(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶の原料原子を含む液体を収容する容器と、
前記液体と接する液体接触面に、弾性波を進行波として伝搬させる弾性波伝搬手段と、
前記結晶の原料原子を含む気体を、大気圧以上の圧力で供給する気体供給手段と、
前記気体と前記液体とが接触する気液界面における前記気体の圧力を大気圧以上に維持する圧力維持手段と、
を有する結晶成長装置。
【請求項２】
前記液体接触面が、前記容器の内面である
請求項１に記載の結晶成長装置。
【請求項３】
前記弾性波伝搬手段が、前記容器に接して配置された圧電体を有し、
前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させる
請求項２に記載の結晶成長装置。
【請求項４】
前記弾性波伝搬手段が、前記容器の一部である圧電体を有し、
前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させる
請求項２に記載の結晶成長装置。
【請求項５】
前記圧電体を複数有し、
前記複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させる
請求項３または請求項４に記載の結晶成長装置。
【請求項６】
前記複数の圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、
前記２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違し、
前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、
Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、
の関係を有する請求項５に記載の結晶成長装置。
【請求項７】
前記容器が、前記液体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有し、
前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整される
請求項３から請求項６の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項８】
前記容器の内部に設置される弾性体、をさらに有し、
前記液体接触面が、前記弾性体の表面である
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項９】
前記弾性波伝搬手段が、前記弾性体に接して配置された圧電体を有し、
前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させる
請求項８に記載の結晶成長装置。
【請求項１０】
前記弾性波伝搬手段が、前記弾性体の一部である圧電体を有し、
前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させる
請求項８に記載の結晶成長装置。
【請求項１１】
前記圧電体を複数有し、
前記複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させる
請求項９または請求項１０に記載の結晶成長装置。
【請求項１２】
前記複数の圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、
前記２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違し、
前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、
Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、
の関係を有する請求項１１に記載の結晶成長装置。
【請求項１３】
前記弾性体が、前記液体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有し、
前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整される
請求項９から請求項１２の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１４】
前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除振手段をさらに有し、
前記除振手段が、前記液体接触面を伝搬して前記除振手段に達した弾性波を吸収する弾性波吸収部材である
請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１５】
前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除振手段をさらに有し、
前記除振手段が、前記液体接触面を伝搬して前記除振手段に達した弾性波を打ち消す振動を発生する圧電体である
請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１６】
前記容器を加熱する加熱手段をさらに有する
請求項１から請求項１５の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項１７】
前記弾性波伝搬手段が、圧電体を有し、
前記圧電体のキュリー点が500℃以上である
請求項１６に記載の結晶成長装置。
【請求項１８】
前記圧電体が、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮおよびＡｌＮ／Ｓｃからなる群から選択された１以上の材料からなる
請求項１７に記載の結晶成長装置。
【請求項１９】
前記液体接触面を構成する部材が、ＡｌＮ、ＳｉＣ、グラファイト、ＢＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２からなる群から選択された１以上の材料からなる
請求項１から請求項１８の何れか一項に記載の結晶成長装置。
【請求項２０】
容器に結晶の原料原子を含む液体を収容する段階と、
前記液体と接する液体接触面に弾性波を進行波として伝搬させながら、前記容器内の前記液体に前記結晶の種結晶を接触し、前記結晶を成長する段階と、
を有し、
前記結晶を成長する段階において、前記結晶の原料原子を含む気体を前記容器に供給し、前記気体の圧力を大気圧以上に維持しつつ前記結晶を成長する
結晶成長方法。
【請求項２１】
前記液体が、ガリウム原子とアルカリ金属原子を含み、
前記気体が、窒素原子を含み、
前記結晶として、窒化ガリウム単結晶を成長する
請求項２０に記載の結晶成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶成長装置および結晶成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム系半導体のバルク結晶を形成する方法としてNa等のアルカリ金属をフラックスに用いたバルク結晶成長法（以下単に「フラックス法」と称する場合がある。）が知られている。たとえば特許文献１には、アルカリ金属元素とＩＩＩ族元素を入れた反応容器を加熱して金属元素のフラックスを形成し、反応容器に窒素含有ガスを導入し、フラックス中でＩＩＩ族元素と窒素を反応させることでＩＩＩ族元素窒化物の単結晶を成長する、ＩＩＩ族元素窒化物単結晶の製造方法が開示されている。当該製造方法において、反応容器を揺動し、フラックスを攪拌することで、透明で転位密度が少なく均一厚みで高品位な結晶の製造が可能である旨の記載がある。
【０００３】
特許文献２には、特許文献１と同様なフラックス法によるIII族金属の窒化物結晶の製造方法が開示されている。当該方法において、種結晶の表面近傍における融液の停滞を回避することで、結晶表面の凹凸を少なくすることができる旨の記載がある。融液の滞留を回避する手段として、坩堝に接続された配管の途中に超音波発生装置を設けることが開示されている。超音波発生装置で発生した振動が、配管を通じて坩堝に伝わり、坩堝の振動に伴って種結晶も振動し、融液中に対流が生じる結果、III族金属やＮイオン濃度のバラツキが抑えられ、種結晶の表面近傍における融液の停滞が回避できる旨の記載がある。
【０００４】
特許文献３および特許文献４には、超音波進行波により、マイクロ流体デバイス内で液体が輸送、攪拌される旨の記載があり、特許文献５には、円環状の振動子を超音波の位相をずらして励振することで円環を周回する進行波を発生させ、流体に渦流を発生させる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００４／０８３４９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５２７６号公報
【特許文献３】特開２００９−５６０９号公報
【特許文献４】特開２００９−３１０６９号公報
【特許文献５】特開平１１−２６０７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フラックス法による窒化ガリウム単結晶の形成は、たとえば、５００℃以上に加熱して溶解したガリウムおよびアルカリ金属の混合融液を、１０気圧以上の窒素ガス環境下に置き、混合融液内のガリウムと液内に侵入した窒素とを反応させ、窒化ガリウムを析出することで為される。アルカリ金属としてナトリウムを用いる場合のフラックス法を、以下「Naフラックス法」と称する。窒化ガリウム単結晶の析出には種結晶が用いられる場合もある。
【０００７】
フラックス法では、混合融液の表面から窒素ガスが侵入するため、液の表面近傍で寄生析出（意図しない結晶成長）が発生しやすい。寄生析出が発生すると、当該析出により窒素ガスが消費され、本来意図している結晶の成長点まで十分な窒素が供給されにくくなり、形成した結晶の品質が低下する可能性があるという不都合がある。
【０００８】
その対策として、混合融液を撹拌する方策が考えられるが、フラックス法による窒化ガリウム結晶の成長は、高温高圧環境で実施されるため、成長装置に機械的な撹拌機構を取り付けることが難しく、実用的な大きさの結晶の均一性を確保するには、特許文献１に記載のような、成長装置全体を揺動する方式を採用せざるを得ない。しかし、成長装置の全体を揺動する方式は、装置が大型化し、設置場所に制限がある場合には導入が困難となる。また、装置の大型化は、コストを高め、製品の競争力に対し不利に作用する。
【０００９】
本発明の目的は、フラックス法を用いた結晶成長装置において、実用的な大きさの結晶の均一性その他の品質を確保しつつ、結晶成長装置を小型化・簡略化できる技術を提供することにある。なお、フラックス法において、溶媒としてNa、K等のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を用いることができ、ガリウムに代えて他のIII族原子を結晶原料に用いることができるが、前記した課題は、溶媒あるいは結晶原料の相違に関わらず共通する課題であり、本発明の目的は、溶媒あるいは結晶原料が異なる場合にも妥当する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、結晶の原料原子を含む液体を収容する容器と、前記液体と接する液体接触面に、弾性波を進行波として伝搬させる弾性波伝搬手段と、を有する結晶成長装置を提供する。
【００１１】
前記液体接触面として、前記容器の内面が例示できる。前記弾性波伝搬手段が、前記容器に接して配置された圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。あるいは、前記弾性波伝搬手段が、前記容器の一部である圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。前記圧電体を複数有してもよく、前記複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させることができる。前記複数の圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、前記２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違する場合、前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、の関係を有することができる。前記容器が、前記液体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有してもよく、この場合、前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整されてもよい。
【００１２】
前記容器の内部に設置される弾性体、をさらに有してもよく、この場合、前記液体接触面として、前記弾性体の表面が例示できる。前記弾性波伝搬手段が、前記弾性体に接して配置された圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。あるいは、前記弾性波伝搬手段が、前記弾性体の一部である圧電体を有してもよく、前記圧電体に交番電界を印加することにより、前記液体接触面に前記弾性波を伝搬させることができる。前記圧電体を複数有してもよく、前記複数の圧電体のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、前記弾性波を進行波として伝搬させることができる。前記複数の圧電体から選択された２つの圧電体が、距離Ｌを隔てて位置し、前記２つの圧電体の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違する場合、前記弾性波の波長λと前記距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、の関係を有することができる。前記弾性体が、前記液体接触面を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有してもよく、この場合、前記周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、前記圧電体に印加される前記交番電界の位相が調整されてもよい。
【００１３】
前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除振手段をさらに有してもよく、前記除振手段が、前記液体接触面を伝搬して前記除振手段に達した弾性波を吸収する弾性波吸収部材であってもよい。あるいは、前記弾性波伝搬手段から離れて位置する除振手段をさらに有してもよく、前記除振手段が、前記液体接触面を伝搬して前記除振手段に達した弾性波を打ち消す振動を発生する圧電体であってもよい。
【００１４】
前記結晶の原料原子を含む気体を、大気圧以上の圧力で供給する気体供給手段と、前記気体と前記液体とが接触する気液界面における前記気体の圧力を大気圧以上に維持する圧力維持手段と、をさらに有してもよい。前記容器を加熱する加熱手段をさらに有してもよい。前記弾性波伝搬手段が有する圧電体のキュリー点として500℃以上が挙げられる。前記圧電体として、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮおよびＡｌＮ／Ｓｃからなる群から選択された１以上の材料からなるものが挙げられる。前記液体接触面を構成する部材として、ＡｌＮ、ＳｉＣ、グラファイト、ＢＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２からなる群から選択された１以上の材料からなるものが挙げられる。
【００１５】
本発明の第２の態様においては、容器に結晶の原料原子を含む液体を収容する段階と、前記液体と接する液体接触面に弾性波を進行波として伝搬させながら、前記容器内の前記液体に前記結晶の種結晶を接触し、前記結晶を成長する段階と、を有する結晶成長方法を提供する。
【００１６】
前記結晶を成長する段階において、前記結晶の原料原子を含む気体を前記容器に供給し、前記気体の圧力を大気圧以上に維持しつつ前記結晶を成長してもよい。前記液体として、ガリウム原子とアルカリ金属原子を含むものが挙げられ、前記気体として、窒素原子を含むものが挙げられ、前記結晶として、窒化ガリウム単結晶を成長することが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】結晶成長装置１００を上方から見た概略図である。
【図２】結晶成長装置１００を正面から見た概略断面図である。
【図３】結晶成長装置２００を正面から見た概略断面図である。
【図４】結晶成長装置３００を上方から見た概略図である。
【図５】結晶成長装置３００を正面から見た概略断面図である。
【図６】結晶成長装置４００を正面から見た概略断面図である。
【図７】結晶成長装置５００を正面から見た概略断面図である。
【図８】結晶成長装置６００を上方から見た概略図である。
【図９】結晶成長装置６００を正面から見た概略断面図である。
【図１０】結晶成長装置７００を上方から見た概略図である。
【図１１】結晶成長装置７００を正面から見た概略断面図である。
【図１２】結晶成長装置８００を上方から見た概略図である。
【図１３】結晶成長装置８００を正面から見た概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、結晶成長装置１００を上方から見た概略図であり、図２は、結晶成長装置１００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置１００は、容器１０２と、圧電体１０８と、気体供給手段１１０と、圧力維持手段１１２と、加熱手段１１４とを有する。気体供給手段１１０は、結晶の原料原子を含む気体を、大気圧以上の圧力で供給する。圧力維持手段１１２は、気体と液体とが接触する気液界面における気体の圧力を大気圧以上に維持する。加熱手段１１４は、容器１０２とその内部の物質を加熱する。気体供給手段１１０として高圧ガスボンベ、配管、レギュレータ等の高圧ガス供給系が例示できる。圧力維持手段１１２として圧力容器が例示できる。加熱手段１１４として、電熱ヒータ、ハロゲンランプヒータ等が例示できる。
【００１９】
容器１０２は、結晶の原料原子を含む液体を収容する。形成する結晶が窒化ガリウムである場合、容器１０２に収容される液体として、ガリウムを含んだナトリウムフラックスが例示できる。フラックスは、ナトリウムに代えて、カリウム等他のアルカリ金属またはアルカリ土類金属であってもよい。
【００２０】
ナトリウムフラックスは、一般に５００℃以上の高温で液体になり溶質であるガリウムを溶解するので、容器１０２は、耐熱性であることが好ましい。また、容器２０１は、後に説明するようにその内面が弾性波伝搬面になる場合には、高温でも弾性波（音波または超音波を含む。以下この明細書において同じである。）が良好に伝達される程度の剛性を有する材料からなることが好ましい。具体的には、容器１０２は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、グラファイト、ＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、または、ＳｉＯ２からなることが好ましい。容器１０２は、これらの材料を組み合わせた複合材からなるものであっても良い。
【００２１】
容器１０２は、下に凸形状を有するベルジャ形であり、上部は円筒形である。容器１０２がこのような形状を有することで、結晶成長に必要な量の原料を溶解したフラックスが蓄えられる。容器１０２の内面は、結晶原料を含んだ液体と接する液体接触面１０４である。液体接触面１０４を構成する部材の材質は、容器１０２の材質と異なってもよいが、液体接触面１０４での弾性波の伝搬を良好とするには、液体接触面１０４を、ＡｌＮ、ＳｉＣ、グラファイト、ＢＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２からなる群から選択された１以上の材料で構成することが好ましい。
【００２２】
容器１０２内に設置される結晶原料とフラックスは、加熱手段１１４によって加熱され、結晶原料とフラックスが溶融した液体１２０になる。一方、気体供給手段１１０から、結晶原料原子を含んだ気体が、容器１０２に供給される。容器１０２に供給された気体は、圧力維持手段１１２により大気圧以上の圧力に維持され、気体分子が液体１２０の気液界面を介して液体１２０内に侵入する。このような状態で、支持部材１１８に支持された種結晶１１６を液体１２０の液面近傍に配置すれば、種結晶１１６の表面に結晶が析出し、結晶が成長する。
【００２３】
容器１０２上部の円筒形状部分に、リング形状の圧電体１０８が容器１０２に接して配置されている。圧電体１０８は、液体接触面１０４に弾性波を進行波として伝搬させる弾性波伝搬手段の一例である。圧電体１０８に交番電界を印加することにより弾性波を発生し、液体接触面１０４に弾性波が伝搬する。なお、弾性波は、容器１０２の壁面を伝搬し、圧電体１０８に到達することにより、定在波を形成しうるが、交番電圧の印加強度を、弾性波が伝搬過程で減衰し、圧電体１０８に到達しない程度に抑えることにより、進行波とすることができる。
【００２４】
弾性波は、黒矢印で示す方向（上から下）に向かって進行波として伝搬する。弾性波が進行波として液体接触面１０４を伝搬することで液体接触面１０４に接する液体１２０が進行波の進行方向に輸送される。その結果、液体１２０に白矢印のような流れが発生し、種結晶１１６の結晶成長面に、十分な量の結晶原料が供給されるようになる。特に固体と液体の界面から液体に溶解した窒素原料を効果的に種結晶表面に輸送できる。この結果、結晶の成長速度が高まり、結晶の品質が向上する。また、寄生析出が発生するような場合であっても、液体１２０が十分に攪拌されるので寄生析出した結晶が再溶融し、原料の収率を高めることができる。
【００２５】
なお、弾性波伝搬手段である圧電体は、容器１０２の一部であってもよい。また、気体供給手段１１０が供給する気体は、液体１２０内に直接導入されてもよい。圧電体１０８は、そのキュリー点が500℃以上であるものを選択する。たとえば、圧電体１０８は、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮおよびＡｌＮ／Ｓｃからなる群から選択された１以上の材料からなるものとすることができる。
【００２６】
上記した結晶成長装置１００を用いた結晶成長方法は、容器１０２に結晶の原料原子を含む液体を収容する段階と、液体と接する液体接触面１０４に弾性波を進行波として伝搬させながら、容器１０２内の液体に結晶の種結晶を接触し、結晶を成長する段階と、を有する。結晶を成長する段階では、結晶の原料原子を含む気体を容器１０２に供給し、気体の圧力を大気圧以上に維持しつつ結晶を成長する。結晶とした窒化ガリウム単結晶を成長する場合、液体１２０として、ガリウム原子とアルカリ金属原子を含む融液とし、気体として、窒素原子を含むガスを供給する。窒素原子を含む気体として、窒素ガス、アンモニアガスまたはヒドラジンガスが挙げられる。圧電体１０８に印加する交番電界は、その電圧（振幅）が大きいほど、また、周波数高いほど、液体１２０の輸送速度が向上し、良好な結晶が形成できる。
【００２７】
図３は、結晶成長装置２００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置２００は、弾性波伝搬手段である圧電体１０８を複数有する点が結晶成長装置１００と相違することを除き、他は結晶成長装置１００と同じである。よって、結晶成長装置１００と相違する点についてのみ説明する。
【００２８】
結晶成長装置２００では、圧電体１０８を複数とすることで、それぞれの圧電体１０８に印加する交番電界の位相を調整することができる。交番電界の位相を調整することで、弾性波の指向性（弾性波進行波の進行方向）を圧電体１０８の並び方向とすることができる。これにより、より大きな弾性波の進行波を生成することができ、より効果的に液体１２０を流動させることができる。
【００２９】
図４は、結晶成長装置３００を上方から見た概略図である。図５は、結晶成長装置３００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置３００は、結晶成長装置１００あるいは結晶成長装置２００とは圧電体１０８の配置が相違する。すなわち、結晶成長装置３００における圧電体１０８は、直線形状を有し、圧電体１０８の長さ方向が容器１０２の上下方向となるよう外側壁面に接して配置されている。また、圧電体１０８は２本配置されている。圧電体１０８をこのように配置することで、弾性波は、容器１０２の円周方向（図４の黒矢印の方向）に進行し、結晶成長装置１００あるいは結晶成長装置２００とは、弾性波の進行方向が相違することとなる。この結果、流体１２０は、白矢印の方向に流動し、結晶の成長面付近（液体１２０の液面付近）で円を描くような流れを生じる。結晶成長装置１００および結晶成長装置２００では、結晶の成長面付近である液体１２０の液面付近の液体１２０の流動は、中央部から噴出するような流れであったが、結晶成長装置３００では、先に説明したように液面で円を描くような流れであり、よりスムーズな層流を形成する。この結果、結晶の品質をより高めることができる。
【００３０】
結晶成長装置３００では、圧電体１０８を前記の通り配置するので、弾性波が容器１０２の液体接触面１０４を周方向に伝搬すると、一周して元の位置に達する周回経路を有することとなる。この場合、圧電体１０８に印加される交番電界の位相を、周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように調整できる。この結果、弾性波を定在波にすることなく安定的継続的に進行波とすることができる。すなわち、弾性波として投入されたエネルギーは効率的に進行波に変換され、エネルギーの無駄なく液体１２０の輸送に寄与できる。
【００３１】
また、結晶成長装置３００では、複数の圧電体１０８が配置されており、当該複数の圧電体１０８のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整できる。すなわち、複数の圧電体１０８から選択された２つの圧電体１０８が、距離Ｌを隔てて位置する場合、２つの圧電体１０８の各々に印加する交番電界の位相を、90度または270度相違させ、弾性波の波長λと距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、の関係を有するように、圧電体１０８に印加する電圧の周波数および位相を調整する。このように調整することで、大きな進行波を生成することができ、より効果的に液体１２０を流動させることができる。
【００３２】
図６は、結晶成長装置４００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置４００は、除振手段２０２を有する点が結晶成長装置２００と相違することを除き、他は結晶成長装置２００と同様である。よって、相違する点についてのみ説明する。除振手段２０２は、弾性波伝搬手段１０６から離れて位置する。除振手段２０２として、液体接触面１０４を伝搬して除振手段２０２に達した弾性波を吸収する弾性波吸収部材２０４が挙げられる。
【００３３】
除振手段２０２を有さない場合、圧電体１０８を発した弾性波は、容器１０２の底部で反射し、液体接触面１０４に定在波を発生する可能性がある。しかし、除振手段２０２を有することで、定在波の原因となる反射波を発生せず、弾性波エネルギーは効率的に進行波に変換できる。
【００３４】
なお、除振手段２０２として、図７に示すような他の構成も例示できる。図７は、結晶成長装置５００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置５００の除振手段２０２は、液体接触面１０４を伝搬して除振手段２０２に達した弾性波を打ち消す振動を発生する圧電体１０８である。除振手段２０２としての圧電体１０８は、弾性波伝搬手段としての圧電体１０８から離れて配置される。つまり、除振手段２０２としての圧電体１０８は、容器１０２の底部付近に配置される。除振手段２０２としての圧電体１０８には弾性波を打ち消す振動を発生する電圧を印加する。これにより定在波の発生を防止できる。結晶成長装置４００の除振手段２０２がパッシブな除振手段であるなら、結晶成長装置５００の除振手段２０２はアクティブな除振手段と言える。
【００３５】
図８は、結晶成長装置６００を上方から見た概略図である。図９は、結晶成長装置６００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置６００は、液体１２０の流動に駆動力を与える弾性波の伝搬を容器１０２の他に弾性体２１０によっても与えようとするものである。結晶成長装置６００は、弾性体２１０、をさらに有する。弾性体２１０は、容器１０２の内部に設置される。結晶成長装置６００では、容器１０２の円筒形の中央に弾性体２１０を配置しているが、中央である必要はない。
【００３６】
弾性体２１０は、円筒形状を有し、弾性波伝搬手段としての圧電体２１８と、除振手段２０２としての圧電体２１８とが、弾性体２１０の内部に接して配置されている。弾性体２１０の材質は、容器１０２と同様とすることができる。
【００３７】
弾性波伝搬手段としての圧電体２１８に交番電界を印加することにより、弾性体２１０の表面に弾性波の進行波を生成できる。弾性体２１０の表面は液体１２０と接触しており、液体１２０に流動の駆動力を与える液体接触面１０４として機能することができる。なお、弾性体２１０の一部が圧電体２１８であってもよい。圧電体２１８を複数有し、複数の圧電体２１８のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整できる点、は容器１０２についての場合と同様である。また除振手段２０２としての圧電体２１８を機能させることで弾性体２１０の表面での定在波の発生を防止できる。
【００３８】
容器１０２の内面における弾性波進行波による液体１２０の駆動に加え、弾性体２１０の表面における弾性波進行波による駆動により、液体１２０がより強く駆動され、液体１２０の流動性が高まり、成長する結晶の大面積化にも対応でき、結晶の均一性を向上することもできる。
【００３９】
図１０は、結晶成長装置７００を上方から見た概略図である。図１１は、結晶成長装置７００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置７００は、液体１２０が周方向に円を描くように流動する結晶成長装置３００の場合に弾性体２１０を適用した例である。この場合、弾性体２１０が、液体接触面１０４を伝搬する弾性波が元の位置に達する周回経路を有し、周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、圧電体２１８に印加される交番電界の位相が調整できる。結晶成長装置７００の場合も、容器１０２の内面を伝搬する弾性波進行波からの駆動力に加え、弾性体２１０の表面を伝搬する弾性波進行波の駆動力が加わり、より強く液体１２０が流動する。この結果、結晶の品質向上、成長速度の増加、収率の向上等を図ることができる。なお、圧電体２１８を複数有し、複数の圧電体２１８のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、弾性波を進行波として伝搬させる点、複数の圧電体２１８から選択された２つの圧電体２１８が、距離Ｌを隔てて位置し、２つの圧電体２１８の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違し、弾性波の波長λと距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、を有して良い点、は容器１０２についての場合と同様である。
【００４０】
図１２は、結晶成長装置８００を上方から見た概略図である。図１３は、結晶成長装置８００を正面から見た概略断面図である。結晶成長装置８００は、容器１０２がバレル型の形状を有する。このようなバレル形状を持つ容器１０２であっても、圧電体１０８によって、黒矢印方向の弾性波進行波を生成でき、液体１２０を白矢印方向に流動できる。この場合も、結晶成長装置１００から結晶成長装置７００の場合と同様に、結晶の均一性を向上し、成長速度の増加、結晶品質の向上、収率の改善等を図ることができる。なお、結晶成長装置８００の容器１０２は、周回経路を有するものであり、周回経路を伝搬した弾性波の振幅が増強されるように、圧電体１０８に印加される交番電界の位相が調整できる点、複数の圧電体１０８のそれぞれに印加する交番電界の位相を調整することで、弾性波を進行波として伝搬させる点、複数の圧電体１０８から選択された２つの圧電体１０８が、距離Ｌを隔てて位置し、２つの圧電体１０８の各々に印加される交番電界の位相が、90度または270度相違し、弾性波の波長λと距離Ｌとの間に、Ｌ＝λ（ｎ＋１／４）、ただしｎは整数、を有して良い点、は結晶成長装置３００あるいは結晶成長装置７００の場合と同様である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  結晶成長装置、１０２  容器、１０４  液体接触面、１０８，２１８  圧電体、１１０  気体供給手段、１１２  圧力維持手段、１１４  加熱手段、１１６  種結晶１１６、１１８  支持部材、１２０  液体、２０２  除振手段、２０４  弾性波吸収部材、２１０  弾性体。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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