(57)【要約】【課題】ヒータの異常に起因する底付き現象の発生を抑制したサファイア単結晶の製造方法を提供する。【解決手段】サファイア単結晶製造装置にヒータを設置後、１回目にサファイア単結晶の育成のために、サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とからヒータ抵抗値である当初ヒータ抵抗値を算出しておき、  サファイア単結晶製造装置にヒータを設置後、２回目以降にサファイア単結晶を育成する際、サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とからヒータ抵抗値を算出し、ヒータ抵抗値が、当初ヒータ抵抗値より１．５％以上低い場合にヒータに異常があると判断するサファイア単結晶の製造方法を提供する。【選択図】図１
2016193807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗加熱方式によるヒータを備えた引上げ法によるサファイア単結晶製造装置を用いたサファイア単結晶の製造方法であって、
前記サファイア単結晶製造装置に前記ヒータを設置後、１回目にサファイア単結晶の育成のために前記サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とからヒータ抵抗値である当初ヒータ抵抗値を算出しておき、
前記サファイア単結晶製造装置に前記ヒータを設置後、２回目以降にサファイア単結晶を育成する際、前記サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とからヒータ抵抗値を算出し、前記ヒータ抵抗値が、前記当初ヒータ抵抗値より１．５％以上低い場合に前記ヒータに異常があると判断するサファイア単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記サファイア単結晶製造装置に前記ヒータを設置後、２回目以降にサファイア単結晶を育成する際、
前記ヒータに異常であると判断された場合に、サファイア単結晶の育成を中止、または、前記ヒータ抵抗値と前記当初ヒータ抵抗値との差が、前記当初ヒータ抵抗値の１．５％未満になるまでシーディングの実施を延期する請求項１に記載のサファイア単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア単結晶は発光ダイオード（ＬＥＤ）の基板材料として用いられ、近年の省エネルギーの要求から発光ダイオードの需要に伴って、サファイア単結晶基板の需要が伸びている。
【０００３】
サファイア単結晶の製造方法としては、ベルヌーイ法、ＥＦＧ法（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ  Ｇｒｏｗｔｈ法）、カイロポーラス法（ＫＹ法）、引上げ法（チョクラルスキー法、Ｃｚ法）などが挙げられる。
【０００４】
中でも引上げ法は、他の方法に比べ品質の良い結晶を得やすく、大型の単結晶を安価に製造できる方法として期待され、研究が進められてきた（例えば特許文献１、２を参照）。
【０００５】
引上げ法では、坩堝内に充填したサファイア単結晶の原料を融解して原料融液とし、種結晶を原料融液に接触させるシーディングを行った後に、種結晶を回転させながら、徐々に引上げることでサファイア単結晶を育成することができる。
【０００６】
上述の様に引上げ法によりサファイア単結晶を育成する場合、サファイア単結晶の原料を融解して原料融液を調製する必要があるが、坩堝に充填したサファイア単結晶の原料を加熱する方法としては、従来から高周波加熱方式や抵抗加熱方式が用いられている。
【０００７】
高周波加熱方式は、坩堝自体を発熱させるため、坩堝の直径方向の温度勾配が大きくなり、製造される結晶の直径が坩堝直径の５０％程度に止まってしまう欠点がある。そのため、大型結晶を製造するためには装置サイズを大きくする必要があり、製造コストが高くなる。また、結晶成長中の温度勾配が大きいため、結晶内に温度差に起因した歪が入り、加工時にクラックが生じるので、加工前に熱処理を行い、歪を除去する必要がある。そのため、高周波加熱方式を用いた場合、大型サファイア単結晶を低コストで製造することが困難である。
【０００８】
一方、抵抗加熱方式は、坩堝周囲に配置したヒータが発熱し、坩堝周囲の雰囲気が加熱されるため、高周波加熱方式と比べ坩堝内の温度勾配が小さい特徴があり、結晶内に温度差に起因した歪が入りにくいので、大型サファイア単結晶を安価に製造することに適している。このため、大型のサファイア単結晶を引上げ法により製造する場合には抵抗加熱方式による加熱が行われてきた。
【０００９】
ところで、引上げ法によりサファイア単結晶を育成する場合、原料融液に種結晶を接触させるシーディングを実施する際や、シーディングを実施後の原料融液の温度の制御が重要である。これは、温度制御を誤ると急激にサファイア単結晶の育成が進み、育成しているサファイア単結晶が坩堝の底部に接触、及び固着する底付き現象等の現象が生じる場合があるためである。
【００１０】
しかし、サファイアの融点は２０５０℃と高温である。このため、原料融液表面の温度を放射温度計で計測しようとしても、原料融液表面に生じたスポークパターンによって、計測値が変動し、安定した計測を行うことは困難である。
【００１１】
また、放射温度計を用いた他の温度測定方法として、スポークパターンの影響を避けるため、ヒータの外側に配置された断熱材に小さな穴を開け、ヒータのスリット等の隙間を通して出てくる放射光で坩堝の側面側の温度を計測することも考えられる。しかしながら、断熱材の内側と外側の温度差による膨張差によって、計測用に開けた穴が変形していまい、放射光が出てこず、計測することは困難である。
【００１２】
これらの理由から、主にオペレータの経験と知見を基にヒータに供給する電力により、原料融液の温度を制御してサファイア単結晶の製造がなされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１３−０４９６０７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６２６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、サファイア単結晶の成長中は、原料に含まれるアルミニウムの蒸気や、坩堝材の金属化合物等が炉内に飛散しており、サファイア単結晶育成の終了後の冷却中に蒸発していたアルミニウムや、金属化合物等がヒータ表面に付着する。ヒータ表面に付着した金属化合物等の汚れは、部分的に抵抗値を下げるため、次に同じ炉でサファイア単結晶を育成するときにヒータの発熱にむらを生じさせ、炉内温度分布を変動させる要因となる。
【００１５】
金属化合物等の汚れの付着の程度が少ない場合には、例えば原料を加熱するための昇温工程等で再度蒸発し、シーディング工程を開始する前にはヒータの発熱のむらを低減、除去することができる。ところが、ヒータ表面に付着した金属化合物等の汚れの程度によっては、加熱する過程で十分に蒸発させることができず、シーディング時にもヒータの発熱むらが残る場合があった。
【００１６】
そして、上述の様に、正確な温度の測定は困難であることから、原料融液の温度はオペレータの経験等に基づき、主にヒータに供給する電力により制御している。このため、サファイア単結晶育成の開始後にヒータの異常を検出することは困難であり、シーディングを行うためヒータに供給する電力を低下させた際等に原料融液の温度が想定を超えて低下し、結晶が急成長し、底付き現象を生じる場合があった。
【００１７】
そこで、本発明の一側面では、上記従来技術が有する問題に鑑み、ヒータの異常に起因する底付き現象の発生を抑制したサファイア単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、抵抗加熱方式によるヒータを備えた引上げ法によるサファイア単結晶製造装置を用いたサファイア単結晶の製造方法であって、
前記サファイア単結晶製造装置に前記ヒータを設置後、１回目にサファイア単結晶の育成のために前記サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とからヒータ抵抗値である当初ヒータ抵抗値を算出しておき、
前記サファイア単結晶製造装置に前記ヒータを設置後、２回目以降にサファイア単結晶を育成する際、前記サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とからヒータ抵抗値を算出し、前記ヒータ抵抗値が、前記当初ヒータ抵抗値より１．５％以上低い場合に前記ヒータに異常があると判断するサファイア単結晶の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、ヒータの異常に起因する底付き現象の発生を抑制したサファイア単結晶の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】サファイア単結晶製造装置の説明図。
【図２】実施例１、比較例１におけるサファイア単結晶の製造回数に対するヒータ抵抗値の変化。
【図３】実施例２、比較例２におけるサファイア単結晶の製造回数に対するヒータ抵抗値の変化。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
【００２２】
本実施形態のサファイア単結晶の製造方法の一構成例について以下に説明する。
【００２３】
ここでまず、本実施形態のサファイア単結晶製造方法において、サファイア単結晶を製造する際に好適に用いることができる、サファイア単結晶製造装置の一構成例について図１を用いて説明する。
【００２４】
図１はサファイア単結晶製造装置１０の坩堝の中心軸を通る断面での断面図を模式的に示したものである。
【００２５】
チャンバー１１の上部には引上げ軸１２が設けられており、引上げ軸１２の先端部には、種結晶１３が取り付けられるように構成されている。
【００２６】
チャンバー１１の内部には、坩堝１４を配置することができ、坩堝１４は坩堝支持台１５により支持される。また、坩堝１４を囲むように側面ヒータ１７、及び底面ヒータ１８が設置されている。なお、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８としては抵抗加熱方式のヒータを用いることができ、各ヒータの電気配線路には、それぞれ電圧検出器１９、２０と電流検出器２１、２２とを配置することができる。
【００２７】
そして、チャンバー１１の内表面に沿って、坩堝１４を囲むように断熱材２３が配置されている。
【００２８】
チャンバー１１内の温度測定手段としては、例えばチャンバー１１の側面にモニター用熱電対２４、２５、２６を配置することができる。モニター用熱電対２４、２５、２６の測定可能な上限温度は特に限定されるものではないが、図１に示したサファイア単結晶製造装置１０では、断熱材２３の裏面側に配置されているため、例えば１５００℃まで計測可能な熱電対を用いることができる。
【００２９】
また、坩堝１４内の原料融液１６や種結晶１３の表面状態を観察するための観察窓２７を設けておくこともできる。
【００３０】
次に、サファイア単結晶の製造手順の構成例を説明する。
（準備工程）
まず、坩堝１４内に酸化アルミニウム原料を所定の重量まで充填し、坩堝支持台１５の上に載せ、引上げ軸１２に種結晶１３を取り付ける。
（昇温工程）
昇温工程では、坩堝１４内に充填した酸化アルミニウム原料が溶融する温度まで昇温し、原料融液を調製できる。
【００３１】
チャンバー１１の図示しない開口部を閉じた後、側面ヒータ１７と底面ヒータ１８の電源を入れ、坩堝１４内の酸化アルミニウム原料が融解する直前の電力まで徐々に昇温する（なお、以下、側面ヒータ１７と底面ヒータ１８とをあわせて示す場合には、単に「ヒータ」とも記載する）。この際、坩堝１４内の酸化アルミニウム原料が融解する直前の温度まで昇温後に電力供給量を数時間保持して、側面ヒータ１７や、底面ヒータ１８に付着した水分や金属汚染物を蒸発させることが好ましい。
【００３２】
室温から酸化アルミニウム原料が融解する直前の温度まで昇温する際の、チャンバー１１内の雰囲気については特に限定されるものではないが、例えば真空雰囲気とすることが好ましい。これは、チャンバー１１内に付着しており、加熱する過程で気化した物質をチャンバー１１外に除去することが好ましいからである。このため、例えばチャンバー１１の開口部を閉じた後、チャンバー１１内の真空引きを開始し、真空引き開始後、３０分から１時間経過してチャンバー１１内が十分な真空度となった後に昇温を開始し、昇温後も真空引きを継続することが好ましい。
【００３３】
次いで、酸化アルミニウム原料が融解する電力までヒータへの電力供給量を徐々に上げた後、酸化アルミニウム原料が融解するまでヒータへの電力供給量を保持することができる。
【００３４】
そして、坩堝１４内に充填した酸化アルミニウム原料が融解した場合、酸化アルミニウム原料の昇温が止まり、温度が一定になる。このため、モニター用熱電対２４、２５、２６が検出する温度が一定になった場合、すなわちモニター用熱電対２４、２５、２６の温度信号が安定した場合に、酸化アルミニウム原料の融解を確認することができる。
【００３５】
酸化アルミニウム原料が融解する直前の温度まで昇温した後の雰囲気についても特に限定されるものではない。ただし、例えば温度を十分に昇温した後、真空雰囲気とすると、坩堝１４等の構成材料が昇華し、飛散する恐れがある。このため、坩堝１４内のアルミナ原料が融解する直前の温度よりも高温では、チャンバー１１内に不活性ガスを供給することが好ましい。供給する不活性ガスとしては特に限定されるものではないが、例えば、アルゴンガス等を好適に用いることができる。また、チャンバー１１内に不活性ガスを供給する場合に、その圧力は特に限定されないが、例えばチャンバー１１内が大気圧になるまで供給し、大気圧に到達後、不活性ガスを流した状態を継続することができる。
（シーディングポイント検出工程）
シーディングポイント検出工程は、後述するシーディング工程を開始するタイミングであるシーディングポイントを検出するための工程である。
【００３６】
種結晶１３を原料融液１６に接触させるシーディングを行う際、原料融液１６がシーディングに適した温度になっていないと、種結晶１３が完全に融解してしまったり、結晶が急激に成長し、底付き現象を生じる恐れがある。しかし、既述のように原料融液１６の温度を温度測定手段により正確に測定することは困難であるため、原料融液の測定温度からシーディングを実施するのに最適なタイミングを検出することはできない。
【００３７】
そこで、本発明の発明者らが検討を行ったところ、種結晶を原料融液近くに配置し、種結晶の表面が薄く融解し、鏡のようになった場合に、シーディングの一連の操作を開始するシーディングポイントであると判定することができる。
【００３８】
このため、シーディングポイント検出工程では、引上げ軸１２を下げて種結晶１３を原料融液１６近くまで降ろし、観察窓２７から種結晶１３の表面の状態を監視しながらシーディングポイントを検出することができる。
【００３９】
そして、種結晶１３の表面が薄く溶解し鏡のようになったことを確認した時をシーディングポイントとして検出し、シーディング工程を開始できる。
（シーディング工程、サファイア単結晶育成工程）
以上のようにシーディングポイント検出工程でシーディングポイントを検出した後、シーディング工程を実施できる。シーディング工程では、ヒータの出力を下げてから原料融液に種結晶１３を接触させるシーディングを実施することができる。
【００４０】
シーディング工程を実施後は、種結晶１３を引上げ軸１２により回転させながら徐々に引上げることでサファイア単結晶育成工程を実施することができる。
【００４１】
サファイア単結晶の育成終了後は、育成したサファイア単結晶育成を室温まで冷却した後、チャンバーから取り出すことができる。
【００４２】
ところで、既述のように、サファイア単結晶製造装置にヒータを設置後、繰り返しサファイア単結晶の製造を行うと、ヒータの表面に金属化合物等の汚れが付着し、ヒータに抵抗値異常と、それによる発熱むらが生じる場合がある。上述のシーディング工程開始後もヒータに発熱むらが解消されない場合、シーディング工程でヒータの出力を下げた際に、原料融液の温度が予定していた以上に下がり、シーディングを行うとサファイア単結晶が急激に成長して底付き現象が生じる恐れがある。底付き現象の発生を抑制するため、シーディング工程で原料融液に種結晶を接触させるシーディングを実施する前までにヒータ抵抗値の異常を検出することが好ましい。
【００４３】
そこで、本発明の発明者らは検討を行い、坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前の温度が一定となる期間のヒータ抵抗値を用いてヒータ抵抗値の異常を検出し、底付き現象の発生を抑制できることを見出した。
【００４４】
本実施形態のサファイア単結晶の製造方法においては、まず、サファイア単結晶製造装置にヒータを設置後、１回目にサファイア単結晶の育成する際に、当初ヒータ抵抗値を算出しておくことができる。当初ヒータ抵抗値は、サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とから算出したヒータ抵抗値である。
【００４５】
そして、サファイア単結晶製造装置にヒータを設置後、２回目以降にサファイア単結晶を育成する際、サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前のヒータ電圧とヒータ電流とからヒータ抵抗値を算出する。この際、算出したヒータ抵抗値が、当初ヒータ抵抗値より１．５％以上低い場合にヒータに異常があると判断することができる。
【００４６】
なお、本実施形態のサファイア単結晶の製造方法は、抵抗加熱方式のヒータを備えた引上げ法によるサファイア単結晶製造装置を用いたサファイア単結晶の製造方法に関する。
【００４７】
具体的になヒータの異常の検出手順について図１に示したサファイア単結晶製造装置を用いた場合を例に説明する。
【００４８】
サファイア単結晶製造装置１０の場合、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８の各々にかかる電圧値、及び各々に流れる電流値を測定できるように、電圧検出器１９、２０と、電流検出器２１、２２とを設けておくことができる。そして、それぞれのヒータについて測定した電圧値、および電流値からヒータ抵抗値を計算できる。
【００４９】
この際、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８のそれぞれのヒータ抵抗値について、基準値に対し１．５％以上低い値か否かを判定することで各ヒータに異常があるかを判定できる。
【００５０】
ここでいう基準値としては、サファイア単結晶製造装置１０に新品の側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８を装着後、１回目にサファイア単結晶を製造する際に、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８のそれぞれについて算出した当初ヒータ抵抗値を用いることができる。なお、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８を異なったタイミングで新品のヒータに交換した場合には、それぞれのヒータについて新品に交換後、最初にサファイア単結晶を製造した際に算出したヒータ抵抗値である当初ヒータ抵抗値を基準値として用いることができる。
【００５１】
サファイア単結晶を製造する際に、ヒータ抵抗値算出のためのヒータの電圧値、電流値の測定は、サファイア単結晶製造装置内に設置した坩堝内に充填した原料を溶融して原料融液とした後、シーディングを開始する前の任意のタイミングで実施することができる。ただし、繰り返しサファイア単結晶を製造し、ヒータ抵抗値を比較する際、サファイア単結晶の製造工程のうち、同じタイミングでヒータの電圧値、電流値を測定し、ヒータ抵抗値を算出することが好ましい。このため例えば、シーディングポイント検出工程において、種結晶の表面が薄く融解し、鏡のようになったことが確認された時や、昇温工程でモニター用熱電対２４、２５、２６が検出する温度が一定になり、酸化アルミニウム原料が融解したことを確認できた時等に実施することが好ましい。
【００５２】
なお、電圧検出器１９、２０と電流検出器２１、２２の信号をコンピュータに入力し、ヒータ抵抗値を計算させて、常にモニター画面に表示させるようにしても良い。この場合、当初ヒータ抵抗値からの変化率をあわせて表示させることでリアルタイムにヒータの状態を確認できる。
【００５３】
また、ここではヒータとして側面ヒータ１７と底面ヒータ１８との２個のヒータを備えたサファイア単結晶製造装置１０を例に説明したが、サファイア単結晶製造装置に設置するヒータの数は限定されず、１個または３個以上であっても良い。例えばヒータが３個以上設置されている場合についても、それぞれのヒータについてヒータ抵抗値異常の有無を判断するように構成することが好ましい。
【００５４】
サファイア単結晶製造装置にヒータを設置後、２回目以降にサファイア単結晶を育成する際、ヒータに異常があると判断された場合の操作は特に限定されないが、例えばサファイア単結晶の育成を中止することができる。また、ヒータ抵抗値と当初ヒータ抵抗値との差が、当初ヒータ抵抗値の１．５％未満になるまでシーディングの実施を延期することもできる。
【００５５】
ヒータに異常があると判断され、サファイア単結晶の育成を中止する場合、シーディング工程を実施せずに、ヒータへの電力の供給を中止し、室温まで冷却した後、異常の発見されたヒータを確認することができる。
【００５６】
また、ヒータ抵抗値と当初ヒータ抵抗値との差が、当初ヒータ抵抗値の１．５％未満になるまでシーディングの実施を延期する場合、ヒータへの電力の供給を継続しつつ、ヒータ抵抗値が回復するのを待つことができる。ただし、この場合も一定時間待ってヒータ抵抗値が回復しない場合には、上述の場合と同様にサファイア単結晶の育成を中止しても良い。
【００５７】
サファイア単結晶の育成を中止した場合、異常があったヒータは、真空中で空焼きしてヒータ表面に付着した金属化合物の汚れを除去することができる。または、ヒータ表面に付着した金属化合物の量が多くひどく汚れたもの等は新品のヒータに交換することもできる。
【００５８】
以上に説明した本実施形態のサファイア単結晶の製造方法によれば、ヒータ電圧とヒータ電流からヒータ抵抗値を計算し、基準値である当初ヒータ抵抗値と比較することでヒータの異常の有無を判断できる。このため、直接、温度計測ができず、電力制御のみで結晶成長を行う場合であっても、ヒータの異常に起因する底付き現象の発生を抑制することができる。
【００５９】
そして、底付き現象の発生を抑制できることで、不良結晶の製造等による無駄を回避することができる。
【実施例】
【００６０】
以下に具体的な実施例、比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
図１に示したサファイア単結晶製造装置１０を用いて、以下の手順によるサファイア単結晶の製造を繰り返し実施した。なお、１回目のサファイア単結晶の育成は、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８を共に新品のヒータに交換した直後に実施し、以後ヒータの交換は行っていない。
（昇温工程）
坩堝１４に酸化アルミニウム原料を１５０ｋｇ充填し、坩堝支持台１５に載せ、チャンバー１１の開口部を閉じた。
【００６１】
チャンバー１１内を１０Ｐａまで真空引きを行った後、真空引きを継続しながら、側面ヒータ１７および底面ヒータ１８への供給電力が合計で３９ｋＷになるまで、５時間かけて徐々に電力供給量を増加させ、その後電力供給量を３時間保持した。
【００６２】
次いで、真空引きを停止し、アルゴンガスをチャンバー１１内が大気圧になるまで導入し、大気圧に到達後はアルゴンガスを流した状態を継続させた。また、チャンバー１１内の圧力が大気圧に到達後、側面ヒータ１７および底面ヒータ１８への供給電力が合計で４５ｋＷになるまで５時間かけて電力供給量を上げ、酸化アルミニウム原料が完全に融解するまで保持した。
（シーディングポイント判定工程）
モニター用熱電対２４、２５、２６の温度が安定することで、酸化アルミニウム原料が完全に融解したことを確認し、引上げ軸１２を下げ、種結晶１３を原料融液１６に近づけた。そして、観察窓２７から種結晶１３の表面が薄く溶解し、鏡のようになったことを確認し、シーディングポイントであることを確認した。シーディングポイントを確認した際、併せて側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８の各々の電圧値と電流値とを、電圧検出器１９、２０と、電流検出器２１、２２とにより測定し、ヒータ抵抗値を算出した。
（シーディング工程）
側面ヒータ１７および底面ヒータ１８への供給電力が合計で４４．０〜４４．５ｋＷとなるように、ヒータへの電力供給量を下げた後、シーディングを行った。
（サファイア単結晶育成工程）
シーディングを実施した後、引上げ軸１２を回転させながら、徐々に引上げて、サファイア単結晶を育成した。
【００６３】
サファイア単結晶の育成が完了した後は、室温まで冷却してサファイア単結晶を取り出した。
【００６４】
上記の手順でサファイア単結晶の製造を８回繰り返し実施した。
【００６５】
サファイア単結晶の製造回数が２回目以降は、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８のヒータ抵抗値についての測定結果と当初ヒータ抵抗値とを比較して、ヒータ抵抗値の異常の有無の判定を実施した。なお、ヒータ抵抗値が当初ヒータ抵抗値よりも１．５％以上低下した場合に異常と判断した。１回目のサファイア単結晶の製造の際、シーディングポイント判定工程で測定した側面ヒータ１７のヒータ抵抗値は４５．８０ｍΩ、底面ヒータ１８のヒータ抵抗値は６４．２６ｍΩであり、係る値がそれぞれのヒータについての当初ヒータ抵抗値となる。
【００６６】
サファイア単結晶の製造回数毎の各ヒータのヒータ抵抗値の変化を図２に示す。図２中、８回目までが本実施例での実施結果になる。
【００６７】
そして、サファイア単結晶の累積製造回数が７回目まではヒータについて異常の判断はなされなかった。ところが、サファイア単結晶の製造回数が８回目の際、側面ヒータ１７のヒータ抵抗値は図２中点Ａで示すように４４．１６ｍΩであり、当初ヒータ抵抗値である４５．８０ｍΩに対し、３．６％低くなっていることが確認されたため、ヒータに異常があると判断された。
【００６８】
そこで、ヒータへの電力の供給を維持しつつ、シーディング工程の実施を延期し、再度側面ヒータ１７のヒータ抵抗値を測定したところ、図２中点Ｂで示すように４５．６１ｍΩまで回復し、ヒータに異常がないことを確認できた。このため、シーディング工程を行ったところ、底付き現象の発生無く、サファイア単結晶を製造できた。
［比較例１］
実施例１の後、同じサファイア単結晶製造装置を用いて、実施例１と同様の手順でさらにサファイア単結晶の製造を繰り返し実施した。なお、本比較例においてもヒータ抵抗値の測定は実施したが、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８のヒータ抵抗値についての測定結果と当初ヒータ抵抗値との比較による、ヒータの異常の有無の判定は実施しなかった。
【００６９】
サファイア単結晶の製造回数毎の各ヒータのヒータ抵抗値の変化を図２にあわせて示す。本比較例の結果は図２中９回目、１０回目の点になる。
【００７０】
サファイア単結晶の累積製造回数が１０回目の時に、シーディング工程を実施し、サファイア単結晶の成長を続けた結果、成長開始から１０３時間後に底付き現象が発生した。
【００７１】
サファイア単結晶の累積製造回数が１０回目の時の側面ヒータ１７のヒータ抵抗値を確認したところ、図２に示すように４３．９３ｍΩで、当初ヒータ抵抗値の４５．８０ｍΩに対し４．１％低くなっていたことが確認できた。
［比較例２］
図１に示したサファイア単結晶製造装置１０と同じ構成を有するが、実施例１とは別のサファイア単結晶製造装置を用いた点以外は、実施例１と同様の手順でサファイア単結晶の生産を繰り返し実施した。なお、１回目のサファイア単結晶の育成は、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８共に新品のヒータに交換した直後に実施し、以後ヒータの交換は行っていない。また、本比較例においてもヒータ抵抗値の測定は実施したが、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８のヒータ抵抗値についての測定結果と当初ヒータ抵抗値との比較による、ヒータ抵抗値の異常の有無の判定は実施しなかった。
【００７２】
サファイア単結晶の製造回数毎の各ヒータのヒータ抵抗値の変化を図３に示す。本比較例の結果は図３中１回目〜５回目の点になる。
【００７３】
サファイア単結晶の累積製造回数が５回目の時に、シーディング工程を実施し、サファイア単結晶の成長を続けた結果、成長開始から４０時間後に底付き現象が発生した。
【００７４】
サファイア単結晶の累積製造回数が５回目の時の底面ヒータ１８のヒータ抵抗値を確認したところ、図３に点Ｃで示すように６６．７４ｍΩで、当初ヒータ抵抗値の６７．８８ｍΩに対し１．７％低くなっていたことが確認できた。
［実施例２］
比較例２の後、坩堝１４を新しいものに交換した以外は同じサファイア単結晶製造装置を用いて、実施例１と同様の手順でさらにサファイア単結晶の製造を繰り返し実施した。なお、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８のヒータ抵抗値の測定と、側面ヒータ１７及び底面ヒータ１８のヒータ抵抗値についての測定結果と当初ヒータ抵抗値とを比較して、ヒータ抵抗値の異常の有無の判定を実施した。この際、ヒータ抵抗値が当初ヒータ抵抗値よりも１．５％以上低下した場合に異常と判断した。
【００７５】
サファイア単結晶の製造回数毎の各ヒータのヒータ抵抗値の変化を図３にあわせて示す。本実施例の結果は図３中６回目〜２１回目の点になる。
【００７６】
ヒータの異常の有無を判定する際の基準となる当初ヒータ抵抗値としては、比較例２において１回目にサファイア単結晶を製造した際に測定したヒータ抵抗値を用いた。具体的には側面ヒータ１７の当初ヒータ抵抗値は４１．７２ｍΩ、底面ヒータ１８の当初ヒータ抵抗値は６７．８８ｍΩであった。
【００７７】
なお、比較例２で既述のようにサファイア単結晶の累積製造回数が５回目の際には底面ヒータ１８のヒータ抵抗値が低くなっていた。しかしながら本実施例で最初に行ったサファイア単結晶の累積製造回数が６回目の時はヒータ抵抗値が６８．０９ｍΩに回復していることが確認できた。これは５回目において底付き現象が発生したものの、シーディング工程後、サファイア単結晶の育成を行うため、ヒータによる加熱を継続して実施したため、その間に底面ヒータ１８に付着していた金属化合物等が除去されたためと考えられる。
【００７８】
サファイア単結晶の累積製造回数が６回目から２０回目まではヒータについて異常の判断はなされなかった。ところが２１回目の時、図３中点Ｄで示すように、底面ヒータ１８のヒータ抵抗値が６３．８１ｍΩとなった。これは当初ヒータ抵抗値６７．８８ｍΩに対し、６．０％低かったため、ヒータに異常があるとの判定を行った。
【００７９】
そこで、ヒータへの電力の供給を維持しつつ、シーディング工程の実施を延期したが、底面ヒータ１８のヒータ抵抗値の回復の兆しが見られなかったため、やむを得ず中止し、底付き現象発生のリスクを回避した。
【符号の説明】
【００８０】
１０  サファイア単結晶製造装置
１４  坩堝
１７  （側面）ヒータ
１８  （底面）ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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