(57)【要約】      （修正有）【課題】チョクラルスキー法でのフッ化金属単結晶体の引き上げに際して、その引き上げ中の熱衝撃による割れや、原料溶融液表面の凍結などを防止し、長尺の単結晶体を安定的に製造する。【解決手段】坩堝を外坩堝２と内坩堝４とからなる二重構造坩堝とし、二重構造坩堝における内坩堝４上に、引き上げられた単結晶体１５の肩部が最終的に到達する付近までの高さを有する断熱材製の筒状部材１８を、内坩堝４の上端部１９との間に空隙を有さないように接触した状態で配置する。筒状部材１８が外部からの輻射熱を防止し、かつ、筒状部材１８が断熱材により構成されているため、坩堝自体を背の高いものとした場合に問題となる上部坩堝壁からの放熱が大幅に減少し、放熱を原因とする原料溶融液の凍結を防ぐことができる。【選択図】図３
2007326730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法でフッ化金属単結晶体を製造するための単結晶引き上げ装置であって、該引き上げ装置における坩堝は、外坩堝と内坩堝からなる二重構造坩堝であり、該二重構造坩堝における内坩堝上には、断熱材製の筒状部材が、該内坩堝の上端部との間に空隙を有さないように接触した状態で配置されていることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項２】
二重構造坩堝における内坩堝下方には、該内坩堝の内空部と外坩堝の内空部とを連通する連通孔が設けられており、さらに、フッ化金属単結晶体を引き上げることによって内坩堝中から減少する量に相当する量の原料溶融液を、該連通孔を通じて外坩堝内空部から内坩堝内空部へと補給して該内坩堝中の原料溶融液量を一定量にできるように、外坩堝を上昇させることが可能である請求項１記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項３】
環状部材を構成する断熱材の熱伝導率が、内坩堝を構成する材料の熱伝導率の１／５以下である請求項１又は２記載の単結晶引き上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化リチウムバリウム等のフッ化金属単結晶体をチョクラルスキー法で製造するための単結晶引き上げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ化カルシウム等のフッ化金属の単結晶体は、広範囲の波長帯域にわたって高い透過率を有し、低分散で化学的安定性にも優れることから、紫外波長または真空紫外波長のレーザを用いた各種機器、カメラ、ＣＶＤ装置等のレンズ、窓材等の光学材料として需要が広がってきている。とりわけ、フッ化カルシウム単結晶体は、光リソグラフィー技術において次世代の短波長光源として開発が進められているＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）やＦ２レーザ（１５７ｎｍ）での光源の窓材、光源系レンズ、投影系レンズとして期待が寄せられている。
【０００３】
従来、こうしたフッ化金属の単結晶体は、坩堝降下法（ブリッジマン法）や単結晶引き上げ法（チョクラルスキー法）により製造するのが一般的である。ここで、坩堝降下法とは、坩堝中の単結晶製造原料の溶融液を、坩堝ごと徐々に下降させながら冷却することにより、坩堝中に単結晶を成長させる方法である。一方、単結晶引き上げ法とは、坩堝中の単結晶製造原料の溶融液面に、目的とする単結晶からなる種結晶を接触させ、次いで、その種結晶を坩堝の加熱域から徐々に引き上げて冷却することにより、該種結晶の下方に単結晶を成長させる方法である。
【０００４】
なかでもチョクラルスキー法は、製造される単結晶体は坩堝壁に接触することなく育成できる（成長する）ため、多結晶化してしまう可能性が低く、また大型で歪の少ない単結晶体を効率よく製造することができる優れた方法である（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
このようなチョクラルスキー法においては、溶融液の深さが深いと、不規則な対流が生じやすく、この不規則対流のために結晶成長界面が不安定化し、これによりスキャッタリングセンター（ＳＣ）と呼ばれる光の散乱点が、結晶中に多数生じるという問題点がある。本発明者らは、フッ化金属単結晶の育成に際して、溶融液深さを浅い状態（引き上げる単結晶体の直胴部直径の０．６５倍以下）で行うことにより、このＳＣの発生を大幅に抑制できることを見出した。そしてさらに、第１図に示すような、坩堝が外坩堝と内坩堝からなる二重構造坩堝であり、該二重構造坩堝における内坩堝下方には、該内坩堝の内空部と外坩堝の内空部とを連通する連通孔が設けられており、さらに、フッ化金属単結晶体を引き上げることによって内坩堝中から減少する量に相当する量の原料溶融液を、該連通孔を通じて内坩堝に補給できるように、外坩堝を連続的に上昇させることが可能な単結晶引き上げ装置を用いれば、長い（長尺の）結晶体を引き上げる場合でも、そのような浅い状態を結晶成長開始から終了まで保てることを見出し、該技術を既に提案している（特願２００５−３６７４８１）。
【０００６】
一方、上記の通り、チョクラルスキー法で単結晶体を育成する場合には、坩堝中の原料溶融液から単結晶体が徐々に引き上げられる。従って、育成が進むにつれ、結晶体の上部もまた炉内の上方に位置するようになる。通常、単結晶引き上げ炉（チョクラルスキー炉；以下ＣＺ炉）では、育成界面（溶融液面）とその上方とでは温度環境が異なるため、引き上げられた結晶体においても、育成直後から徐々に異なる温度環境にさらされ、極端な場合には熱衝撃にさらされて様々なトラブルを生じる場合がある。
【０００７】
このような熱衝撃を避けるために、坩堝の側壁面の高さを高くし、単結晶体の育成を実質的に全て坩堝内で行う技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
また、フッ化物単結晶体の育成に際して、育成中の結晶表面からの結晶構成成分の揮発を防ぐ目的で、坩堝上部に結晶を覆う部材を設ける技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１８２５８８号公報
【特許文献２】特開２００５−０２９４５５号公報
【特許文献３】特開２００３−１１２９９８号公報
【特許文献４】特開平３−２８５８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、上述した二重構造坩堝において、内坩堝の側壁を高くすると、結晶引き上げ中に、該内坩堝側壁近傍の原料溶融液表面が凍結してしまうという問題が発生することが分かった。
【００１１】
このような現象が起きた場合には、所定の長さの単結晶体が引き上がる前に結晶育成を中止しなければならず、生産性の点で著しい問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らの検討によれば、前述のような二重構造坩堝においては、坩堝内の原料（１）は、外坩堝（２）の外に配置されたヒーター（３）によって加熱されて溶融液となる。そのため、内坩堝（４）としては、白金等の金属や高密度黒鉛の焼結体のような熱伝導性の良好な材質のものを用いないと、外坩堝中の原料は溶融しても、内坩堝内の原料が十分に溶融しない。
【００１３】
このような熱伝導性の良好な材質で作られた内坩堝（４）の側壁を高くすると、図２に示すように、該内坩堝の側壁が放熱板の如く作用する。そのため、原料溶融液（１）表面のうち、内坩堝（４）の側壁近傍は他の部分に比して冷却されることになる。ブリッジマン法と異なり、チョクラルスキー法においては、原料溶融液の表面方向から結晶を引き上げる手法であるため、該表面部は引き上げる結晶の結晶化温度（融点）とほぼ同じ温度に制御する。従って、わずかに温度が低下しても、表面が凍結（結晶化）してしまうものであると推測される。
【００１４】
上記知見に基づいて本発明者らは検討を行い、その結果、二重構造坩堝においては、引き上げ前の原料溶融液が多量に存在する段階においても、外坩堝を降下させておくことにより、内坩堝中には少量の原料溶融液しか存在させる必要がなく、よって、内坩堝の上の方は溶融液を保持する必要がなく、さらに該上方部分は、外坩堝からの熱を内坩堝に伝える熱伝導性の高い材質である必要性は無いことに気づき、さらに検討を進めた結果、本発明を完成した。
【００１５】
即ち本発明は、チョクラルスキー法でフッ化金属単結晶体を製造するための単結晶引き上げ装置であって、該引き上げ装置における坩堝は、外坩堝と内坩堝からなる二重構造坩堝であり、該二重構造坩堝における内坩堝上には、断熱材製の筒状部材が、該内坩堝の上端部との間に空隙を有さないように接触した状態で配置されていることを特徴とする単結晶引き上げ装置である。
【００１６】
また他の発明は、二重構造坩堝における内坩堝下方には、該内坩堝の内空部と外坩堝の内空部とを連通する連通孔が設けられており、さらに、フッ化金属単結晶体を引き上げることによって内坩堝中から減少する量に相当する量の原料溶融液を、該連通孔を通じて外坩堝内空部から内坩堝内空部へと補給して該内坩堝中の原料溶融液量を一定量にできるように、外坩堝を連続的に上昇させることが可能である上記単結晶引き上げ装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＳＣの少ない長尺の単結晶体を、安定的に製造することが容易となる。さらに本発明は、二重構造坩堝における内坩堝上に断熱材製の筒状部材を配置するだけの極めて簡単な手法であり、例えば、放熱を抑えるため、内坩堝上方部をも加熱するように、炉内上部にもヒーターを設けるなどの方法に比べて遥かに経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の単結晶引き上げ炉は、坩堝部分が二重構造坩堝であり、さらに後述するように該二重構造坩堝における内坩堝上に、断熱材製の筒状部材が配置されている点を除けば、従来公知の単結晶引き上げ装置（チョクラルスキー炉）、特にフッ化金属単結晶の引き上げ装置と特に変わるところはない。
【００１９】
以下では、このような本発明の単結晶引き上げ装置の代表的な態様を、図面を参照して説明する。
【００２０】
図３は、本発明の単結晶引き上げ装置の一態様における断面模式図である。図３に示す単結晶体引上げ装置では、チャンバー(５)内において、回転可能な支持軸(６)に支えられた受け台（７）上に、後述するような機能を備えた外坩堝(２)と内坩堝(４)とからなる二重構造坩堝(８)が載置されており、その各々の坩堝の内部には、フッ化金属原料の溶融液(１)が収容される。そして、該外坩堝(２)の周囲には、加熱ヒーター(３)が設けられ、さらに、加熱ヒーター(３)を環囲して断熱材壁(９)が設けられている。断熱材壁(９)は、二重構造坩堝(８)の上方及び下方にも設けられている。
【００２１】
加熱ヒーター（３）の高さは、坩堝中の原料フッ化金属を溶融できる程度であればよく、通常は内坩堝（４）の上端の高さと同程度か、これを少し上回る程度の高さであればよい。一方、下端は、引き上げ前の原料溶融に際して、外坩堝（２）を降下させた状態で、該外坩堝(２)の下端から上端までを環囲する程度に長くすればよい。また、底部ヒーター（図示しない）を設けることも好ましい。
【００２２】
図３においては、加熱ヒーター(３)と外坩堝(２)の外壁面との間には、ヒーターからの輻射熱を均一化する目的で、隔離壁(１０)が周設されている。そして、該加熱ヒーター(３)の熱が上方に逃失するのが防止するために、隔離壁(１０)の上端を、加熱ヒーター(３)の上端よりも高くし、該上端と断熱材壁(９)との間に、隔離壁(１０)と断熱材壁(９)との間隙を閉塞するリッド材(１１)を横架し、この間隙を閉塞させるのが好ましい。
【００２３】
内坩堝(４)の中心軸上には、先端に種結晶体(１２)の保持具(１３)が取り付けられた回転可能な単結晶引上げ軸(１４)が吊設されている。この種結晶体(１２)は、内坩堝(４)内のフッ化金属原料の溶融液(１)に下端面が接触された後に徐々に引上げられ、下方に単結晶体(１５)が成長する。
【００２４】
内坩堝（４）の下方には、外坩堝（２）の内空部と連通している連通孔（１６）が設けられており、フッ化金属単結晶体を引き上げることによって内坩堝中から減少する量に相当する量の原料溶融液（１）が内坩堝（４）中に供給されるように外坩堝（２）を上昇させる。該内坩堝（４）は、リッド材等に固定されており、よって外坩堝（２）を上昇させても位置が変化しないようにされている（固定のための部材は図示しない）。これにより、上記のように外坩堝（２）を上昇させれば、原料溶融液面の位置（即ち、結晶成長面の位置）及び原料溶融液の内坩堝中における深さを一定とできる。
【００２５】
また内坩堝（４）の外壁と外坩堝（２）の内壁とにより形成される開口部には、溶融液表面より若干上になる位置に、該開口部を閉塞する閉塞部材（１７）が内坩堝に固定して設けられ、該開口部からの原料の揮発及び原料溶融液（１）中へのゴミなどの落下を防止している。
【００２６】
当該内坩堝（４）及び外坩堝（２）の大きさは、該装置を用いて引き上げる（製造する）単結晶体の大きさに応じて適宜決定される。代表的には、内坩堝（４）の口径が、製造する単結晶体（１５）の直胴部直径の１．１〜２．５倍、内坩堝深さが０．６５〜２倍程度である。また外坩堝（２）の口径は、内坩堝の側壁外面と外坩堝の側壁内面との間隔が、外坩堝口径の１／８〜１／４程度になる直径であり、その深さが内坩堝深さの１．３〜３倍程度である。
【００２７】
上記内坩堝（４）及び外坩堝（２）は、黒鉛やダイヤモンド等の炭素系材料や白金、白金−ロジウム合金、イリジウム等の高融点金属で製作される。原料フッ化金属の溶融温度において安定であり、フッ化金属を汚染する可能性がほとんどなく、さらには安価な点で、黒鉛系の材料で作製することが特に好ましい。
【００２８】
結晶引き上げ中は、ヒーター（３）により加熱された外坩堝（２）中の原料溶融液からの熱が、内坩堝（４）の低壁及び側壁を通して伝わることにより、該内坩堝（４）の原料の溶融状態が維持される。従って、該内坩堝（４）は、熱伝導性が良好であることが好ましく、５０Ｗ・m−１・Ｋ−１以上の熱伝導率を有する材料で作られていることが好ましく、７０Ｗ・m−１・Ｋ−１以上の熱伝導率を有する材料で作製されていることがより好ましい。このような理由から、炭素系材料の中でも、高密度黒鉛（特に等方性高密度黒鉛）の焼結体、及び該焼結体の表面を硝子状に処理したものや炭化珪素蒸着処理したものが好ましい。このような高密度黒鉛焼結体の熱伝導率は、通常は５０〜２５０Ｗ・m−１・Ｋ−１程度であり、一般には熱伝導率の異方性は有さない。
【００２９】
前記支持軸(６)の下端は、チャンバー(５)の底壁を貫通してチャンバー外へ伸びており、図示はしていないが冷却器と接した後、坩堝を回転及び降昇させるための機構に接続されている。
【００３０】
本発明の特徴は、上記のような基本構造を有する単結晶引き上げ装置において、二重構造坩堝における内坩堝上に、断熱材製の筒状部材が、該内坩堝の上端部との間に空隙を有さないように接触した状態で配置されている点にある。
【００３１】
即ち、前述の通り、内坩堝（４）の側壁上端（１９）を、フッ化金属単結晶体（１５）が引上げられた場合の最上部よりも高い位置となるようにして熱衝撃を緩和しようとした場合、図２ａに示すように、該側壁を伝わって熱が逃げてしまうため、図中に凍結ゾーンとして記載した、原料溶融液の該側壁に近い部分が冷却されて凍結する場合がある。
【００３２】
それに対して本発明においては、内坩堝（４）の側壁ではなく、断熱性の筒状部材（１８）により熱衝撃緩和用の壁を構成するため、該筒状部材（１８）を伝わる熱量は極めて小さくなり、よって、放熱も内坩堝上端（１９）近傍からの極少量に限られる（図２ｂ）。これにより、引き上げ進行に伴う熱衝撃を緩和できると共に、原料溶融液表面の凍結を防ぐことが同時に可能となる。
【００３３】
当該筒状部材（１８）は、内坩堝の上端部（１９）との間に空隙を有さないように接触した状態で配置されている必要がある。空隙を有している場合には、外部からの輻射熱が筒状部材（１８）内のフッ化金属単結晶（１５）まで到達して熱衝撃を与えるなどし、筒状部材（１８）を配置した効果が大幅に減じてしまう。この理由から明らかなように、筒状部材が接触しているのは、内坩堝の上端部（１９）であれば、上端面である必要はなく、例えば、図４ａに示したように上端部の側壁面であったり、図４bに示したように、上端面の一部と側壁面であったりしてもかまわない。
【００３４】
一方、図５ａやｂ等に示すような内坩堝の上端部（１９）と筒状部材（１８）との間に空隙を有する構造であると以下のような問題を生じる。即ち、該空隙を通してフッ化金属単結晶に到達する輻射熱は、他の部位（例えば、内坩堝内壁）からの輻射熱とは大幅に異なるため、単結晶が該輻射熱のあたる位置まで引上げられた際に、非連続的な温度環境下におかれることになり、これによる熱衝撃などによって種々のトラブルを生じやすい。
【００３５】
輻射熱を、連続性を有したものとするという観点から、図２ｂや図３に示すように、環状部材（１８）の内壁と、内坩堝の上端部（１９）の内壁とは、段差（例えば図４ａ）や窪み（例えば図４ｂ）などを有さず、滑らかな連続面を形成していることが好ましい。同様の理由で、該環状部材（１８）は、結晶を最後まで引き上げた際の肩部（種結晶から直胴部に向かって拡径していく部分）の位置と同程度の高さか、それよりも若干高い位置まで環囲していることが好ましい。
【００３６】
通常、内坩堝（４）の上端部の形状は円形であるため、環状部材（１８）の水平断面形状も円形となる。該環状部材（１８）の直径は、内坩堝（４）と接触する最下端付近では内坩堝（４）の上端部径とほぼ同じとなるが、上に向うにつれて縮径しても拡径してもよいし同径のままでもよい。拡径するか同径のままであることが好ましく、筒状部材（１８）の加工の容易性を考慮すると同径のままであることがより好ましい。
【００３７】
また、環状部材（１８）は、その下端から上端までが単一の部材で構成されていても良いが、炉内に配置する際の作業性の点で、図３に示すように、複数に分割されたものを積み重ねる構造にすることも好ましい。このような構造とした場合には、引き上げる結晶の長さに応じて、積み重ねる段数を変化させることが可能となる。なお図３においては、筒状部材が多段に積み重ねられている状態を判り易くするために、接続部に空隙が存在するかの如き白線を描いているが、通常は、下層の環状部材の上端と、上層の環状部材の下端には空隙を生じないように積み重ねる。
【００３８】
本発明において、内坩堝（４）の容積と、環状部材（１８）によって形成される空間の容積の割合は特に限定されるものではないが、内坩堝中の溶融液深さを浅くしてＳＣの発生を抑制しつつ、内坩堝の側壁からの放熱を抑制し、かつ長尺の単結晶体を引上げるという観点から、内坩堝（４）と環状部材（１８）とによって形成される空間の容積のうち、内坩堝分の容積が５０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましく、３３％以下であることがさらに好ましく、２５％以下であることが特に好ましい。一方、下限としては、通常、５％以上、多くの場合には１０％以上であればよい。
【００３９】
本発明における環状部材（１８）を構成する断熱材は、その縦（上下）方向の熱伝導率が１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下である。好ましくは熱伝導率が５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下の断熱材、より好ましくは２Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下の断熱材、特に好ましくは０．１〜１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の断熱材を用いる（但し、高温側の温度が１０００℃のとき）。このような断熱材を用いることにより、当該筒状部材（１８）は、前記内坩堝の１／５以下、多くの場合に１／１０以下の熱伝導率を持つことになり、その分放熱を抑制することができる。特に好ましくは１／１００以下の熱伝導率を持つようにすることである。
【００４０】
一方、前述した本発明の作用機構から明らかなように、横（水平）方向の熱伝導率は特に限定されず、熱伝導性に優れる材料でも構わない。即ち、本発明における環状部材（１８）を構成する断熱材としては、その熱伝導性に異方性を有する材質のものを採用してもよい。通常、縦方向の熱伝導率が上記範囲にある断熱材の場合、その横方向の熱伝導率は０．１〜５００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１程度である。
【００４１】
本発明の筒状部材（１８）を構成する断熱材の素材は特に限定されないが、フッ化金属を汚染しがたく、また耐熱性に優れる点でカーボン系の断熱材が好ましい。当該カーボン系の断熱材をより具体的に例示すると、ＰＡＮ系あるいはピッチ系炭素繊維、多孔質カーボン等が挙げられ、これらを適当な形に成形すればよい。
【００４２】
続いて、上記のような本発明の単結晶引き上げ装置を用いてフッ化金属単結晶体を引き上げる方法について、以下に簡単に説明する。
【００４３】
本発明の単結晶引き上げ装置で引き上げるフッ化金属としては、結晶引上げ法により単結晶体を製造可能なものであれば特に制限されないが、具体的には、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化アルミニウム、フッ化バリウムリチウム、フッ化マグネシウムカリウム、フッ化アルミニウムリチウム、フッ化カルシウムストロンチウム、フッ化カリウムマグネシウム、フッ化ストロンチウムリチウム、フッ化セシウムカルシウム、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化ランタノイド類等の単結晶が挙げられる。
【００４４】
フッ化金属原料としては、可能な限り不純物が少ないものが好ましく、通常、フッ化亜鉛、フッ化鉛、四フッ化炭素等のスカベンジャー存在下に加熱溶融して酸化物や水分等の不純物の大部分を除去したフッ化金属原料を、単結晶引上げ炉内の坩堝中に投入する。
【００４５】
該坩堝内に投入したフッ化金属原料は、溶融させるに先立って減圧下で加熱処理を施してさらに吸着水分を除去することが好ましい。十分に加熱を行って吸着水分を除去した後、フッ化金属原料を溶融させる。
【００４６】
上記加熱及び溶融に際しては、原料を外坩堝（２）に投入することが好ましい。この場合、外坩堝（２）は下方に引き下げておき、内坩堝（４）の外壁と閉塞部材（１７）により形成される半密閉空間中で加熱、溶融することが好ましい。
【００４７】
原料が十分に溶融した後、外坩堝（２）を上昇させ、連通孔（１６）から内坩堝（２）の内部へ原料溶融液を流入させた後、該溶融液から単結晶を引上げる。
【００４８】
単結晶の引き上げの際の温度は、対象となるフッ化金属に応じて決定され、例えば、坩堝底部の測定温度において、フッ化カルシウムの場合は、１４４０℃以上、好適には１４４０〜１５２０℃の温度で実施することが好ましく、フッ化バリウムの場合は、１３００〜１４００℃の温度で実施することが好ましい。また、該温度への昇温速度は１０〜５００℃／時間であることが好ましい。
【００４９】
上記加熱による水分の除去及び引上げの実施は、残留する水分の影響をなくすため、スカベンジャーの存在下で実施することが好ましい。スカベンジャーとしては、原料フッ化金属と共に仕込まれるフッ化亜鉛、フッ化鉛、ポリ四フッ化エチレンなどの固体スカベンジャーや、チャンバー内に雰囲気として導入される四フッ化炭素、三フッ化炭素、六フッ化エタンなどの気体スカベンジャーが使用される。固体スカベンジャーを使用することが好ましく、その使用量は、原料フッ化金属１００重量部に対して０．００５〜５重量部が好適である。
【００５０】
引き上げ法に用いる種結晶は、フッ化金属の単結晶であり、種結晶の育成面は、製造するアズグロウン単結晶の結晶主成長面に応じて、〔１１１〕面、〔１００〕面等から適宜に採択すればよい。種結晶（１２）を原料溶融液面に接触させた後、０．１〜２０mm／ｈの速度で徐々に引き上げることにより単結晶体を成長させることができる。単結晶体（１５）が成長するにつれて、内坩堝（４）中の原料溶融液が消費されるが、外坩堝（２）を上昇させることにより、当該減少分に想到する量の原料溶融液を、連通孔（１６）を通して徐々に内坩堝中に供給することにより、溶融液表面、即ち結晶成長面の位置を一定とすることができる。
【００５１】
単結晶の育成中において、種結晶（１２）は、引き上げ軸（１４）を中心として回転させることが好ましく、回転速度は２〜２０回／分であることが好ましい。また、上記種結晶の回転に併せて坩堝も、該種結晶の回転方向と反対方向に同様の回転速度で回転させてもよい。
【００５２】
単結晶体を引き上げる高さは、その肩部下端（直胴部直前）が、筒状部材（１８）の上端とほぼ同じ高さか、それよりも若干低い高さまでであることが、本発明の効果を十分に得る点で好ましい。
【００５３】
このようにして所望の大きさの単結晶体（１５）を引き上げた後、炉内から取り出せる程度の温度まで降温する。降温速度としては、０．０１〜３℃／分が好ましく、以下に記す加工に際して、割れや欠けの発生し難いアズグロウン単結晶とするために、０．１〜０．５℃／分とすることがより好ましい。
【００５４】
このようにして単結晶体を引き上げた後、必要に応じて研磨・研削加工や熱処理加工を行って、最終製品とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、二重構造坩堝の概略図である。
【図２】図２は、従来技術と本発明との作用機構を対比する概念図である。
【図３】図３は、本発明の単結晶引き上げ装置の代表的態様を示す断面模式図である。
【図４】図４は、本発明の単結晶引き上げ装置における環状部材の設置方法の別態様を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明で規定する以外の設置方法で環状部材を設けた例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１．原料溶融液
２．外坩堝
３．ヒーター
４．内坩堝
５．チャンバー
６．支持軸
７．受け台
８．二重構造坩堝
９．断熱材壁
１０．隔離壁
１１．リッド材
１２．種結晶
１３．種結晶の保持具
１４．引き上げ軸
１５．フッ化金属単結晶体
１６．連通孔
１７．閉塞部材
１８．筒状部材
１９．内坩堝上端部
【図１】
2007326730.tif 000003
【図２】
2007326730.tif 000004
【図３】
2007326730.tif 000005
【図４】
2007326730.tif 000006
【図５】
2007326730.tif 000007