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公開番号2024004652
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-17
出願番号2022104367
出願日2022-06-29
発明の名称単結晶育成装置および単結晶育成方法
出願人住友金属鉱山株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 11/00 20060101AFI20240110BHJP(結晶成長)
要約【課題】本発明は、融点が約1800℃以上と高く、かつ、育成時に酸化性ガスを必要とする単結晶も生産性良く育成可能な単結晶育成装置および単結晶育成方法を提供する。
【解決手段】本発明は、単結晶材料を育成する単結晶育成装置であって、密閉構造を有し、前記単結晶材料の原材料を充填する坩堝を収容する格納容器と、前記格納容器の外側に配置された抵抗加熱ヒーターと、前記格納容器および前記抵抗加熱ヒーターを取り囲むチャンバーと、前記格納容器に連通するガス供給管およびガス排気管と、を備え、前記格納容器内に雰囲気ガスが供給される領域と、前記格納容器外かつ前記チャンバー内の雰囲気ガスが供給される領域と、が区画されている単結晶育成装置に関する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
単結晶材料を育成する単結晶育成装置であって、
密閉構造を有し、前記単結晶材料の原材料を充填する坩堝を収容する格納容器と、
前記格納容器の外側に配置された抵抗加熱ヒーターと、
前記格納容器および前記抵抗加熱ヒーターを取り囲むチャンバーと、
前記格納容器に連通するガス供給管およびガス排気管と、を備え、
前記格納容器内に雰囲気ガスが供給される領域と、前記格納容器外かつ前記チャンバー内の雰囲気ガスが供給される領域と、が区画されている単結晶育成装置。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記格納容器は、前記坩堝を取り囲み上部に開口を有する容器本体と、
前記容器本体の前記開口を閉じる蓋部と、を有し、
前記容器本体および前記蓋部はラビリンスシール構造を有する請求項１に記載の単結晶育成装置。
【請求項３】
前記格納容器の前記容器本体と前記蓋部との間に貴金属材料で構成されたシール部を有する請求項２に記載の単結晶育成装置。
【請求項４】
前記格納容器は、前記格納容器を支持する支持軸である坩堝軸上に配置され、
前記坩堝軸は、回転および上下動が可能な機構を有する請求項１または請求項２に記載の単結晶育成装置。
【請求項５】
単結晶材料を育成する単結晶育成方法において、
前記単結晶材料を育成する坩堝に、原材料である種結晶および単結晶原料を充填する工程と、
密閉構造を有し、前記坩堝を収容した格納容器内に、前記格納容器に接続したガス供給管より単結晶材料を育成する第一の雰囲気ガスを供給するとともに、前記格納容器を取り囲むチャンバー内かつ前記格納容器外を第一の雰囲気ガスとは異なる第二の雰囲気ガスとする雰囲気ガス調整工程と、を含み、
前記雰囲気ガス調整工程により前記格納容器内に前記第一の雰囲気ガスを供給しながら、前記原材料を充填した前記坩堝を、前記格納容器の外側に配置された抵抗加熱ヒーターで加熱し前記原材料を溶融した後、冷却して前記単結晶材料を育成する単結晶育成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物単結晶を育成するための単結晶育成装置、および、単結晶育成方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
単結晶材料として、例えば、携帯電話のＳＡＷデバイスに用いられるタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の酸化物単結晶等が知られている。これら単結晶材料のうち、融点が比較的高い材料を育成する場合、高温加熱が可能な抵抗加熱ヒーターを使用した単結晶育成装置が知られている。例えば、特許文献１には、抵抗加熱ヒーターとして、二ケイ化モリブデン製の発熱体を使用して、ニオブ酸リチウム単結晶を製造する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－５０５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単結晶材料として、さらに融点の高い（融点が約１６００℃以上の）材料を育成する場合、二ケイ化モリブデン製の発熱体では、単結晶材料育成のための加熱に長時間を要し、また、高温加熱により材料としての耐用期間も短くなる傾向がある。
【０００５】
この点、二ケイ化モリブデンよりも、さらに高温の加熱に対応可能な発熱体としてカーボン製やタングステン製等の発熱体を用いた抵抗加熱ヒーターが知られている。しかしながら、例えば、育成時に酸化性ガスを必要とする酸化物単結晶を育成する際、カーボン製のヒーターを用いた場合、酸素によりヒーターが燃焼してしまう場合があった。また、タングステン製のヒーターを用いた場合、酸素によりタングステンが酸化されてしまい、ヒーターの寿命が短くなる傾向があった。
【０００６】
そこで、本発明は、融点が約１６００℃以上の単結晶材料を効率的に生産できるとともに、安全面も確保可能な単結晶育成装置および単結晶育成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、単結晶材料を育成する単結晶育成装置であって、
密閉構造を有し、前記単結晶材料の原材料を充填する坩堝を収容する格納容器と、
前記格納容器の外側に配置された抵抗加熱ヒーターと、
前記格納容器および前記抵抗加熱ヒーターを取り囲むチャンバーと、
前記格納容器に連通するガス供給管およびガス排気管と、を備え、
前記格納容器内に雰囲気ガスが供給される領域と、前記格納容器外かつ前記チャンバー内の雰囲気ガスが供給される領域と、が区画されている単結晶育成装置である。
【０００８】
本発明の第２の態様は、前記格納容器は、前記坩堝を取り囲み上部に開口を有する容器本体と、
前記容器本体の前記開口を閉じる蓋部と、を有し、
前記容器本体および前記蓋部はラビリンスシール構造を有する第１の態様に記載の単結晶育成装置である。
【０００９】
本発明の第３の態様は、前記格納容器の前記容器本体と前記蓋部との間に貴金属材料で構成されたシール部を有する第２の態様に記載の単結晶育成装置である。
【００１０】
本発明の第４の態様は、前記格納容器は、前記格納容器を支持する支持軸である坩堝軸上に配置され、
前記坩堝軸は、回転および上下動が可能な機構を有する第１の態様から第３の態様のいずれかに記載の単結晶育成装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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