原子およびＢ原子を含むＰＢＮの六方格子からなっている。なお、図３においては結晶格子１０ａの積層構造を便宜上巨視的な大きさで示しているが、当該積層構造はたとえばＸ線回折などにより解析可能な微視的な構造である。
【００３０】
図３および図４を参照して、結晶成長部１２の内面１２ａには、結晶格子１０ａが積層された結晶構造の断面部が露出した溝部２０が形成されている。すなわち、結晶格子１０ａの各々は、溝部２０において切断されている。そのため、るつぼ１０では、溝部２０を起点とした内面１２ａの剥離が生じ易くなっている。これにより、空間１２ｂにおいて成長させた結晶を取り出す際に、成長結晶の熱収縮などにより内面１２ａに過大な引っ張り応力が加わることが抑制され、成長結晶の表面や内面１２ａにおける損傷の発生を抑制することができる。その結果、高品質な成長結晶が得られ、またるつぼの繰り返し使用回数を増大させることができる。さらに、溝部２０を起点とした内面１２ａの剥離が起こり易くなることにより、成長結晶の取り出しも容易になる。このように、本実施の形態に係る結晶成長用るつぼ１０は、るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが可能なものとなっている。
【００３１】
上記結晶成長用るつぼ１０において、溝部２０は少なくとも１本形成されている。溝部２０の数が多くなると内面１２ａの剥離が起こり易くなる一方、溝部２０を形成するための加工の手間が大きくなる。また、溝部２０の数が多くなると溝部２０同士の間隔が狭くなり、加工中に内面１２ａが損傷する場合がある。そのため、溝部２０は、１本以上３６本以下形成されていることが好ましく、４本以上１６本以下形成されていることがより好ましい。また、溝部２０は、内面１２ａの周方向において等間隔に形成されていることがさらに好ましく、図３および図４に示すように内面１２ａを周方向に４等分するように形成されていることが一層好ましい。
【００３２】
また、複数の溝部２０が形成される場合には、溝部２０同士の間隔は５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であってもよい。ここで、「溝部２０同士の間隔」とは、一の溝部２０とこれに隣接する他の溝部２０との間における内面１２ａに沿った距離である。溝部２０同士の間隔が５ｍｍ未満である場合には、るつぼ内面１２ａの機械的強度が弱くなり、加工中や結晶成長中に内面１２ａの剥離が生じる場合がある。一方で、溝部２０同士の間隔が２００ｍｍを超える場合には、るつぼ内面１２ａの剥離が生じにくくなる。そのため、溝部２０同士の間隔は５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３３】
上記結晶成長用るつぼ１０において、溝部２０は、図３に示すように結晶成長部１２の軸方向に沿うようにテーパ部１３および直胴部１４の各々に形成されていてもよいし、テーパ部１３にのみ形成されていてもよいし、直胴部１４にのみ形成されていてもよい。また、テーパ部１３および直胴部１４では、上記軸方向に沿った全長にわたり溝部２０が形成されていてもよいし、一部分にのみ溝部２０が形成されていてもよい。
【００３４】
上記結晶成長用るつぼ１０において、溝部２０は、図３に示すように結晶成長部１２の軸方向に沿うように形成されていてもよいし、内面１２ａの周方向に沿うように形成されていてもよいし、当該軸方向および周方向に交差する方向（斜め方向）に形成されていてもよい。また、複数の溝部２０が形成される場合には、複数の溝部２０の各々が互いに沿うように形成されていてもよいし、複数の溝部２０の各々が互いに異なる方向に形成されていてもよい。
【００３５】
図４を参照して、上記結晶成長用るつぼ１０において、溝部２０の幅Ｗは、１０００μｍ以下であってもよい。溝部２０の幅Ｗが１０００μｍを超える場合には、溝部２０の底において成長結晶とるつぼ１０との固着が強くなり、溝部２０を起点としたるつぼ内面１２ａの剥離が起こりにくくなる。そのため、溝部２０の幅Ｗは、１０００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
上記結晶成長用るつぼ１０において、溝部２０の深さＤは、１μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。溝部２０の深さＤが２００μｍを超える場合には、内面１２ａの剥離厚が大きくなり過ぎるため剥離の進行が遅くなり、その結果内面１２ａにおいて損傷が発生し易くなる。一方で、溝部２０の深さＤが１μｍ未満である場合には、溝部２０が内面１２ａにおける剥離の起点として機能することが困難になる。そのため、溝部２０の深さは、１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００３７】
上記結晶成長用るつぼ１０において、溝部２０は、図３に示すように交差する２つの平面を含む形状（Ｖ字形状）を有してもよいが、特に限定されない。たとえば、溝部２０は曲面を含む形状（丸底形状）を有していてもよいし、その他の形状を有していてもよい。このように、溝部２０の形状（幅、深さ、長さ）、本数および方向を適宜調整することにより、内面１２ａからの剥離層を薄く均一にすることができる。その結果、るつぼ１０から成長結晶を取り出す際の内面１２ａおよび成長結晶における損傷の発生をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
上記結晶成長用るつぼ１０において、溝部２０は、内面１２ａに機械加工を施すことにより形成されている。より具体的には、たとえばカッターなどの刃具やリューターなどのバイトを用いて溝部２０が形成されていてもよいし、その他の工具を用いた任意の方法により溝部２０が形成されていてもよい。なお、上述のような機械加工により溝部２０を形成した場合には、内面１２ａ上に不純物が残留しないようにるつぼ１０を適宜洗浄することが好ましい。
【００３９】
次に、ＧａＡｓ単結晶を製造する場合を例として、本実施の形態に係る結晶の製造方法を説明する。図５を参照して、本実施の形態に係る結晶の製造方法は、工程（Ｓ１０）〜（Ｓ４０）を備えており、上記本実施の形態に係る結晶成長用るつぼ１０を用いて実施される。
【００４０】
本実施の形態に係る結晶の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）として、種結晶配置工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図６を参照して、種結晶保持部１１の空間１１ａにおいて、たとえばＧａＡｓ単結晶からなる種結晶３１が配置される。
【００４１】
次に、工程（Ｓ２０）として、原料および封止剤配置工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図６を参照して、たとえばＧａＡｓ多結晶からなる原料３２および酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）からなる封止剤３３が、種結晶３１上に配置される。このようにして、種結晶３１、原料３２および封止剤３３の各々がるつぼ１０内に配置された後、当該るつぼ１０が石英アンプル６内に封入される（図１参照）。
【００４２】
次に、工程（Ｓ３０）として、結晶成長工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図１を参照して、まず、るつぼ１０が封入された石英アンプル６が、保持台５の上に配置される。次に、ヒータ４により石英アンプル６が加熱されることで、るつぼ１０内の原料および封止剤が溶融し液化する。その後、種結晶側からるつぼ１０を徐々に冷却して原料を凝固させることにより、種結晶上にＧａＡｓ単結晶を成長させる。
【００４３】
次に、工程（Ｓ４０）として、取出工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、ＧａＡｓ単結晶の成長が完了した後、るつぼ１０がメタノールなどの溶媒中に浸漬される。これにより封止剤がメタノール中に溶解し、ＧａＡｓ単結晶がるつぼ１０から取り出される。以上のように工程（Ｓ１０）〜（Ｓ４０）が実施されることによりＧａＡｓ単結晶が製造され、本実施の形態に係る結晶の製造方法が完了する。
【００４４】
このように、本実施の形態に係る結晶の製造方法では、上記本実施の形態に係る結晶成長用るつぼ１０が用いられるため、ＧａＡｓ単結晶を損傷の発生を抑制しつつ容易に取り出すことができる。したがって、本実施の形態に係る結晶の製造方法によれば、損傷の発生が抑制された高品質なＧａＡｓ単結晶を製造することができる。
【実施例】
【００４５】
本発明の結晶成長用るつぼおよび結晶の製造方法による効果を確認する実験を行った。図２および図３を参照して、まず、ＰＢＮからなる結晶成長用るつぼ１０を準備した（内径：１６０ｍｍ、長さ：３００ｍｍ、厚み：約１０００μｍ）。次に、図３および図４を参照して、結晶成長部１２の軸方向に沿って、直胴部１４の全長にわたり溝部２０を４本形成した。溝部２０は、内面１２ａを周方向に４等分する位置においてダイヤモンドナイフを用いて形成した（幅Ｗ：約１５０μｍ、深さＤ：約５０μｍ）。次に、るつぼ１０を酸素雰囲気下で加熱し、内面１２ａ上にＢ２Ｏ３膜（膜厚：約１０μｍ）を形成した。
【００４６】
次に、図６を参照して、るつぼ１０の種結晶保持部１１内にＧａＡｓ単結晶からなる種結晶３１を配置した。そして、ＧａＡｓ多結晶からなる原料３２（重さ：２５ｋｇ）およびＢ２Ｏ３からなる液体封止剤３３（重さ：０．３ｋｇ）を種結晶３１上に配置し、るつぼ１０を石英アンプル６内に真空封入した（図１参照）。
【００４７】
次に、図１を参照して、るつぼ１０を封入した石英アンプル６を結晶成長炉１内に設置し、ヒータ４により加熱した。そして、るつぼ１０内の原料が溶融した後、るつぼ１０の温度を種結晶側から徐々に低下させることによりＧａＡｓ単結晶を成長させた。結晶の成長速度は約８ｍｍ／ｈであり、結晶成長付近における温度勾配は約１０℃／ｃｍであった。
【００４８】
次に、結晶成長が完了後、るつぼ１０をメタノール温浴中（温度：５０℃）に浸漬した。これにより、ＧａＡｓ単結晶とるつぼ１０との間に介在する封止剤を溶解させ、成長結晶を取り出した。
【００４９】
また、比較例として、内面に溝部が形成されていない結晶成長用るつぼを用いて、上記実施例と同様に実験を行った。
【００５０】
以下、上記実験結果について説明する。
（実施例）
成長結晶の抜き取りに要した時間は１時間であった。また、成長結晶の表面にはるつぼ内面から剥離したＰＢＮ層が固着していたが、結晶表面の剥離は見られず、結晶径が小さくなった部分はなかった。また、るつぼ内面から剥離したＰＢＮ層の厚みは３０〜５０μｍと均一であった。また、成長結晶の抜き取りによりるつぼの厚みは９５０μｍから９３０μｍにまで減少していたが、るつぼ内面に形成された段差は２０μｍ以下と小さく、結晶成長の障害とならない程度のものであった。
【００５１】
さらに、使用後のるつぼの内面を加工し再び結晶成長を行ったところ、成長結晶の抜き取りの際に剥離したＰＢＮ層の厚みは、３０〜５０μｍと１回目同様であった。このように結晶成長およびるつぼ内面の加工を繰り返したところ、るつぼの厚み（最も薄い部分）が５００μｍになるまで１０回繰り返して使用することができた。
【００５２】
（比較例）
成長結晶の抜き取りに要した時間は８時間であった。また、成長結晶の表面にはるつぼ内面から剥離したＰＢＮ層が固着しており、また結晶表面の一部が剥離してるつぼ内面に固着していた。結晶表面が剥離した部分は結晶径が小さくなっており、規定の直径を有するウェハが得られた部分は全体の約６０％程度であった。また、るつぼ内面から剥離したＰＢＮ層の厚みは５０〜１８０μｍとばらつきが大きかった。また、結晶を抜き取った後のるつぼの厚みは最も薄い部分で８００μｍにまで減少しており、るつぼ内面の段差は最大で１５０μｍとなっていた。
【００５３】
使用後のるつぼはそのままでは再使用することができなかったため、内面全体に研磨加工を施した。これにより、るつぼの厚みは６５０μｍにまで減少した。そして、このるつぼを用いて同様に結晶成長を行い成長結晶を抜き取ったところ、るつぼの厚みは５００μｍ以下にまでさらに減少した。このるつぼは、強度が不十分であり、再使用することはできなかった。
【００５４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の結晶成長用るつぼおよび結晶の製造方法は、るつぼおよび成長結晶における損傷の発生を抑制しつつ、成長結晶を容易に取り出すことが要求される結晶成長用るつぼ、および当該結晶成長用るつぼが用いられる結晶の製造方法において、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００５６】
１  結晶成長炉、２  チャンバ、３  断熱材、４  ヒータ、５  保持台、６  石英アンプル、１０  結晶成長用るつぼ（るつぼ）、１０ａ  結晶格子、１１  種結晶保持部、１１ａ，１２ｂ  空間、１２  結晶成長部、１２ａ  るつぼ内面（内面）、１３  テーパ部、１４  直胴部、２０  溝部、３１  種結晶、３２  原料、３３  封止剤（液体封止剤）、Ｗ  幅、Ｄ  深さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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