(57)【要約】【課題】本発明は、種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法及びその調整方法に関し、酸化物単結晶等の成長異方性の強い結晶を単結晶引き上げ法により育成する場合であっても種結晶の回転軸と熱的中心とのズレを容易に検出できる検出方法及びその調整方法を提供することを目的とする。【解決手段】るつぼ２に充填した原料融液３の表面に鉛直上方から種結晶５を接触させ、種結晶５を回転させながら徐々に引き上げて単結晶４を育成する単結晶引き上げ法における種結晶５の回転軸と融液３表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、回転を停止させた種結晶５を融液３表面に接触させてズレ検出用単結晶４を析出させ、ズレ検出用単結晶４を回転軸方向に見た輪郭形状の幾何学的な重心と回転軸とのズレを判別して熱的中心のズレを検出する。【選択図】図３
2005306671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を育成する単結晶引き上げ法における前記種結晶の回転軸と前記融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、
回転を停止させた前記種結晶を前記融液表面に接触させてズレ検出用単結晶を析出させ、
前記ズレ検出用単結晶の輪郭形状に基づき前記回転軸に対する重心のズレを判別して前記回転軸と前記熱的中心とのズレを検出すること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、
前記重心は、前記ズレ検出用単結晶の前記回転軸に直交する断面の輪郭形状の幾何学的な重心であること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法。
【請求項３】
請求項２記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、
前記重心は、ほぼ最大の断面積となる前記断面で求めること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法。
【請求項４】
請求項１記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、
前記重心は、前記ズレ検出用単結晶を前記回転軸方向に見た輪郭形状の幾何学的な重心であること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、
前記単結晶は、前記回転軸に直交する面内で成長異方性を有していること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法。
【請求項６】
請求項５記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、
前記単結晶は、酸化物単結晶であること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法。
【請求項７】
るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を育成する単結晶引き上げ法における前記種結晶の回転軸と前記融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載された検出方法で前記回転軸と前記熱的中心とのズレが検出されたら、
前記重心が前記回転軸に近づくように調整して、前記回転軸と前記熱的中心とのズレを調整すること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法。
【請求項８】
請求項７記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、
前記重心が前記回転軸に一致するように調整すること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法。
【請求項９】
請求項８記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、
前記重心と前記回転軸との距離が、５ｍｍ以下になるように調整すること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法。
【請求項１０】
請求項９記載の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、
前記重心と前記回転軸との距離が、２ｍｍ以下になるように調整すること
を特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法。
【請求項１１】
単結晶引き上げ法により、るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を製造する単結晶の製造方法であって、
前記単結晶を製造する前に、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検出方法を実施すること
を特徴とする単結晶の製造方法。
【請求項１２】
単結晶引き上げ法により、るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を製造する単結晶の製造方法であって、
前記単結晶を製造する前に、
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の調整方法を実施すること
を特徴とする単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶引き上げ法による単結晶の製造における、種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法及びその調整方法に関する。また、本発明は、ファラデー回転子等に用いられるＢｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶を液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法で育成するための単結晶基板として好適なガーネット単結晶や、移動体通信機等に組み込まれる表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタに用いられるランガサイト単結晶等の酸化物単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの発達により、通信量が飛躍的に増大している。それに伴い光通信網は広範囲に整備が進みつつあり、通信用光部品及び光素子の市場は急成長すると共に、それら製品には低価格化と安定供給が強く求められている。
【０００３】
光素子の一つであるファラデー回転子は光アイソレータ、光サーキュレータ及び光アッテネータ等の通信用光部品に使用されている。このようなファラデー回転子は、ガーネット単結晶基板上にＬＰＥ法により育成したＢｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶膜を加工して得られる。Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶膜を育成するためのガーネット単結晶基板は、単結晶育成法の一つである例えば単結晶引き上げ法（チョクラルスキー法（Ｃｚ法））により育成されたガーネット構造の酸化物単結晶を切断して基板状に加工して得られる。また、ＳＡＷフィルタに用いられるランガサイト単結晶等の酸化物単結晶も単結晶引上げ法により製造される。
【０００４】
単結晶引き上げ法は、るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を育成する。単結晶の育成に先立ち、るつぼ内に育成する結晶と同じ組成の固形物を充填し、るつぼ内を加熱して当該固形物を融解する。るつぼ内に充填する固形物の形態としては、単結晶又はその小片、あるいは焼結体等の多孔質体やガラス質体、粉末等がある。
【０００５】
単結晶引き上げ法において、育成した単結晶の結晶品質を維持する上で重要な要素として次の２点が挙げられる。第１は、種結晶を回転させながら結晶成長させるので、結晶育成時のるつぼ内の原料融液が種結晶の回転軸回りに熱的な軸対称性を保持することであり、第２は、種結晶を成長の起点として結晶が析出するので、種結晶の融液表面との接触位置（回転中心）と、融液表面で最も温度の低い位置（熱的中心）とを極力一致させることである。
【０００６】
結晶育成時の融液の熱的な軸対称性を得るためには、ヒータ、るつぼ、断熱材、育成中のガスの流れ等の軸対称性を得ることが重要である。しかしながら、これらの因子は育成回数を繰り返すうちに経時変化するため、熱的な軸対称性を管理、制御することは容易でない。
【０００７】
熱的な軸対称性が崩れたり回転軸と熱的中心の位置的ズレが生じたりすると、安定した結晶成長は困難になる。極端な場合には安定した結晶形状の制御ができなくなり、育成中に形状が捻じれたり多結晶化領域が生じたりしてしまう。
【０００８】
こうした課題に対して、単結晶引き上げ炉の熱的対称性を評価する例として、特許文献１及び特許文献２が開示されている。特許文献１には、融液表面に複数の種結晶を接触させ、それらの種結晶から析出する結晶の形状から熱的中心を求めることが開示されている。また特許文献２には、種結晶を回転させずに結晶を育成し、析出した結晶の外周と種結晶の中心との距離の最大値と最小値の比に基づいて結晶の真円からのズレを定義して回転中心と熱的中心のズレを検出することが開示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１で示されているような複数の種結晶を融液表面に接触させて熱的中心を求める方法では、複数の種結晶を保持する検知用冶具自体の熱的要因（軸対称性や熱容量等）が融液表面の熱的中心近傍の温度分布に影響を与えてしまうので、測定時の状態と実際の結晶育成時の状態との間にズレが生じてしまう可能性が高い。
【００１０】
また、特許文献２に開示されている検知方法および調整方法は、結晶の真円からのズレに着目していることから明らかなように成長異方性の少ない例えばシリコン単結晶を対象としているため、酸化物単結晶のような成長異方性の強い単結晶には適用できない。図１は、酸化物単結晶の一例としてガーネット単結晶を種結晶側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示している。図２は、酸化物単結晶の他の例としてランガサイト単結晶を種結晶側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示している。両者とも初期析出状態を示しており、種結晶の回転軸に直交する面内で六角形状に成長する強い成長異方性を示しているのが分かる。このように成長異方性が顕著であると、特許文献２に開示されている方法を用いて、析出した結晶の外周と種結晶の中心との距離の最大値と最小値の比を求めても、当該比には成長異方性の影響が含まれてしまうため正確に回転軸と熱的中心とのズレを検知できない。また、当該比だけでは、回転軸と熱的中心とのズレの大きさの程度が把握できるだけで、回転軸に対する熱的中心のズレの方向を求めることはできない。従って、ズレの調整は試行錯誤を繰り返すおそれがあり調整に長時間を要してしまう可能性がある。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２７９１７３号公報
【特許文献２】特開平６−１６６５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、酸化物単結晶等の成長異方性の強い結晶を単結晶引き上げ法により育成する場合であっても種結晶の回転軸と熱的中心とのズレを容易に検出できる検出方法及びその調整方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、優れた品質を備えた酸化物単結晶の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を育成する単結晶引き上げ法における前記種結晶の回転軸と前記融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、回転を停止させた前記種結晶を前記融液表面に接触させてズレ検出用単結晶を析出させ、前記ズレ検出用単結晶の輪郭形状に基づき前記回転軸に対する重心のズレを判別して前記回転軸と前記熱的中心とのズレを検出することを特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法によって達成される。
【００１４】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、前記重心は、前記ズレ検出用単結晶の前記回転軸に直交する断面の輪郭形状の幾何学的な重心であることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、前記重心は、ほぼ最大の断面積となる前記断面で求めることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、前記重心は、前記ズレ検出用単結晶を前記回転軸方向に見た輪郭形状の幾何学的な重心であることを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、前記単結晶は、前記回転軸に直交する面内で成長異方性を有していることを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法であって、前記単結晶は、酸化物単結晶であることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的は、るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を育成する単結晶引き上げ法における前記種結晶の回転軸と前記融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、上記本発明の検出方法で前記回転軸と前記熱的中心とのズレが検出されたら、前記重心が前記回転軸に近づくように調整して、前記回転軸と前記熱的中心とのズレを調整することを特徴とする単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法によって達成される。
【００２０】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、前記重心が前記回転軸に一致するように調整することを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、前記重心と前記回転軸との距離が、５ｍｍ以下になるように調整することを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの調整方法であって、前記重心と前記回転軸との距離が、２ｍｍ以下になるように調整することを特徴とする。
【００２３】
また、上記目的は、単結晶引き上げ法により、るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を製造する単結晶の製造方法であって、前記単結晶を製造する前に、上記本発明の検出方法を実施することを特徴とする単結晶の製造方法によって達成される。
【００２４】
また、上記目的は、単結晶引き上げ法により、るつぼに充填した原料融液の表面に鉛直上方から種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら徐々に引き上げて単結晶を製造する単結晶の製造方法であって、前記単結晶を製造する前に、上記本発明の調整方法を実施することを特徴とする単結晶の製造方法によって達成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、酸化物単結晶等の成長異方性の強い結晶においても、回転軸と熱的中心のズレを容易に検知できる。さらに、当該ズレを容易に調整することができる。これらの検知及び調整方法は、実際の単結晶育成時と同一の環境下で実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の一実施の形態による単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と熱的中心とのズレの検出方法及びその調整方法、並びに単結晶の製造方法について図３乃至図７を用いて説明する。図３は、本実施の形態で用いる単結晶育成炉を鉛直方向に切断した断面の概略構成を示している。チャンバ１１内には、アルミナ等のセラミックスからなる耐火物ハウジング８が設けられている。ハウジング８内の中央には、イリジウム等の金属製るつぼ２が、粉末又は中空球状のジルコニア等で構成される断熱材６を介して設置されている。ハウジング８内において、るつぼ２の鉛直上方は、必要な長さの単結晶４を保温できる空間１０を確保して耐火物構造体９で覆われている。ハウジング８の頂部壁８ａ及び耐火物構造体９の頂部壁９ａの中央にはそれぞれ開口８ｂ、９ｂが設けられている。下端に種結晶５を取り付けた引き上げ軸７が、図示しない動力源から鉛直下方に延びてこれら開口８ｂ、９ｂを貫通している。耐火物ハウジング８の外側には高周波誘導コイル１が巻き回されており、コイル１に高周波電流を流すことによりるつぼ２内を誘導加熱し、るつぼ２内の所望の結晶組成の原料融液３を所定温度に維持できるようになっている。また、チャンバ１１内全体の雰囲気は、所定窒素体積％及び酸素体積％に調整できるようになっている。
【００２７】
次に、図３に示す単結晶育成炉を用いた単結晶引き上げ法による単結晶の製造方法の概略について説明する。まず、育成する結晶と同じ組成の単結晶又はその小片、あるいは焼結体等の多孔質体やガラス質体、粉末等をるつぼ２内に充填する。次いで、チャンバ１１内を所定窒素体積％及び酸素体積％の混合ガス雰囲気に調整する。次いで、コイル１に高周波電流を流して、るつぼ２内の各原料を誘導加熱して融解させて原料融液３を調製する。コイル１に流す電流を制御して融液３を所定温度に維持する。その後、引き上げ軸７を降下させて引き上げ軸７下端に取り付けた種結晶５を融液３の液面に浸漬し、引き上げ軸７を所定の回転数で回転させながら所定の引き上げ速度で引き上げて単結晶を成長させる。
【００２８】
次に、本実施の形態による単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と熱的中心とのズレの検出方法及びその調整方法について説明する。まず、種結晶５を融液３表面に鉛直上方から接触させた際に急速な析出や溶解が生じないように、融液３の温度を予め適正な値に調整しておく。また、実際の結晶育成でも行われるネッキングという種結晶３から析出した部分の径を種結晶３よりも細くする操作を行っておいてもよい。
次に、種結晶５の回転により融液３が攪拌されて融液３表面の不均一な温度分布が緩和されないように種結晶３の回転を停止させる。また、酸化物単結晶の育成においては一般的ではないが、単結晶育成炉にるつぼ２の回転機構が具備されている場合には、同様の理由でるつぼ２の回転も静止させる。
【００２９】
次に、引き上げ軸７を降下させて種結晶５を鉛直上方から融液３表面に接触させる。種結晶５から徐々にズレ検出用単結晶４が成長するよう、融液３の温度を調整して、成長する単結晶の径を広げ所定の大きさになるまで育成する。育成したズレ検出用単結晶４の大きさは、輪郭形状が観察可能な程度であればよい。次に、析出した単結晶の形状が保たれるように速やかにズレ検出用単結晶４を融液３表面から離脱させる。
【００３０】
次に、ズレ検出用単結晶４の輪郭形状を観察して種結晶５の回転軸に対するズレ検出用単結晶４の重心のズレを判別する。ズレ検出用単結晶４の重心は、例えば、ズレ検出用単結晶４の種結晶５の回転軸に直交する断面の輪郭形状の幾何学的な重心として求められる。さらに、重心を輪郭形状の面積がほぼ最大となる断面で求めるようにしてもよい。あるいは、ズレ検出用単結晶４の重心は、ズレ検出用単結晶４を種結晶５の回転軸方向に見た輪郭形状の幾何学的な重心として求めることもできる。さらには、融液３表面から離脱したズレ検出用単結晶４が単結晶育成炉の観察窓から観察できる場合には、ズレ検出用単結晶４の輪郭形状を観察して目視によりあるいは撮像装置により撮像した画像からその重心を求めることもできる。
【００３１】
ズレ検出用単結晶４の輪郭形状の重心を求めたら、種結晶５の回転軸からの当該重心の距離と方向を測定する。種結晶５の回転軸と融液３表面の熱的中心とがずれていると、種結晶５を基点に成長する単結晶が、相対的に融液温度が低い熱的中心側に多く析出する。このため、種結晶５の回転軸と融液３表面の熱的中心とにズレがあると、ズレ検出用単結晶４の重心は、種結晶５の回転軸から外れて、概ね、種結晶５の回転軸と融液３表面の熱的中心とを結ぶ直線上であって種結晶５の回転軸と融液３表面の熱的中心の間に移動する。従って、ズレ検出用単結晶４の輪郭形状の重心の種結晶５の回転軸からの距離と方向を測定すれば、種結晶５の回転軸からの融液３表面の熱的中心のズレの概ねの方向及び存在範囲が検出できる。
【００３２】
種結晶５の回転軸からの重心の距離と方向の測定は、育成装置の温度が下がりきった時点で行ってもよいし、装置内部の温度が高いままズレ検出用単結晶４の析出した種結晶５だけを取り出して測定してもよい。また、上述のように融液３表面から離脱した種結晶５及びズレ検出用単結晶４の輪郭形状が結晶育成炉の観察窓から識別できれば、観察窓越しに測定を行ってもよい。このように、回転軸と熱的中心とのズレの検出にズレ検出用単結晶４の輪郭形状の重心を用いることで、成長異方性の高い酸化物単結晶等にも熱的な軸対称性の評価の適応が可能となる。
【００３３】
種結晶５の回転軸からの融液３表面の熱的中心のズレの概ねの方向及び存在範囲が検出できたら、ズレ検出用単結晶４の輪郭形状の重心が回転軸に近づくように、ヒータ、るつぼ、断熱材、育成中のガスの流れ等を調整する。理想的には当該重心が回転軸に一致するように調整することが望ましい。当該重心と回転軸とを一致させることができれば、回転軸と熱的中心とを一致させることができる。製造する単結晶の直径の大きさに関わらず、当該重心と回転軸との距離が２ｍｍ以下になるように調整すると、育成した単結晶は優れた結晶品質を得ることができる。当該重心と回転軸との距離を５ｍｍ以下に調整できれば、育成した単結晶の結晶品質を十分維持することができる。
【００３４】
検出結果から、例えば高周波誘導コイル１とるつぼ２の相対位置を調整することで、回転軸と熱的中心のズレを補正できると判断すれば、その場で両者の相対位置を適正化してその直後から結晶育成を開始できる。本実施の形態のズレ検出方法で使用する冶具は、実際の結晶育成に用いるのとできるだけ同一にするのが望ましい。さらに、検出精度を高めるために、結晶析出→輪郭形状評価→析出部溶解のサイクルを数回繰り返したり、サイクル間で種結晶の向きを変えて測定したりしてもよい。
【００３５】
以上説明したように本実施の形態のズレ検出方法及びその調整方法によれば、実際の単結晶育成用の種結晶を用いるので、複数の種結晶を融液表面に接触させて熱的中心を求める方法のような、複数の種結晶を保持する検知用冶具自体の熱的要因が融液表面の熱的中心近傍の温度分布に影響を与えてしまうこともなく、測定時の状態が実際の結晶育成時の状態と異なってしまうことはない。
【００３６】
また、ズレ検出用単結晶４の輪郭形状の重心を検出するようにしたので、結晶の外周と種結晶の中心との距離の最大値と最小値の比を求める方法のように結晶の成長異方性の影響を受けることがない。また、回転軸と熱的中心とのズレの大きさの程度だけでなく、回転軸に対する熱的中心のズレの方向を求めることも可能である。従って、ズレの調整を短時間で容易に正確に行うことができる。
【００３７】
以下、本実施の形態による単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と熱的中心とのズレの検出方法及びその調整方法、並びに単結晶の製造方法について実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
Ｃａ、Ｎｂ及びＧａの組成比が、モル比でＣａ：Ｎｂ：Ｇａ＝３８：２１：４１となるように、各原料ＣａＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5及びＧａ2Ｏ3を合計約８０００ｇ秤量配合し、原料１を用意した。内径１４５ｍｍ、高さ１５０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍのイリジウム製るつぼ２内に原料１を充填し、発振周波数１８ｋＨｚの高周波加熱式の単結晶育成炉に設置し、窒素及び酸素の体積比が９８：２の混合ガス雰囲気下で約１４５０℃に加熱して融解し、原料融液３を調製した。
【００３８】
次いで、引き上げ軸７を降下させて、長軸方向が＜１１１＞で５ｍｍ角の柱状の原料１と同組成の種結晶５を融液３表面に垂直に浸漬し、引き上げ軸７を所定の回転数で回転させながら速度０．５ｍｍ／ｈｒで引き上げ、種結晶５から結晶が急に析出したり、反対に種結晶５が融解したりしないように、融液３の温度を調整した。
【００３９】
融液３の温度が適正であることを確認した後、種結晶５の回転を止めて、融液３の温度を徐々に下げていき、種結晶５から結晶が成長する操作を開始した。冷却開始後、約３０分経過して種結晶から結晶が成長してきたが、一方向に偏って結晶が成長しているのが、育成観察用の窓から確認できた。
【００４０】
冷却開始後、約２時間経過した時点で、種結晶５を融液３から引き離して回収して、ズレ検出用のカルシウム・ニオビウム・ガリウム・ガーネット（ＣＮＧＧ）単結晶４を得た。図４は、ズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示している。図４では、４つの頂部が上下左右にある四角形の種結晶５を右側からピンセットで摘んだ状態を示している。図４に示すようにピンセットで摘まれた種結晶５に析出したズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４は上方より下方に大きく偏った輪郭形状をしている。
【００４１】
ズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５の回転軸方向に見た輪郭形状の幾何学的な重心を求めると種結晶５の回転軸から下方に約９ｍｍの位置であった。るつぼ２及び耐火物構造体９等に変更を施さずに単結晶の育成を繰り返したところ図５に示すような結晶品質の低下したＣＮＧＧ単結晶が育成された。図５は、ＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示している。図５に示すようにＣＮＧＧ単結晶４は上方より下方に大きく偏った輪郭形状をしていると共に、成長稜が樹枝状に分岐して、結晶肩部から多結晶化してしまう現象が６回の育成中、６回全てに現れた。
【００４２】
（実施例２）
実施例１の結果を基に、イリジウム製るつぼ２をより変形の少ないものに交換し、実施例１で観られた種結晶５から結晶４が偏って成長した方向の断熱性を上げるように耐火物構造体９の配置を変更して実施例１と同様の測定を行った。
【００４３】
冷却開始後、約３０分経過して種結晶５から結晶が成長してきたが、＜１１１＞を長手方向にとった種結晶５を用いたことによる１２０°毎の三回対称の成長異方性は観られるものの、軸対称性を崩す偏りは生じてない。冷却開始後、約２時間経過した時点で種結晶５を融液３から引き離して回収したところ、図６に示すようなズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４が育成された。図６は、ズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示している。図６に示すようにズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４は幾分偏った輪郭形状をしているが、種結晶５の回転軸方向に見た輪郭形状の幾何学的な重心を求めると種結晶５の回転軸から上方に約１ｍｍの位置であった。
【００４４】
るつぼ２及び耐火物構造体９等をこの状態にして単結晶の育成を繰り返したところ、図７に示すような優れた結晶品質のＣＮＧＧ単結晶が育成された。図７は、ＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示している。図７に示すように、育成されたＣＮＧＧ単結晶４は、成長稜が樹枝状に分岐して結晶肩部から多結晶化してしまう現象は抑制され、６回育成中６回とも割れや多結晶化の生じない結晶が得られた。
【００４５】
本発明は上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、回転軸に直交する面内で成長異方性を有する酸化物単結晶を例に説明したが、成長異方性のない例えばシリコン単結晶等の単結晶引き上げ法における種結晶の回転軸と融液表面の熱的中心とのズレの検出方法及び調整方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】酸化物単結晶の一例としてガーネット単結晶を種結晶側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示す図である。
【図２】酸化物単結晶の他の例としてランガサイト単結晶を種結晶側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態で用いる単結晶育成炉を鉛直方向に切断した断面の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による実施例１におけるズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による実施例１におけるＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による実施例２におけるズレ検出用ＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態による実施例２におけるＣＮＧＧ単結晶４を種結晶５側上方から回転軸に沿う方向に観察した輪郭形状を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  高周波誘導コイル
２  金属製るつぼ
３  原料融液
４  単結晶
５  種結晶
６  断熱材
７  引き上げ軸
８  耐火物ハウジング
８ａ、９ａ  頂部壁
９  耐火物構造体
８ｂ、９ｂ  開口
１０  空間
１１  チャンバ
【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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