【手続補正書】
【提出日】令和2年7月7日(2020.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向を第１方向として、前記第１方向に沿って延伸する原料棒と、
前記原料棒を中心として放射状に設けられ、前記原料棒にＭ本の加熱レーザ光を照射するＭ個のレーザ照射ヘッドと、
前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドと前記原料棒との間に設けられ、前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドから照射された前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度分布を調整するＭ個の調整部と、
前記原料棒から育成した結晶棒から発光する輻射光強度を計測することにより、前記結晶棒の温度を計測する放射温度計と、
を備え、
前記加熱レーザ光の光軸に直交する２次元平面における前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度分布は、前記第１方向において予め定められた第１の照射強度分布を有し、且つ、前記第１方向と直交する第２方向の第２の照射強度分布は略均一の照射強度を有し、
前記第１の照射強度分布は、最大強度Ｉｍａｘもしくは連続する最大強度Ｉｍａｘの下端部の位置をＺＬとし、最大強度Ｉｍａｘの下方向の５０％照射強度（０．５×Ｉｍａｘ）の位置をＺ１とすると、
ＺＬ−Ｚ１≧２ｍｍ
であって
前記放射温度計の計測温度に基づいて、前記Ｍ個の調整部を調整する
単結晶育成装置。
【請求項２】
前記第１の照射強度分布は、釣り鐘型の照射強度分布を有する
請求項１に記載の単結晶育成装置。
【請求項３】
前記第１の照射強度分布は、直線形型もしくは多角形型の照射強度分布を有する
請求項１に記載の単結晶育成装置。
【請求項４】
前記第１の照射強度分布は、釣り鐘型の照射強度分布の一部と、直線形もしくは多角形型の照射強度分布の一部との組み合わせからなる照射強度分布を有する
請求項１に記載の単結晶育成装置。
【請求項５】
前記第１の照射強度分布は、前記第１方向において、上方向と下方向の照射強度分布が非対称である
請求項１から４のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項６】
前記第１の照射強度分布は、前記上方向の照射強度が減少する勾配は、前記下方向の照射強度が減少する勾配より大きい
請求項５に記載の単結晶育成装置。
【請求項７】
前記第１の照射強度分布は、
最大強度Ｉｍａｘもしくは連続する最大強度Ｉｍａｘの上端部の位置をＺＵとし、前記最大強度Ｉｍａｘの上方向の５０％照射強度（０．５×Ｉｍａｘ）の位置をＺ２とすると、
３ｍｍ≧Ｚ２−ＺＵ≧０ｍｍ
である
請求項１から６のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項８】
前記Ｍ個の調整部は、前記Ｍ本の加熱レーザ光の少なくとも一部を反射することにより、前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度分布を調整するＭ個の反射ミラーである
請求項１に記載の単結晶育成装置。
【請求項９】
前記Ｍ個の反射ミラーは、前記第１の照射強度分布の上部もしくは下部に設けられる
請求項８に記載の単結晶育成装置。
【請求項１０】
前記Ｍ個の調整部は、前記Ｍ本の加熱レーザ光の少なくとも一部を吸収することにより、前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度分布を調整するＭ個の吸収材料である
請求項１に記載の単結晶育成装置。
【請求項１１】
前記Ｍ個の吸収材料は、前記第１の照射強度分布の上部もしくは下部に設けられる
請求項１０に記載の単結晶育成装置。
【請求項１２】
前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドは、奇数個からなる
請求項１から１１のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項１３】
前記Ｍ個の調整部は、奇数個からなる
請求項１から１１のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項１４】
１本のレーザ光を照射する１台のレーザ光源と、
前記１本のレーザ光をＭ本に分割する１台のレーザ光分割装置と、
前記１台のレーザ光分割装置から入射した前記Ｍ本のレーザ光をＭ本の加熱レーザ光として出射するＭ本の光ファイバと
を備え、
前記Ｍ本の光ファイバからの前記Ｍ本の加熱レーザ光を予め定められた照射強度分布に成形する前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドは、Ｍ＞１である
請求項１から１３のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項１５】
前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドは複数のレンズを備える
請求項１から１４のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項１６】
前記複数のレンズは、Ｚ軸方向に曲率のある１又は複数のレンズを有し、
前記Ｍ本の加熱レーザ光の光軸を前記Ｚ軸方向に曲率のある１又は複数のレンズの光軸に対して下方向に傾けて入射する光軸配置として、コマ収差を発生させることにより、前記第１の照射強度分布の非対称形状を調整する
請求項１５に記載の単結晶育成装置。
【請求項１７】
前記複数のレンズは、Ｚ軸方向に曲率のある１又は複数の調整用レンズを有し、
前記複数のレンズは、前記１又は複数の調整用レンズの位置を制御することにより、前記第１の照射強度分布の非対称形状を調整する
請求項１５に記載の単結晶育成装置。
【請求項１８】
前記複数のレンズは、前記１又は複数の調整用レンズの光軸を前記Ｍ本の加熱レーザ光の光軸より前記下方向にずらしてコマ収差を発生させることにより、前記第１の照射強度分布の非対称形状を調整する
請求項１７に記載の単結晶育成装置。
【請求項１９】
前記複数のレンズは、前記１又は複数の調整用レンズのＺ軸と前記Ｍ本の加熱レーザ光の光軸とのなす角を鋭角とするように、前記１又は複数の調整用レンズのＺ軸を回転させ、コマ収差を発生させることにより、前記第１の照射強度分布の非対称形状を調整する
請求項１７に記載の単結晶育成装置。
【請求項２０】
前記複数の調整用レンズは、シリンドリカルレンズ又は複数のレンズ群である
請求項１７から１９のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項２１】
前記Ｍ本のレーザ照射ヘッドは、
結晶の成長速度をＳとし、
前記第１方向の釣り鐘型の照射強度分布において、照射強度が最大値の１０％となる幅をＺ０とし、前記原料棒が溶融した溶融帯の前記第１方向の高さをＨとしたとき、
（Ｚ０−Ｈ）／２≧Ｓ
を満たすように前記複数のレンズを配置する
請求項１５から２０のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項２２】
前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドは、
前記Ｍ本の加熱レーザ光の前記第２方向における略均一の照射強度分布の幅をＬとし、
前記原料棒の直径をＤとしたとき、
Ｌ≧Ｄ
を満たすように前記複数のレンズを配置する
請求項１５から２１のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項２３】
前記レーザ光分割装置は、
前記１台のレーザ光源からの前記１本のレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記１本のレーザ光をＭ本のレーザ光に分割する複数の分割ミラーと、
前記Ｍ本のレーザ光を前記Ｍ本の光ファイバに集光する集光レンズと
を有する請求項１４に記載の単結晶育成装置。
【請求項２４】
前記原料棒が溶融した溶融帯から発光する輻射光強度を計測することにより、前記溶融帯の温度を計測する放射温度計を更に備え、
前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度を、Ｎ＜Ｍを満たすように設けられたＮ台の電源の出力により制御する
請求項１から２３のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項２５】
前記Ｍ本の光ファイバの断面形状は、円形断面形状、楕円断面形状、矩形状およびこれらの形状を組み合わせた形状の少なくとも１つの組み合わせからなる長円形断面形状を有する
請求項１から２４のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項２６】
前記加熱レーザ光の光軸に直交する２次元平面における前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度分布の形状は、円形状、楕円形状、矩形状およびこれらの形状の一部を組み合わせた形状の少なくとも１つの形状を含む長円形状を有する
請求項１から２５のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項２７】
鉛直方向に延伸する原料棒を用意し、
前記原料棒を中心として放射状に設けられたＭ個のレーザ照射ヘッドを用いて、前記原料棒にＭ本の加熱レーザ光を照射し、
前記加熱レーザ光の光軸に直交する２次元平面における前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度分布は、前記鉛直方向を第１方向として、予め定められた第１の照射強度分布を有し、且つ、前記第１方向と直交する第２方向の第２の照射強度分布は略均一の照射強度を有し、
前記第１の照射強度分布は、最大強度Ｉｍａｘもしくは連続する最大強度Ｉｍａｘの下端部の位置をＺＬとし、最大強度Ｉｍａｘの下方向の５０％照射強度（０．５×Ｉｍａｘ）の位置をＺ１とすると、
ＺＬ−Ｚ１≧２ｍｍ
であって、
前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドならびに前記Ｍ個の調整部は、
結晶棒の移動速度の増加に応じて、前記第１の照射強度分布における前記下方向の照射強度分布の勾配を小さくし、
前記結晶棒の移動速度の低下に応じて、前記第１の照射強度分布における前記下方向の照射強度分布の勾配を大きくする
単結晶の育成方法。
【請求項２８】
前記第１の照射強度分布は、上方向の照射強度減少する勾配は、前記下方向の照射強度減少する勾配より大きい
請求項２７に記載の単結晶の育成方法。
【請求項２９】
前記第１の照射強度分布は、
最大強度Ｉｍａｘもしくは連続する最大強度Ｉｍａｘの上端部の位置をＺＵとし、前記最大強度Ｉｍａｘの上方向の５０％照射強度（０．５×Ｉｍａｘ）の位置をＺ２とすると、
３ｍｍ≧Ｚ２−ＺＵ≧０ｍｍ
である
請求項２７又は２８に記載の単結晶の育成方法。
【請求項３０】
前記Ｍ個のレーザ照射ヘッドが有する複数のレンズの間隔および焦点距離を調整することにより、前記第１の照射強度分布の形状および照射強度を調整する
請求項２７から２９のいずれか一項に記載の単結晶の育成方法。
【請求項３１】
前記Ｍ個の調整部が有するＭ個の反射ミラーの入射角度および高さを調整することにより、前記第１の照射強度分布の非対称形状を調整する
請求項２７から３０のいずれか一項に記載の単結晶の育成方法。
【請求項３２】
前記Ｍ個の調整部が有するＭ個の吸収材料の吸収量および高さを調整することにより、前記第１の照射強度分布の非対称形状を調整する
請求項２７から３１のいずれか一項に記載の単結晶の育成方法。
【請求項３３】
前記原料棒が溶融した溶融帯から発光する輻射光強度を計測し、
計測した前記輻射光強度に応じて、前記Ｍ本の加熱レーザ光を照射するために、Ｎ＜Ｍを満たすように設けられたＮ台の電源の入力電力を制御する
請求項２７から３２のいずれか一項に記載の単結晶の育成方法。
【請求項３４】
鉛直方向に延伸する原料棒を用意し、
前記原料棒を中心として放射状に設けられたＭ個のレーザ照射ヘッドを用いて、前記原料棒にＭ本の加熱レーザ光を照射し、
前記加熱レーザ光の光軸に直交する２次元平面における前記Ｍ本の加熱レーザ光の照射強度分布は、前記鉛直方向を第１方向として、予め定められた第１の照射強度分布を有し、且つ、前記第１方向と直交する第２方向における第２の照射強度分布は略均一の照射強度を有し、
前記第１の照射強度分布は、最大強度Ｉｍａｘもしくは連続する最大強度Ｉｍａｘの下端部の位置をＺＬとし、最大強度Ｉｍａｘの下方向の５０％照射強度（０．５×Ｉｍａｘ）の位置をＺ１とすると、
ＺＬ−Ｚ１≧２ｍｍ
であって、
結晶棒から発光する輻射光強度を計測し、
計測した前記輻射光強度に応じて、前記Ｍ本の加熱レーザ光における下方向の照射強度分布を調整するために、Ｍ個の調整部を制御する
単結晶の育成方法。