JP2002226299A - Apparatus and method for manufacturing single crystal - Google Patents

Apparatus and method for manufacturing single crystal

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JP2002226299A
JP2002226299A JP2001350627A JP2001350627A JP2002226299A JP 2002226299 A JP2002226299 A JP 2002226299A JP 2001350627 A JP2001350627 A JP 2001350627A JP 2001350627 A JP2001350627 A JP 2001350627A JP 2002226299 A JP2002226299 A JP 2002226299A
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single crystal
furnace
pulling
raw material
heat
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Yoji Yamashita
洋二 山下
Jisaburo Ushizawa
次三郎 牛沢
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Toshiba Corp
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    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
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    • C30B15/10Crucibles or containers for supporting the melt

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing apparatus for a single crystal wherein cooling of the single crystal and growing of the subsequent single crystal are carried out at the same time. SOLUTION: The manufacturing apparatus for the single crystal is provided with at least a growing furnace in which the single crystal is grown, a drawing pivot, an annealing furnace in which the grown single crystal is stored and cooled, and a raw material supplier with which the raw material of the single crystal is supplied to a precious metal crucible. The growing furnace is provided with at least the precious metal crucible in which the raw material melt is stored, a refractory crucible which is arranged along outside of the precious metal crucible, and a growing furnace top cover which has a through-hole for the drawing pivot and is opened and shut freely. In a state that a bottom part of the annealing furnace comes into close contact with the upper part of the growing furnace top cover, the single crystal in the growing furnace is transferred to the annealing furnace.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶製造装置及び
単結晶製造方法に関わり、特に、単結晶が育成される育
成炉と育成された単結晶を冷却する保温炉とを有する単
結晶製造装置に関し、単結晶を冷却しながら次の単結晶
を育成する単結晶製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method, and more particularly to a single crystal manufacturing apparatus having a growth furnace for growing a single crystal and an insulated furnace for cooling the grown single crystal. The present invention relates to a single crystal manufacturing method for growing a next single crystal while cooling the single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、タンタル酸リチウム(LiTaO
)、ニオブ酸リチウム(LiNbO )等の酸化物単
結晶は比較的融点が高いため、白金(Pt)、白金−ロ
ジウム、或いはイリジウム(Ir)等からなる貴金属ル
ツボを用いて、窒素或いはアルゴン等の不活性ガスの雰
囲気中で、チョクラルスキー法により製造することが一
般的に行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, lithium tantalate (LiTaO)
3), Lithium niobate (LiNbO) 3) Etc.
Since crystals have a relatively high melting point, platinum (Pt), platinum-b
Noble metal made of indium or iridium (Ir)
Use acupoints to create an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon.
In an ambient atmosphere, production by the Czochralski method is one
Generally done.

【0003】図17は、従来の酸化物単結晶の製造装置
の構成を示す断面図である。貴金属ルツボ105には溶
融した単結晶原料(原料融液)113が収容され、所定
の温度条件において原料融液113の表面から種結晶1
16を引上げることで種結晶116の下に単結晶117
を育成することができる。
FIG. 17 is a sectional view showing the structure of a conventional oxide single crystal manufacturing apparatus. The noble metal crucible 105 contains a melted single crystal raw material (raw material melt) 113, and the seed crystal 1 is removed from the surface of the raw material melt 113 under a predetermined temperature condition.
By pulling up the single crystal 117 below the seed crystal 116
Can be nurtured.

【0004】育成された単結晶117は、育成炉101
内において、ルツボ105内に残された半分の原料融液
と共に、長時間かけて冷却する、いわゆる徐冷が行われ
る。通常、単結晶の冷却には1日或いはそれ以上の時間
が必要である。1つの酸化物単結晶を育成すると、貴金
属ルツボ105内の約半分の原料融液が消費される。消
費された単結晶原料113は粉末状の焼結原料で補給さ
れ、次の単結晶育成の準備がなされる。また、イリジウ
ムなどからなる貴金属ルツボ105は高温状態において
酸化され易い為、一般的に育成炉101をSUS製チャ
ンバー124内に収納して結晶育成が行われる。
[0004] The grown single crystal 117 is supplied to the growing furnace 101.
In the process, so-called slow cooling, in which cooling is performed for a long time together with half of the raw material melt left in the crucible 105, is performed. Usually, cooling a single crystal requires one or more days. When one oxide single crystal is grown, about half of the raw material melt in the noble metal crucible 105 is consumed. The consumed single crystal raw material 113 is replenished with powdered sintering raw material, and preparation for the next single crystal growth is made. Further, since the noble metal crucible 105 made of iridium or the like is easily oxidized in a high temperature state, the crystal growth is generally performed by housing the growth furnace 101 in a SUS chamber 124.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、単結晶11
7の冷却が育成炉101内で行われるため、貴金属ルツ
ボ105内に残された半分の原料融液113も、同時に
冷却されて固化してしまう。貴金属ルツボ105内の原
料融液113を酸化物単結晶の育成毎に固化させてしま
うと、貴金属ルツボ105の変形が早期に発生し、頻繁
にルツボを改鋳し作り直さなくてはならない。また、育
成炉101全体の昇温−冷却といったヒートサイクルを
酸化物単結晶の育成毎に繰り返し行ってしまうと、育成
炉101内の保温材として用いている耐火物が、ヒート
ショック割れを起こしやすくなり、耐火物の寿命、ひい
ては育成炉101の寿命を縮めてしまう。従って、これ
らの装置部品の消耗速度を速め、結果的に単結晶の製造
単価が上昇してしまう。
However, the single crystal 11
Since the cooling of 7 is performed in the growth furnace 101, the half of the raw material melt 113 left in the noble metal crucible 105 is simultaneously cooled and solidified. If the raw material melt 113 in the noble metal crucible 105 is solidified every time an oxide single crystal grows, the noble metal crucible 105 is deformed at an early stage, and the crucible must be frequently recast and remade. Further, if a heat cycle such as heating and cooling of the entire growth furnace 101 is repeatedly performed for each growth of the oxide single crystal, the refractory used as a heat insulating material in the growth furnace 101 easily causes heat shock cracking. As a result, the life of the refractory and the life of the growth furnace 101 are shortened. Therefore, the consumption rate of these device parts is increased, and as a result, the production cost of the single crystal is increased.

【0006】また、育成後の酸化物単結晶は、急激な温
度変化を与えると熱応力により割れてしまう(クラック
発生)ため、その冷却には長時間が必要である。また、
育成炉101内で酸化物単結晶の冷却を行うため、1つ
の酸化物単結晶の冷却が終了して育成炉101の外に取
り出すまで、次の酸化物単結晶を育成する準備を開始す
ることができない。従って、1日当り1つ或いはそれ以
下の酸化物単結晶しか製造することができず、装置の生
産効率が下がり、酸化物単結晶の製造単価が上昇してし
まう。
[0006] In addition, the oxide single crystal after growth is broken by thermal stress when a sudden temperature change is given (cracks are generated), so that cooling requires a long time. Also,
In order to cool the oxide single crystal in the growth furnace 101, start preparing for growing the next oxide single crystal until the cooling of one oxide single crystal is completed and taken out of the growth furnace 101. Can not. Therefore, only one or less oxide single crystal can be manufactured per day, which reduces the production efficiency of the apparatus and increases the unit cost of manufacturing the oxide single crystal.

【0007】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するために成されたものであり、その目的は、単結晶
の製造単価を低く抑えることができる単結晶製造装置及
び単結晶製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method capable of reducing the unit cost of single crystal production. It is to provide.

【0008】本発明の他の目的は、単結晶の生産効率が
高い単結晶製造装置及び単結晶製造方法を提供すること
である。
It is another object of the present invention to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method with high single crystal production efficiency.

【0009】本発明の他の目的は、装置部品の寿命を長
く維持することができる単結晶製造装置及び単結晶製造
方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method capable of maintaining the life of the device parts for a long time.

【0010】本発明の他の目的は、単結晶の冷却と次の
単結晶の育成を同時に行うことができる単結晶製造装置
及び単結晶製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method capable of simultaneously cooling a single crystal and growing the next single crystal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の特徴は、単結晶の育成が行われる育
成炉と、引上げ軸と、育成された単結晶を収納して単結
晶の冷却が行われる保温炉と、貴金属ルツボ内に単結晶
の原料を供給する原料供給装置とを少なくとも有する単
結晶製造装置であることである。ここで、育成炉は、原
料融液が収容された貴金属ルツボと、貴金属ルツボの外
周に沿って配置された耐火物ルツボとを少なくとも具備
する。引上げ軸の先端には種結晶が配置され、種結晶を
原料融液の液面から引上げることで、種結晶の下に単結
晶を育成する。保温炉は、引上げ軸に対して平行及び垂
直な方向に引上げ軸と共に移動することができる。原料
供給装置は、単結晶の原料の供給速度を調節する機能を
有する。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is to provide a growth furnace for growing a single crystal, a pulling shaft, and a single crystal containing the grown single crystal. The present invention is a single crystal manufacturing apparatus having at least a heat retaining furnace for cooling a crystal and a raw material supply device for supplying a single crystal raw material into a noble metal crucible. Here, the growth furnace includes at least a noble metal crucible containing a raw material melt, and a refractory crucible arranged along the outer periphery of the noble metal crucible. A seed crystal is arranged at the tip of the pulling shaft, and a single crystal is grown below the seed crystal by pulling the seed crystal from the liquid surface of the raw material melt. The insulated furnace can move with the pull axis in directions parallel and perpendicular to the pull axis. The raw material supply device has a function of adjusting the supply rate of the single crystal raw material.

【0012】貴金属ルツボ内に収容された原料融液の液
面に種結晶を接触させて引上げ軸を引上げることで、種
結晶の下に単結晶を育成することができる。所定の長さ
まで育成された単結晶は、原料融液の液面から切り離さ
れる。そして、単結晶は育成炉から保温炉内へ移動され
保温炉内に収納される。
A single crystal can be grown under the seed crystal by bringing the seed crystal into contact with the liquid surface of the raw material melt accommodated in the noble metal crucible and pulling up the pulling axis. The single crystal grown to a predetermined length is cut off from the liquid surface of the raw material melt. Then, the single crystal is moved from the growth furnace to the heat insulating furnace and stored in the heat insulating furnace.

【0013】本発明の第1の特徴によれば、保温炉内で
単結晶の冷却を行うため、貴金属ルツボ内の原料融液が
単結晶の冷却毎に固化されることがなく、育成炉全体の
昇温−冷却といったヒートサイクルを単結晶の育成毎に
繰り返し行う必要がなくなる。従って、貴金属ルツボの
早期変形、育成炉に含まれる耐火物の早期劣化を防ぐこ
とができる。
According to the first feature of the present invention, since the single crystal is cooled in the insulated furnace, the raw material melt in the noble metal crucible is not solidified every time the single crystal is cooled, and the entire growth furnace is cooled. It is no longer necessary to repeat the heat cycle such as temperature rise and cooling for each single crystal growth. Therefore, early deformation of the noble metal crucible and early deterioration of the refractory contained in the growth furnace can be prevented.

【0014】また、保温炉内で単結晶の冷却を行う際、
保温炉を単結晶及び引上げ軸と共に、引上げ軸に対して
垂直方向に移動させておくことで、育成炉内に異なる引
き上げ軸を配置することができる。よって、単結晶を冷
却している間に次の単結晶を育成する準備を開始するこ
とができる。なお、次の単結晶を育成する準備の1つと
して、消費した単結晶原料を貴金属ルツボ内に補給する
ために、単結晶の原料の供給速度を調節する機能を有す
る原料供給装置を用いて、消費した分だけの単結晶原料
を貴金属ルツボ内に供給すればよい。
Further, when cooling a single crystal in an insulated furnace,
By moving the insulated furnace along with the single crystal and the pulling axis in a direction perpendicular to the pulling axis, different pulling axes can be arranged in the growth furnace. Therefore, preparation for growing the next single crystal can be started while the single crystal is being cooled. As one of preparations for growing the next single crystal, in order to replenish the consumed single crystal raw material into the noble metal crucible, using a raw material supply device having a function of adjusting the supply rate of the single crystal raw material, What is necessary is just to supply the consumed single crystal raw material into the noble metal crucible.

【0015】本発明の第1の特徴において、育成炉は、
耐火物ルツボの上に配置された、引上げ軸が貫通する穴
を有した開閉自在の育成炉上蓋をさらに有することが望
ましい。また、保温炉の底部を、育成炉上蓋の上部に密
接させることができることが望ましい。保温炉の底部を
育成炉上蓋の上部に密接した状態で、単結晶を育成炉か
ら保温炉内へ収納することで、単結晶に大きな熱ストレ
スを加えることなく、単結晶を育成炉から保温炉内へ収
納する。また、単結晶の育成時に育成炉上蓋を閉じてお
くことで、育成炉の上方からの落下物が貴金属ルツボ内
に侵入することを防止し、原料融液の純度の低下を防止
する。また、単結晶を保温炉内に収納した後も育成炉上
蓋を閉じておくことで、単結晶の育成時と同様に、貴金
属ルツボ内への落下物を防止することができる。
[0015] In a first aspect of the present invention, the growing furnace comprises:
It is desirable to further include an openable and closable growth furnace upper lid having a hole through which the pulling shaft is provided, which is disposed on the refractory crucible. Further, it is desirable that the bottom of the heat retaining furnace can be brought into close contact with the upper part of the growth furnace upper lid. The single crystal is stored in the insulated furnace from the growth furnace while the bottom of the insulated furnace is in close contact with the upper part of the upper lid of the growth furnace. Store inside. Further, by closing the growth furnace upper lid during the growth of the single crystal, it is possible to prevent a falling object from above the growth furnace from entering the noble metal crucible and prevent the purity of the raw material melt from lowering. In addition, by closing the growth furnace upper lid even after storing the single crystal in the insulated furnace, falling objects in the noble metal crucible can be prevented as in the case of growing the single crystal.

【0016】保温炉内の引上げ軸方向の長さを、単結晶
の引上げ軸方向の長さに対して実質的に4倍にすること
が望ましい。保温炉内の引上げ軸方向の長さは、単結晶
の引上げ軸方向の長さに比して十分長く、保温炉の中心
に単結晶の中心を配置した場合の単結晶の上端から下端
までの領域における引上げ軸上の温度変動幅を50℃以
下にすることができる。
It is desirable that the length in the pulling axis direction in the heat retaining furnace is substantially four times the length of the single crystal in the pulling axis direction. The length of the pulling axis direction in the insulated furnace is sufficiently longer than the length of the pulling axis direction of the single crystal, and from the upper end to the lower end of the single crystal when the center of the single crystal is arranged at the center of the insulated furnace. The temperature fluctuation range on the pulling axis in the region can be set to 50 ° C. or less.

【0017】単結晶製造装置は、育成炉の上部の外周及
び保温炉の下部の外周をそれぞれ取り囲む保温材を更に
有することが望ましい。保温炉の中心の温度を単結晶の
融点(絶対温度)の0.7乃至1倍の温度に設定した場
合における、育成炉から保温炉まで単結晶が移動される
領域の引上げ軸上の温度分布を、育成炉から保温炉へ向
けて単調に低下させることができる。
It is desirable that the single crystal manufacturing apparatus further include a heat insulator surrounding the upper periphery of the growth furnace and the lower periphery of the heat insulation furnace, respectively. Temperature distribution on the pulling axis in the area where the single crystal is moved from the growth furnace to the heat retaining furnace when the temperature at the center of the heat retaining furnace is set to 0.7 to 1 times the melting point (absolute temperature) of the single crystal. Can be reduced monotonically from the growth furnace to the heat-retention furnace.

【0018】単結晶製造装置は、保温炉の底部をふさぐ
保温炉底蓋を更に有することが望ましい。単結晶を収納
した育成炉の底を保温炉底蓋でふさぐことで、単結晶の
育成炉の底に近い部分が先に冷却されることなく、単結
晶全体を均一な速度で冷却することができる。さらに、
保温炉底蓋の最上部に単結晶と同一成分の粉末を配置さ
せておくことが望ましい。保温炉内に収納された単結晶
は、保温炉底蓋の上に着地される。保温炉底蓋の最上部
に単結晶と同一成分の粉末を配置しておくことで、高温
状態の単結晶と保温炉底蓋の間で反応を起こすことが抑
制され、冷却後の単結晶の底部分に変質或いはクラック
などが生じることを防止することができる。
It is desirable that the apparatus for producing a single crystal further include a heat insulation furnace bottom cover for closing the bottom of the heat insulation furnace. By closing the bottom of the growth furnace containing the single crystal with the thermal insulation bottom lid, the whole single crystal can be cooled at a uniform rate without cooling the part near the bottom of the single crystal growth furnace first. it can. further,
It is desirable to arrange a powder of the same component as the single crystal at the top of the bottom lid of the insulated furnace. The single crystal stored in the insulated furnace lands on the insulated furnace bottom lid. By placing powder of the same component as the single crystal at the top of the insulated furnace bottom lid, a reaction between the high-temperature single crystal and the insulated furnace bottom lid is suppressed, and the cooled single crystal It is possible to prevent deterioration or cracks from occurring in the bottom portion.

【0019】保温炉の内面は耐熱性のある、劣化しずら
い物質で覆われており、単結晶の引上げ中に保温炉内面
が剥離することが生じづらい構成であることが望まし
い。剥離した保温炉内面が貴金属ルツボ内に落下を予防
し、原料融液の純度の低下を回避することができる。
It is desirable that the inner surface of the insulated furnace is covered with a heat-resistant, hardly deteriorating substance, so that the inner surface of the insulated furnace is unlikely to peel off during the pulling of the single crystal. The peeled inner surface of the insulated furnace can be prevented from falling into the noble metal crucible, and a decrease in the purity of the raw material melt can be avoided.

【0020】本発明の第2の特徴は、(1)単結晶の育
成が行われる育成炉の内部に配置された貴金属ルツボに
収納された単結晶の原料を溶融して原料融液を形成する
第1ステップと、(2)原料融液の液面に引上げ軸の先
端に配置された種結晶を接触させる第2ステップと、
(3)引上げ軸を引上げることで、種結晶の下に単結晶
を育成する第3ステップと、(4)単結晶が所定の長さ
に達した後、単結晶を液面から切り離す第4ステップ
と、(5)単結晶を育成炉から保温炉まで所定の速度で
移動して、単結晶を保温炉内に収納する第5ステップ
と、(6)単結晶、引上げ軸、及び保温炉を同期して引
上げ軸に対して垂直方向に移動する第6ステップと、
(7)保温炉内で単結晶を冷却する第7ステップと、
(8)貴金属ルツボ内に単結晶の原料を補給する第8ス
テップとを少なくとも有する単結晶製造方法であること
である。
The second feature of the present invention is that (1) a single crystal raw material contained in a noble metal crucible disposed inside a growth furnace for growing a single crystal is melted to form a raw material melt. A first step, and (2) a second step of bringing a seed crystal disposed at the tip of the pulling shaft into contact with the liquid surface of the raw material melt,
(3) a third step of growing a single crystal below the seed crystal by pulling the pulling axis; and (4) a fourth step of separating the single crystal from the liquid surface after the single crystal reaches a predetermined length. Step, (5) a fifth step of moving the single crystal from the growth furnace to the insulated furnace at a predetermined speed and storing the single crystal in the insulated furnace, and (6) removing the single crystal, the pulling shaft, and the insulated furnace. A sixth step of moving in a direction perpendicular to the pulling axis synchronously;
(7) a seventh step of cooling the single crystal in the insulated furnace;
(8) An eighth step of replenishing the raw material of the single crystal in the noble metal crucible.

【0021】ここで、第7ステップは、第8ステップと
同時に行うことができる。つまり、第8ステップは、第
7ステップの単結晶の冷却が終了した後に行う必要は無
く、冷却の開始前後から行うことができる。通常、単結
晶の冷却は、その大きさ、材料などで異なるが、10時
間程度が必要な場合がある。単結晶の冷却の途中で第8
ステップの補給が終了した場合、第1ステップに戻り、
補給された原料を引上げ後に残された原料とともに、再
び溶融して原料融液を形成しても構わない。さらに、第
6ステップにおいて、引上げ軸を単結晶とともに軸に垂
直な方向に移動させるため、第1ステップの後に、別の
引上げ軸を用意して第2ステップ以降を継続的に行うこ
とができる。
Here, the seventh step can be performed simultaneously with the eighth step. That is, the eighth step does not need to be performed after the completion of the cooling of the single crystal in the seventh step, and can be performed before or after the start of the cooling. Usually, cooling of a single crystal differs depending on its size, material, and the like, but may require about 10 hours. Eighth during cooling of the single crystal
When the supply of the step is completed, the process returns to the first step,
The supplied raw material may be melted again together with the raw material left after being pulled up to form a raw material melt. Furthermore, in the sixth step, since the pulling axis is moved in a direction perpendicular to the axis together with the single crystal, another pulling axis can be prepared after the first step, and the second and subsequent steps can be continuously performed.

【0022】第3ステップは、育成炉の上に配置され、
引上げ軸が貫通する穴を有した開閉自在の育成炉上蓋を
閉じた状態で行い、第4ステップと第5ステップの間
に、育成炉上蓋を開くステップを更に有することが望ま
しい。ここで、育成炉上蓋は、少なくとも第3ステップ
において閉じた状態であればよく、第1及び第2ステッ
プ、及び第4ステップにおいても閉じた状態であった方
が好ましい。
In the third step, the apparatus is placed on a growth furnace,
It is desirable that the process be performed with the openable and closable growth furnace upper lid having a hole through which the pulling shaft penetrates closed, and further comprising a step of opening the growth furnace upper lid between the fourth step and the fifth step. Here, it is sufficient that the growth furnace top is in a closed state at least in the third step, and it is preferable that the top lid is also in the closed state in the first, second, and fourth steps.

【0023】第5ステップにおいて、保温炉の底部から
育成炉上蓋の上部までの距離が20mm以下であること
が望ましい。より望ましくは、保温炉の底部は育成炉上
蓋の上部に密接していることである。
In the fifth step, it is desirable that the distance from the bottom of the heat retaining furnace to the top of the growth furnace top is not more than 20 mm. More desirably, the bottom of the insulated furnace is in close contact with the top of the growth furnace top.

【0024】第5ステップにおいて、保温炉の中心の温
度は、単結晶の融点(絶対温度)の0.7乃至1倍の温
度に設定され、育成炉から保温炉までの引上げ軸上の温
度が保温炉の中心の温度未満である領域における所定の
速度は、それ以外の領域における所定の速度よりも速い
ことが望ましい。
In the fifth step, the temperature of the center of the insulated furnace is set to a temperature of 0.7 to 1 times the melting point (absolute temperature) of the single crystal, and the temperature on the pulling shaft from the growing furnace to the insulated furnace is set. It is desirable that the predetermined speed in a region where the temperature is lower than the temperature at the center of the heat retaining furnace is higher than the predetermined speed in other regions.

【0025】第5ステップにおいて、単結晶の中心付近
が、引上げ軸方向温度分布が保温炉の中心温度付近の地
点に到達するまでは、速度は毎分5mm以下であること
が望ましい。
In the fifth step, the speed is desirably 5 mm or less per minute until the vicinity of the center of the single crystal reaches a point where the temperature distribution in the pulling axial direction reaches a point near the center temperature of the insulated furnace.

【0026】5ステップにおいて、保温炉内に収納され
た単結晶の中心は、保温炉の中心より上方に位置してい
ることが望ましい。
In the five steps, it is desirable that the center of the single crystal accommodated in the heat insulating furnace is located above the center of the heat insulating furnace.

【0027】第5ステップと前記第7ステップとの間
に、保温炉の底部に、単結晶と同一成分の粉末が最上部
に配置された保温炉底蓋を装着するステップと、単結晶
を保温炉底蓋の上に着地させるステップとをさらに有す
ることが望ましい。ここで、これらのステップは、第5
ステップと第7ステップの間にあればよく、第6ステッ
プ後に行うことが好ましい。
[0027] Between the fifth step and the seventh step, a step of mounting a bottom plate of a heat-retaining furnace in which powder of the same component as that of the single crystal is placed at the bottom of the heat-retaining furnace; Landing on the hearth lid. Here, these steps are performed in the fifth step.
It suffices if it is between the step and the seventh step, and it is preferably performed after the sixth step.

【0028】本発明の第3の特徴は、単結晶の育成が行
われる育成炉と、引上げ軸と、育成された単結晶を収納
して単結晶の冷却が行われる保温炉と、育成炉を外気か
ら遮断する気密容器と、気密容器の内部へ不活性ガスを
導入するガス導入口とを少なくとも有する単結晶製造装
置であることである。育成炉は、原料融液が収容された
貴金属ルツボを少なくとも具備する。引上げ軸の先端に
は種結晶が配置され、種結晶を原料融液の液面から引上
げることで種結晶の下に前記単結晶が育成される。保温
炉の上部には引上げ軸が貫通する穴が形成され、保温炉
は引上げ軸に対して平行及び垂直な方向に引上げ軸と共
に移動することができる。気密容器は、育成炉の側面及
び底面を取り囲む育成炉収納容器と、育成炉収納容器の
上部に密接され、引上げ軸が貫通する穴を有する開閉自
在の気密用開閉蓋とを具備する。保温炉の底部は、気密
用開閉蓋の上部に密接させることができる。
A third feature of the present invention is that a growing furnace for growing a single crystal, a pulling shaft, a heat-retaining furnace for storing the grown single crystal and cooling the single crystal, and a growing furnace. It is a single crystal production apparatus having at least a hermetic container for shielding from outside air and a gas inlet for introducing an inert gas into the hermetic container. The growth furnace includes at least a noble metal crucible containing a raw material melt. A seed crystal is arranged at the tip of the pulling shaft, and the single crystal is grown under the seed crystal by pulling the seed crystal from the liquid surface of the raw material melt. A hole through which the pulling shaft is formed is formed at an upper part of the insulated furnace, and the insulated furnace can move with the pulling shaft in directions parallel and perpendicular to the pulling shaft. The airtight container includes a growth furnace storage container surrounding the side and bottom surfaces of the growth furnace, and an airtight opening / closing lid that is in close contact with an upper portion of the growth furnace storage container and has a hole through which a pull-up shaft passes. The bottom of the insulated furnace can be in close contact with the top of the airtight opening / closing lid.

【0029】気密容器は、高温状態において比較的酸化
され易い貴金属ルツボを具備する育成炉を外気から遮断
する。一方、保温炉及び保温炉内に収納される単結晶は
大気雰囲気中に晒される。保温炉の底部を気密用開閉蓋
の上部に密接させることによって、気密容器の内部へ導
入された略総ての不活性ガスが保温炉の内部へ流れ、保
温炉の上部に形成された穴から大気中へ放出される。
The hermetic container shields the growing furnace, which has a noble metal crucible relatively easily oxidized in a high temperature state, from the outside air. On the other hand, the insulated furnace and the single crystal housed in the insulated furnace are exposed to the atmosphere. By bringing the bottom of the insulated furnace into close contact with the upper part of the hermetic opening / closing lid, almost all the inert gas introduced into the hermetic container flows into the insulated furnace, and passes through the hole formed in the upper part of the insulated furnace. Released into the atmosphere.

【0030】本発明の第3の特徴によれば、高温状態に
おいて比較的酸化され易い貴金属ルツボを具備する育成
炉周囲を外気雰囲気から効率良く遮断することができ、
(1)装置の実質的駆動率向上によって生産性を大幅に
向上し、(2)貴金属ルツボ及び耐火物部材の長寿命化
によって製造コストを低減することができる。
According to the third feature of the present invention, the surroundings of the growth furnace having the noble metal crucible which is relatively easily oxidized in a high temperature state can be efficiently cut off from the outside atmosphere,
(1) The productivity is greatly improved by substantially improving the driving rate of the apparatus, and (2) the manufacturing cost can be reduced by extending the life of the noble metal crucible and the refractory member.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下図面を
参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載
において従来技術と類似な部分には類似な符号を付して
いる。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る単結晶
製造装置の構成を示す断面図である。単結晶製造装置
は、単結晶17の育成が行われる育成炉1と、育成され
た単結晶17を収納して単結晶17の徐冷が行われる保
温炉2と、種結晶16を溶融した単結晶の原料(原料融
液)13の液面26から引上げることで単結晶17を育
成する引上げ軸(14〜16)とを具備する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, parts similar to those of the related art are denoted by similar reference numerals. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a single crystal manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The single crystal manufacturing apparatus includes a growth furnace 1 in which a single crystal 17 is grown, an insulated furnace 2 in which the grown single crystal 17 is accommodated and the single crystal 17 is gradually cooled, and a single crystal in which the seed crystal 16 is melted. A pulling shaft (14 to 16) for growing a single crystal 17 by pulling it from a liquid surface 26 of a crystal raw material (raw material melt) 13 is provided.

【0032】育成炉1は、原料融液13が収容された貴
金属ルツボ5と、貴金属ルツボ5の上に配置された貴金
属からなるリング状の反射板11と、反射板11の上に
配置された貴金属からなるアフターヒータ12と、貴金
属ルツボ5の外周に配置された、耐火物を含む断熱材か
らなる耐火物ルツボ6と、耐火物ルツボ6の上に配置さ
れた保温塔7と、保温塔7の上に配置され、引上げ軸
(15、16)が貫通する穴24を有した開閉自在の育
成炉上蓋8とを具備する。育成炉上蓋8は、2つ割構造
を有し、育成炉上蓋8を左右にそれぞれ移動させること
で、装置外部から育成炉上蓋8の開閉を操作することが
できる。耐火物ルツボ6、保温塔7、育成炉上蓋8は、
断熱材で構成されている。貴金属ルツボ5、反射板1
1、アフターヒータ12などの貴金属部材の外周には、
耐火物ルツボ6から所定の間隔をおいて誘導加熱コイル
10が配置されている。誘導加熱コイル10は貴金属部
材(5、11、12)を加熱昇温して、貴金属ルツボ5
内の単結晶の原料を溶融し、且つ育成炉6内に単結晶1
7の育成に適した温度分布を形成する。育成炉1は、支
柱18によって支持されている。
The growth furnace 1 includes a noble metal crucible 5 containing a raw material melt 13, a ring-shaped reflector 11 made of a noble metal disposed on the noble metal crucible 5, and a reflector 11. An after-heater 12 made of a noble metal, a refractory crucible 6 made of a heat-insulating material containing a refractory disposed on the outer periphery of the noble metal crucible 5, a heat-insulating tower 7 arranged on the refractory crucible 6, and a heat-insulating tower 7 And an openable and closable furnace top 8 having a hole 24 through which the pulling shafts (15, 16) pass. The growth furnace top lid 8 has a split structure, and the growth furnace top lid 8 can be opened and closed from outside the apparatus by moving the growth furnace top lid 8 left and right, respectively. The refractory crucible 6, the heat retention tower 7, and the growth furnace top lid 8
It is composed of thermal insulation. Precious metal crucible 5, reflector 1
1. On the outer periphery of the noble metal member such as the after heater 12,
An induction heating coil 10 is arranged at a predetermined distance from the refractory crucible 6. The induction heating coil 10 heats and raises the temperature of the noble metal members (5, 11, 12), and
The raw material of the single crystal in the furnace is melted, and the single crystal 1
7 to form a temperature distribution suitable for growing. The growing furnace 1 is supported by a column 18.

【0033】貴金属ルツボ5は、直径180mmφ、高
さ150mmの、イリジウム(Ir)製のルツボを使用
する。イリジウム(Ir)の代わりに、白金(Pt)、
白金ロジウム(Pt−Rb)合金などを材料として使用
しても構わない。貴金属ルツボ5内に収容される単結晶
の原料は、炭酸リチウム(LiCO)及び酸化タン
タル(Ta)の粉末を秤量して焼結した焼結材料
からなる。焼結材料の重量は7〜10kgであり、貴金
属ルツボ5と焼結材料の総重量は15kgである。ま
た、炭酸リチウム(LiCO)と酸化タンタル(T
)は、リチウム(Li)とタンタル(Ta)の
組成比が、Li/Ta=0.943(モル比)になるよ
うに配分されている。
As the noble metal crucible 5, a crucible made of iridium (Ir) having a diameter of 180 mm and a height of 150 mm is used. Instead of iridium (Ir), platinum (Pt),
A platinum rhodium (Pt-Rb) alloy or the like may be used as a material. The raw material of the single crystal contained in the noble metal crucible 5 is made of a sintered material obtained by weighing and sintering powders of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). The weight of the sintered material is 7 to 10 kg, and the total weight of the noble metal crucible 5 and the sintered material is 15 kg. In addition, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and tantalum oxide (T
a 2 O 5 ) are distributed such that the composition ratio of lithium (Li) and tantalum (Ta) is Li / Ta = 0.943 (molar ratio).

【0034】保温炉2は、育成炉1の上方に配置され、
その底部には単結晶17を育成炉から収納するための開
口が形成されている。保温炉2は、単結晶17を引上げ
る方向、つまり引上げ軸(14〜16)に対して平行な
方向(以後、「引上げ軸方向」いう)、及び引上げ軸
(14〜16)に対して垂直な方向(以後、「引上げ軸
垂直方向」いう)に移動することができる。育成炉2の
上部には、育成炉2を引上げ軸方向に移動するための吊
上げ手段25が接続されている。この吊上げ手段25を
用いて、保温炉2の底部を育成炉上蓋8の上に密接させ
ることができる。
The heat retaining furnace 2 is disposed above the growing furnace 1,
An opening for accommodating the single crystal 17 from the growth furnace is formed at the bottom thereof. The insulated furnace 2 pulls the single crystal 17, that is, a direction parallel to the pulling axis (14 to 16) (hereinafter referred to as “pulling axis direction”), and a direction perpendicular to the pulling axis (14 to 16). (Hereinafter referred to as a “pull-up axis perpendicular direction”). A lifting means 25 for moving the growing furnace 2 in the pulling axial direction is connected to the upper part of the growing furnace 2. By using the lifting means 25, the bottom of the heat retaining furnace 2 can be brought into close contact with the growth furnace top lid 8.

【0035】また、保温炉2を構成する材料には断熱材
が含まれており、保温炉2内の温度を維持する機能を有
する。さらに保温炉2は、単結晶17の収納に必要とな
る高温状態を形成するための加熱手段をさらに有する。
保温炉2の内面は耐熱性のある、劣化しずらい物質、例
えば、KM管(ニッカトー)などで覆われている。保温
炉2は育成炉1の上方に配置されているため、保温炉2
内面が剥離して、貴金属ルツボ5内に混入することを防
ぎ、原料融液13の純度が低下することを防止する。ま
た、保温炉2内に温度が均一な領域(均熱領域)を広く
形成するため、引上げ軸方向の炉内長さは、単結晶17
の長さの3倍以上であることが望ましい。第1の実施の
形態においては、単結晶17の長さが10cm程度であ
るため、保温炉2の炉内長さを40cmとした。保温炉
2が有する加熱手段を用いて、保温炉2の中心の温度を
1300℃に設定した場合、保温炉2の中心から引上げ
軸方向に15cmの領域の温度は、1300±50℃の
範囲に収まる均熱領域を形成していることを確認した。
The material forming the heat insulating furnace 2 includes a heat insulating material and has a function of maintaining the temperature in the heat insulating furnace 2. Further, the heat retaining furnace 2 further has a heating means for forming a high temperature state necessary for storing the single crystal 17.
The inner surface of the heat-retaining furnace 2 is covered with a heat-resistant, hardly deteriorating substance, for example, a KM tube (Nikkato). Since the insulated furnace 2 is disposed above the growth furnace 1, the insulated furnace 2
The inner surface is prevented from peeling and mixing into the noble metal crucible 5, and the purity of the raw material melt 13 is prevented from lowering. Further, in order to form a wide region (uniform heat region) in which the temperature is uniform in the insulated furnace 2, the length of the furnace in the pulling axial direction is limited to the single crystal 17.
Is desirably at least three times the length of. In the first embodiment, since the length of the single crystal 17 is about 10 cm, the length of the insulated furnace 2 is set to 40 cm. When the temperature of the center of the heat-retaining furnace 2 is set to 1300 ° C. by using the heating means of the heat-retaining furnace 2, the temperature of the region 15 cm in the direction of the pulling axis from the center of the heat-retaining furnace 2 is in the range of 1300 ± 50 ° C. It was confirmed that a uniform soaking area was formed.

【0036】引上げ軸は、引上げ棒14とアルミナ棒1
5と種結晶16とからなる。引上げ棒14の一端にはア
ルミナ棒15の一端に接続されている。アルミナ棒15
の他端には種結晶16が接続されている。引上げ棒14
とアルミナ棒15と種結晶16は、直線状に接続されて
いる。引上げ棒14の他端は、単結晶17の重量を測定
する機能を有するロードセル22に接続されている。ア
ルミナ棒15は、保温炉2、及び育成炉上蓋8の穴24
を貫通し、引上げ軸の先端に配置された種結晶16を、
貴金属ルツボ5に収容された原料融液13の液面26に
接触させることができる。
The pulling shaft is composed of the pulling rod 14 and the alumina rod 1
5 and a seed crystal 16. One end of the pulling rod 14 is connected to one end of the alumina rod 15. Alumina rod 15
Is connected to a seed crystal 16 at the other end. Lifting rod 14
, The alumina rod 15 and the seed crystal 16 are connected linearly. The other end of the pulling rod 14 is connected to a load cell 22 having a function of measuring the weight of the single crystal 17. The alumina rod 15 is provided in the heat insulating furnace 2 and the hole 24 in the growth furnace upper lid 8.
Through the seed crystal 16 disposed at the tip of the pulling shaft,
It can be brought into contact with the liquid surface 26 of the raw material melt 13 accommodated in the noble metal crucible 5.

【0037】育成炉1、保温炉2、引上げ軸(14〜1
6)は、金属製の容器(SUS製チャンバー)35の中
に配置されている。この容器の内部は、ガス導入口23
から導入される窒素、アルゴン等の不活性ガスで満たさ
れている。金属性容器の外には、単結晶17の原料の供
給速度を調節する機能、及び重量センサーを有する原料
供給装置19が配置されている。原料供給装置19と育
成炉1の間には原料供給管20が接続されている。原料
供給装置19から育成炉1内の貴金属ルツボ5へ焼結材
料21を供給することができる。原料供給装置19内の
焼結材料21は、粉末、或いは顆粒状の原料である。
The growth furnace 1, the heat insulation furnace 2, and the pulling shaft (14 to 1)
6) is disposed in a metal container (SUS chamber) 35. The inside of this container is a gas inlet 23
And is filled with an inert gas such as nitrogen or argon introduced from the furnace. Outside the metallic container, a raw material supply device 19 having a function of adjusting the supply speed of the raw material of the single crystal 17 and a weight sensor is arranged. A raw material supply pipe 20 is connected between the raw material supply device 19 and the growth furnace 1. The sintered material 21 can be supplied from the raw material supply device 19 to the noble metal crucible 5 in the growth furnace 1. The sintered material 21 in the raw material supply device 19 is a powder or a granular raw material.

【0038】また、金属性容器の外に、丸板状或いは長
方形状のフタ4が載置され、フタ4の上に保温炉2の底
部に装着される保温炉底蓋3が配置されている。保温炉
底蓋3をフタ4と共に、金属性容器内に挿入することが
できる。保温炉底蓋3は加熱手段を内蔵し、自身の温度
をコントロールすることができる。
A round plate-shaped or rectangular-shaped lid 4 is placed outside the metal container, and a heat-insulating furnace bottom cover 3 attached to the bottom of the heat-insulating furnace 2 is disposed on the lid 4. . The insulated furnace bottom lid 3 can be inserted into the metal container together with the lid 4. The insulated furnace bottom lid 3 has a built-in heating means and can control its own temperature.

【0039】次に、図1に示した単結晶製造装置を用い
て単結晶を製造する方法について、図1乃至図11を参
照して説明する。図1乃至図4は、単結晶17の育成か
ら育成された単結晶17の冷却までの一連の単結晶製造
工程における主要な製造工程を示す装置断面図である。
図5は、単結晶を製造する方法を示すフローチャートで
ある。
Next, a method of manufacturing a single crystal using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIGS. 1 to 4 are cross-sectional views of the apparatus showing main manufacturing steps in a series of single crystal manufacturing steps from the growth of the single crystal 17 to the cooling of the grown single crystal 17.
FIG. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing a single crystal.

【0040】(イ)まず、図5に示すステップS01に
おいて、原料供給管20の先端が貴金属ルツボ5の上に
くるように伸ばして、原料供給装置19の中にある、L
CO及びTaの粉末を秤量して焼結した焼
結材料21を、原料供給管20を通して貴金属ルツボ5
に供給する。なお、貴金属ルツボ5を回転させながら、
焼結原料21を供給する方が望ましい。貴金属ルツボ5
に供給された焼結原料21が溶融するまでにはある程度
の時間がかかり、回転しないで連続して補給してしまう
と、溶融する前の焼結原料21の上に次々と焼結原料2
1が堆積してしまい、スムーズに焼結原料21が溶融し
ない場合があるからである。
(A) First, in step S01 shown in FIG. 5, the tip of the raw material supply pipe 20 is extended so as to come over the noble metal crucible 5, and the L
The sintering material 21 obtained by weighing and sintering the powders of i 2 CO 3 and Ta 2 O 5 is passed through a raw material supply pipe 20 to a noble metal crucible 5.
To supply. In addition, while rotating the noble metal crucible 5,
It is desirable to supply the sintering raw material 21. Precious metal crucible 5
It takes a certain amount of time until the sintering raw material 21 supplied to the sintering material is melted. If the sintering raw material 21 is continuously supplied without rotating, the sintering raw material 2
This is because 1 may accumulate and the sintering raw material 21 may not be melted smoothly.

【0041】(ロ)次に、ステップS02において、誘
導加熱コイル10に加える電力を増大させ、育成炉1内
の貴金属部材(5、11、12)を加熱する。焼結原料
を完全に溶融させて原料融液13を形成する。そして、
誘導加熱コイル10に加える電力を制御して、原料融液
13の液面26の温度を単結晶の育成に適した温度に調
節する。また、育成炉上蓋8を閉じた状態とすること
で、育成炉1内の温度分布を緩やかにして、単結晶の育
成に適した温度分布を形成する。
(B) Next, in step S02, the power applied to the induction heating coil 10 is increased to heat the noble metal members (5, 11, 12) in the growth furnace 1. The sintering raw material is completely melted to form a raw material melt 13. And
By controlling the electric power applied to the induction heating coil 10, the temperature of the liquid surface 26 of the raw material melt 13 is adjusted to a temperature suitable for growing a single crystal. Further, by keeping the growth furnace top lid 8 closed, the temperature distribution in the growth furnace 1 is moderated, and a temperature distribution suitable for growing a single crystal is formed.

【0042】(ハ)次に、ステップS03において、引
上げ軸(14〜16)を原料融液13へ向けて移動さ
せ、引上げ軸先端の種結晶16を原料融液13の液面2
6に接触させる。次に、ステップS04において、図1
に示すように、育成炉上蓋8を閉じた状態で、引上げ軸
(14〜16)を回転させながら引上げることで、種結
晶16の下に単結晶17を育成する。
(C) Next, in step S 03, the pulling shafts (14 to 16) are moved toward the raw material melt 13, and the seed crystal 16 at the tip of the pulling shaft is moved to the liquid level 2 of the raw material melt 13.
6 is contacted. Next, in step S04, FIG.
As shown in (1), the single crystal 17 is grown under the seed crystal 16 by pulling up while rotating the pulling shafts (14 to 16) with the growth furnace top lid 8 closed.

【0043】(ニ)次に、ステップS05において、単
結晶17が所定の長さまで育成された後、単結晶17を
液面26から切り離す。単結晶17の切り離しは、10
〜100mm/minというような速い速度で所定の距
離まで引上げ軸(14〜16)を引上げればよい。ま
た、単結晶17の下端に結晶テールを形成して液面26
より切り離す方法を用いても構わない。
(D) Next, in step S05, after the single crystal 17 has been grown to a predetermined length, the single crystal 17 is cut off from the liquid surface 26. The separation of the single crystal 17 is 10
The pulling shafts (14 to 16) may be pulled up to a predetermined distance at a high speed such as 100 mm / min. Also, a crystal tail is formed at the lower end of the single crystal 17 to form a liquid surface 26.
A method of separating more may be used.

【0044】(ホ)次に、育成された単結晶17を育成
炉1から保温炉2まで移動するための準備を行う。ま
ず、保温炉2内の温度を、育成された直後の高温状態の
単結晶17を収納するために必要な所定の温度に設定す
る。すなわち、保温炉2の中心の温度を、単結晶17の
融点を絶対温度表示でTmとした場合、0.7Tm以上
Tm未満の温度に設定する。ここでは、保温炉2の中心
の温度を1300℃に設定した場合について説明を続け
る。なお、第1の実施の形態では、育成された単結晶1
7を育成炉1から保温炉2まで移動するための準備をス
テップS05の後に行うが、勿論、これに限られるわけ
ではない。ステップS05よりも前に、単結晶17の育
成を行っている最中に実施しても構わない。
(E) Next, preparations are made for moving the grown single crystal 17 from the growth furnace 1 to the heat retaining furnace 2. First, the temperature in the insulated furnace 2 is set to a predetermined temperature necessary for storing the single crystal 17 in a high temperature state immediately after being grown. That is, the temperature at the center of the heat retaining furnace 2 is set to a temperature of 0.7 Tm or more and less than Tm when the melting point of the single crystal 17 is represented by Tm in absolute temperature display. Here, the case where the temperature of the center of the heat retaining furnace 2 is set to 1300 ° C. will be described. In the first embodiment, the grown single crystal 1
Preparation for moving the furnace 7 from the growing furnace 1 to the insulated furnace 2 is performed after step S05, but is not limited to this, of course. Prior to step S05, it may be performed while growing the single crystal 17.

【0045】(へ)次に、ステップS06において、育
成炉上蓋8を左右に開く。次に、ステップS07におい
て、図2に示すように、単結晶17を育成炉1から保温
炉2まで、所定の速度で移動して、単結晶17を保温炉
2内に収納する。このとき、保温炉2の底部は、開いた
状態の育成炉上蓋8の上部に密接している。また、単結
晶の移動は、引上げ軸(14〜16)を所定の速度で引
上げることにより行われる。
(F) Next, in step S06, the growth furnace upper lid 8 is opened right and left. Next, in step S07, as shown in FIG. 2, the single crystal 17 is moved from the growing furnace 1 to the insulated furnace 2 at a predetermined speed, and the single crystal 17 is stored in the insulated furnace 2. At this time, the bottom of the heat retaining furnace 2 is in close contact with the upper part of the growing furnace upper lid 8 in an open state. The movement of the single crystal is performed by pulling the pulling shafts (14 to 16) at a predetermined speed.

【0046】(ト)次に、図6に示すステップS08に
おいて、育成炉上蓋8を閉じる。次に、ステップS09
において、単結晶17、引上げ軸(14〜16)、及び
保温炉2を、同期して引上げ軸方向に移動(上昇)させ
る。次に、ステップS10において、図3に示すよう
に、保温炉2の底部に保温炉底蓋3を装着する。具体的
には、保温炉2の底部が保温炉底蓋3よりも上に来るま
で、単結晶17、引上げ軸(14〜16)、及び保温炉
2を移動(上昇)させた後、保温炉底蓋3を丸板状のフ
タ4と共に引上げ軸垂直方向に移動して、保温炉2の下
方に配置する。そして、単結晶17、引上げ軸(14〜
16)、及び保温炉2を下降させることで、保温炉底蓋
3を保温炉2底部に装着する。次に、ステップS11に
おいて、単結晶17を保温炉底蓋3の上に着地させる。
(G) Next, in step S08 shown in FIG. 6, the growth furnace top lid 8 is closed. Next, step S09
, The single crystal 17, the pulling shafts (14 to 16), and the heat retaining furnace 2 are synchronously moved (up) in the pulling axis direction. Next, in step S10, the thermal insulation furnace bottom cover 3 is attached to the bottom of the thermal insulation furnace 2 as shown in FIG. Specifically, the single crystal 17, the pulling shaft (14 to 16), and the insulated furnace 2 are moved (elevated) until the bottom of the insulated furnace 2 is located above the bottom lid 3 of the insulated furnace. The bottom lid 3 is moved in the vertical direction of the pulling axis together with the round plate-shaped lid 4, and is disposed below the heat insulating furnace 2. Then, the single crystal 17 and the pulling shaft (14 to
16) And, by lowering the insulated furnace 2, the insulated furnace bottom cover 3 is mounted on the bottom of the insulated furnace 2. Next, in step S11, the single crystal 17 is landed on the bottom lid 3 of the heat-retaining furnace.

【0047】(チ)次に、ステップS12において、単
結晶17、引上げ軸(15、16)、及び保温炉2を同
期して引上げ軸垂直方向に移動する。具体的には、ま
ず、保温炉2と吊上げ手段25とを切り離し、また引上
げ棒14とアルミナ棒15とを切り離す。そして、アル
ミナ棒15、種結晶16、単結晶17、保温炉底蓋3、
フタ4、及び保温炉2を同期して引上げ軸垂直方向に移
動して、金属性容器の外に出す。
(H) Next, in step S12, the single crystal 17, the pulling shafts (15, 16), and the heat retaining furnace 2 are moved in the vertical direction of the pulling shaft in synchronization. Specifically, first, the heat retaining furnace 2 and the lifting means 25 are separated, and the pulling rod 14 and the alumina rod 15 are separated. Then, an alumina rod 15, a seed crystal 16, a single crystal 17, an insulating furnace bottom cover 3,
The lid 4 and the insulated furnace 2 are synchronously moved in the vertical direction of the pulling axis and taken out of the metal container.

【0048】(リ)次に、ステップS13において、保
温炉2内において単結晶17の冷却を行う。具体的に
は、保温炉2の温度を約10時間かけて一定の速度で室
温まで降下させる。そして、単結晶17の冷却が終了し
た後、6時間後に単結晶17を保温炉2から取り出す。
次に、ステップS14において、ステップS13と同時
に、次の単結晶の育成を行うか否かを決定する。次の単
結晶育成を行う場合(ステップS14においてYE
S)、ステップS15に進み、単結晶17の育成により
消費された分の単結晶の原料(焼結原料)21を貴金属
ルツボ5内に補給する。単結晶17の育成により消費さ
れた原料融液13の重さは、ロードセル22により測定
された単結晶17の重さであるため、単結晶17と同じ
重さ分の焼結原料21を補給する。この時、貴金属ルツ
ボ5を回転させながら(支持棒18を回転させなが
ら)、焼結原料21を補給する。
Next, in step S13, the single crystal 17 is cooled in the heat retaining furnace 2. Specifically, the temperature of the heat retaining furnace 2 is lowered to room temperature at a constant speed over about 10 hours. Then, after the cooling of the single crystal 17 is completed, the single crystal 17 is taken out of the heat retaining furnace 6 hours later.
Next, in step S14, it is determined whether to grow the next single crystal at the same time as step S13. When the next single crystal is grown (YE in step S14)
S), the process proceeds to step S15, in which the single crystal raw material (sintering raw material) 21 consumed by growing the single crystal 17 is supplied into the noble metal crucible 5. Since the weight of the raw material melt 13 consumed by growing the single crystal 17 is the weight of the single crystal 17 measured by the load cell 22, the sintering raw material 21 having the same weight as the single crystal 17 is supplied. . At this time, the sintering raw material 21 is supplied while rotating the noble metal crucible 5 (while rotating the support bar 18).

【0049】(ヌ)次に、ステップS16において、図
4に示すように、引上げ棒14に新しいアルミナ棒15
及び種結晶16を装着して、次の引上げ軸を用意する。
そして、ステップS02に戻り、上記ステップ(S02
〜S13)を繰り返す。一方、次の単結晶育成を行わな
い場合(ステップS14においてNO)、一連の単結晶
製造方法は終了する。
(G) Next, in step S16, as shown in FIG.
Then, the seed crystal 16 is mounted, and the next pulling shaft is prepared.
Then, the process returns to step S02, and returns to step S02.
To S13) are repeated. On the other hand, when the next single crystal growth is not performed (NO in step S14), the series of single crystal manufacturing methods ends.

【0050】図7(a)は、ステップS07における育
成炉1から保温炉2までの引上げ軸上の温度分布を示す
グラフである。縦軸は、原料融液13の液面26からの
垂直距離を示し、横軸は、引上げ軸上の温度を示す。引
上げ軸上の温度は、育成炉上蓋8を開き、炉心温度が1
300℃に設定された育成炉が育成炉上蓋8に密接した
状態で、熱電対を用いて測定したものである。図7
(b)は、図1に示した単結晶製造装置の一部分を示す
断面図であり、図7(a)に示すグラフの主要な温度に
おける単結晶17の位置を示している。
FIG. 7A is a graph showing the temperature distribution on the pulling axis from the growing furnace 1 to the heat retaining furnace 2 in step S07. The vertical axis indicates the vertical distance from the liquid surface 26 of the raw material melt 13, and the horizontal axis indicates the temperature on the pulling axis. The temperature on the pulling shaft is set by opening the growth furnace top lid 8 and setting the core temperature to 1.
The measurement was performed using a thermocouple in a state where the growth furnace set at 300 ° C. was in close contact with the growth furnace top lid 8. FIG.
7B is a cross-sectional view illustrating a part of the single crystal manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1 and illustrates a position of the single crystal 17 at a main temperature in a graph illustrated in FIG.

【0051】図7(a)に示すように、原料融液13の
液面26の温度は約1650度であり、引上げ軸上の温
度は垂直距離に従って低下していく。保温塔7の上部付
近で1300℃を下回り、育成炉2の底部付近で温度分
布のキンク(極小値)27を形成し、保温炉2の中心に
おいて1300℃まで上昇している。図7(b)におい
て、単結晶17Aは、ステップS05において液面26
から切り離された状態を示す。単結晶17Bは、保温塔
7の上端付近で引上げ軸上の温度が1300℃となる部
分に、単結晶17の中心29が配置された状態を示す。
単結晶17Cは、保温炉2の中心に単結晶17の中心2
9が配置された状態を示す。
As shown in FIG. 7A, the temperature of the liquid surface 26 of the raw material melt 13 is about 1650 degrees, and the temperature on the pulling axis decreases with the vertical distance. The temperature falls below 1300 ° C. near the upper part of the heat retaining tower 7, forms a kink (minimum value) 27 of the temperature distribution near the bottom part of the growing furnace 2, and rises to 1300 ° C. at the center of the heat retaining furnace 2. In FIG. 7B, the single crystal 17A has a liquid level 26 at step S05.
Indicates a state in which it has been disconnected from. The single crystal 17B shows a state in which the center 29 of the single crystal 17 is arranged in a portion where the temperature on the pulling axis is 1300 ° C. near the upper end of the heat retaining tower 7.
The single crystal 17C is placed at the center of the heat insulating furnace 2 at the center 2 of the single crystal 17.
9 shows a state where it is arranged.

【0052】本発明の第1の実施の形態では、ステップ
S07における育成炉1から保温炉2までの移動速度
は、引上げ軸上の温度が、保温炉2の中心の温度(13
00℃)未満である領域とそれ以外の領域とで異なり、
保温炉2の中心の炉内温度(1300℃)未満である領
域の方が速い。すなわち、図7(b)において、単結晶
17Aの状態から単結晶17Bの状態までの移動速度よ
りも、単結晶17Bの状態から単結晶17Cの状態まで
の移動速度の方を速くする。具体的には、単結晶17A
の状態から単結晶17Bの状態まで1時間かけて移動
し、単結晶17Bの状態から単結晶17Cの状態まで毎
分50〜100mmの速度で早送りで移動した。なお、
単結晶17Aの状態から単結晶17Bの状態まで移動時
間を1時間としたが、単結晶17が受ける熱ストレスの
低減、クラック防止の観点から、さらに長い時間をかけ
て移動させることが好ましい。
In the first embodiment of the present invention, the moving speed from the growing furnace 1 to the insulated furnace 2 in step S07 is such that the temperature on the pulling shaft is equal to the temperature at the center of the insulated furnace 2 (13).
00 ° C) and the other regions are different,
The region in the center of the insulated furnace 2 where the temperature is lower than the furnace temperature (1300 ° C.) is faster. That is, in FIG. 7B, the moving speed from the state of single crystal 17B to the state of single crystal 17C is faster than the moving speed from the state of single crystal 17A to the state of single crystal 17B. Specifically, the single crystal 17A
From the state of the single crystal 17B to the state of the single crystal 17B, and from the state of the single crystal 17B to the state of the single crystal 17C at a speed of 50 to 100 mm / min. In addition,
Although the movement time from the state of the single crystal 17A to the state of the single crystal 17B is set to 1 hour, it is preferable to move the single crystal 17 over a longer time from the viewpoint of reducing the thermal stress applied to the single crystal 17 and preventing cracks.

【0053】以上説明したように、本発明の第1の実施
の形態によれば、保温炉2内で単結晶17の冷却を行う
ため、貴金属ルツボ5内の原料融液13が単結晶17の
冷却毎に固化されることがなく、育成炉1全体の昇温−
冷却といったヒートサイクルを単結晶17の育成毎に繰
り返し行う必要がなくなる。従って、貴金属ルツボ5の
早期変形、育成炉1に含まれる耐火物の早期劣化を防ぐ
ことができる。これらにより、単結晶17の生産能力の
向上と、実質的な生産コストの低減を同時に達成するこ
とができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, since the single crystal 17 is cooled in the insulated furnace 2, the raw material melt 13 in the noble metal crucible 5 It is not solidified each time it is cooled, and the temperature of the entire growth furnace 1 rises.
It is not necessary to repeat a heat cycle such as cooling every time the single crystal 17 is grown. Therefore, early deformation of the noble metal crucible 5 and early deterioration of the refractory contained in the growth furnace 1 can be prevented. Thus, it is possible to simultaneously improve the production capacity of the single crystal 17 and substantially reduce the production cost.

【0054】また、保温炉2内で単結晶17の冷却を行
う際、保温炉2を単結晶17及び引上げ軸(15,1
6)と共に、引上げ軸に対して垂直方向に移動させてお
くことで、育成炉1内に異なる引き上げ軸を配置するこ
とができる。よって、単結晶17を冷却している間に次
の単結晶を育成する準備を開始することができる。従っ
て、連続的な結晶引上げが実用化レベルとなり、従来、
2日で1本の割合で製造した単結晶を、1日1本の割合
で製造することができるようになり、単結晶製造装置の
生産効率が従来の2倍に増加する。
When cooling the single crystal 17 in the heat insulating furnace 2, the heat insulating furnace 2 is moved to the single crystal 17 and the pulling shaft (15, 1).
By moving the pulling shaft in the vertical direction with respect to the pulling shaft together with 6), different pulling shafts can be arranged in the growth furnace 1. Therefore, preparation for growing the next single crystal can be started while the single crystal 17 is being cooled. Therefore, continuous crystal pulling is at a practical level.
A single crystal manufactured at a rate of one crystal in two days can be manufactured at a rate of one crystal per day, and the production efficiency of the single crystal manufacturing apparatus is doubled as compared with the conventional one.

【0055】さらに、保温炉2の底部を育成炉上蓋8の
上部に密接した状態で、単結晶17を育成炉1から保温
炉2内へ収納することで、育成炉上蓋8と保温炉2との
隙間から炉内の熱が逃げにくくすることができる。すな
わち、育成炉上蓋8と保温炉2との隙間付近に局所的な
低温部分を形成せず、単結晶17に大きな熱ストレスを
加えることなく、単結晶17を育成炉1から保温炉2内
へ収納する。従って、単結晶の割れの発生率を大幅に下
げることができる。
Further, the single crystal 17 is stored from the growing furnace 1 into the insulated furnace 2 while the bottom of the insulated furnace 2 is in close contact with the upper part of the growing furnace upper cover 8. The heat in the furnace can hardly escape from the gap. That is, the single crystal 17 is moved from the growth furnace 1 into the heat insulating furnace 2 without forming a local low-temperature portion near the gap between the growth furnace upper lid 8 and the heat insulating furnace 2 and without applying a large thermal stress to the single crystal 17. To store. Therefore, the incidence of single crystal cracking can be significantly reduced.

【0056】さらに、単結晶17の育成時に育成炉上蓋
8を閉じておくことで、育成炉1の上方からの落下物が
貴金属ルツボ5内に侵入することを防止し、原料融液1
3の純度の低下を防止することができる。また、単結晶
17を保温炉2内に収納した後も育成炉上蓋8を閉じて
おくことで、単結晶17の育成時と同様に、貴金属ルツ
ボ5内への落下物を防止することができる。
Further, by closing the growth furnace upper lid 8 during the growth of the single crystal 17, falling objects from above the growth furnace 1 are prevented from entering the noble metal crucible 5, and the raw material melt 1 is prevented.
3 can be prevented from lowering in purity. In addition, by closing the growth furnace upper lid 8 even after storing the single crystal 17 in the heat insulating furnace 2, falling objects into the noble metal crucible 5 can be prevented as in the case of growing the single crystal 17. .

【0057】さらに、単結晶17の育成を準備する時に
育成炉上蓋8を閉じておくことで、育成炉1内部の温度
分布を縦方向に緩和して、単結晶17の育成に好適な炉
内環境を形成することができる。また、育成炉上蓋8は
引上げ軸(14〜16)が貫通する穴24を有するた
め、育成炉上蓋8を閉じて単結晶17を育成することが
できる。従って、単結晶17の育成時においてもこの単
結晶育成に好適な炉内環境を維持することができ、単結
晶17が受ける熱ストレスを低減することができる。
Furthermore, by closing the growth furnace upper lid 8 when preparing the growth of the single crystal 17, the temperature distribution inside the growth furnace 1 is relaxed in the vertical direction, and the furnace is suitable for growing the single crystal 17. Environment can be formed. Moreover, since the growth furnace upper lid 8 has the hole 24 through which the pulling shafts (14 to 16) pass, the single crystal 17 can be grown by closing the growth furnace upper lid 8. Therefore, even when the single crystal 17 is grown, a furnace environment suitable for growing the single crystal 17 can be maintained, and the thermal stress applied to the single crystal 17 can be reduced.

【0058】(第1の実験例)次に、本発明の第1の実
施の形態に係る実験例について説明する。まず、第1の
実験例では、単結晶17を育成炉1から保温炉2まで移
動する際の、保温炉2の底部から育成炉上蓋8の上部ま
での距離について検討する。実施の形態においては、保
温炉2の底部が育成炉上蓋8の上部に密接した状態、つ
まり、保温炉2の底部から育成炉上蓋8の上部までの距
離を0mmとした場合について示した。第1の実験例で
は、この距離(保温炉−育成炉間距離)を0、10、2
0、40mmの4条件において、育成炉1から保温炉2
までの単結晶17の移動を行った。各条件ごとに3本の
単結晶17の育成を行い、冷却後の単結晶17のクラッ
クフリー率、ポーリング工程後のクラックフリー率を測
定した。なお、この測定においては、結晶引上げ工程に
おいて理想的な状態から外れたものについてはクラック
フリー率のカウントから除外した。測定結果を表1に示
す。
(First Experimental Example) Next, an experimental example according to the first embodiment of the present invention will be described. First, in the first experimental example, when the single crystal 17 is moved from the growth furnace 1 to the insulated furnace 2, the distance from the bottom of the insulated furnace 2 to the upper part of the growth furnace top lid 8 is examined. In the embodiment, the case where the bottom of the heat retaining furnace 2 is in close contact with the upper part of the growth furnace upper lid 8, that is, the case where the distance from the bottom of the heat retaining furnace 2 to the upper part of the growth furnace upper lid 8 is 0 mm is shown. In the first experimental example, this distance (distance between the insulated furnace and the growth furnace) was set to 0, 10, 2
Under the four conditions of 0 and 40 mm, the heating furnace 2
The single crystal 17 was moved up to this point. Three single crystals 17 were grown for each condition, and the crack free ratio of the single crystal 17 after cooling and the crack free ratio after the poling step were measured. In this measurement, those deviating from the ideal state in the crystal pulling step were excluded from the crack-free rate count. Table 1 shows the measurement results.

【0059】[0059]

【表1】 表1に示すように、冷却後のクラックフリー率は、0、
10、20mmの条件において良好な結果が得られた。
また、ポーリング後のクラックフリー率は、20mmの
条件で低下しているものの、0、10mmの条件におい
て、良好な結果が得られた。従って、図5に示すステッ
プS07において、育成炉上蓋8の上部から保温炉2の
底部までの距離を10mm以下に設定することで、クラ
ックの発生を予防できることが分かった。また、この距
離を20mm以下に設定しても既にクラック予防効果が
現れていることが分かった。
[Table 1] As shown in Table 1, the crack-free rate after cooling was 0,
Good results were obtained under the conditions of 10 and 20 mm.
Further, although the crack free ratio after the poling decreased under the condition of 20 mm, good results were obtained under the conditions of 0 and 10 mm. Therefore, in step S07 shown in FIG. 5, it was found that the generation of cracks can be prevented by setting the distance from the top of the growth furnace top lid 8 to the bottom of the heat retaining furnace 2 to 10 mm or less. Also, it was found that even when this distance was set to 20 mm or less, the effect of preventing cracks had already appeared.

【0060】図8(a)は、図7(a)と同様に、ステ
ップS07における育成炉1から保温炉2までの引上げ
軸上の温度分布を示すグラフである。図8(b)は、図
7(b)と同様に、単結晶製造装置の一部分を示す断面
図であり、図8(a)に示すグラフの主要な温度におけ
る単結晶17の位置を示している。但し、育成炉上蓋8
の上部から保温炉2の底部までの距離が0mmでない、
つまり、育成炉上蓋8の上部と保温炉2の底部が密接し
ていない状態での温度分布を示している。図8(a)に
示すように、育成炉上蓋8の上部と保温炉2の底部の間
に隙間28が形成されているため、この隙間28から炉
内の熱が逃げてしまい、引上げ軸上の温度が低下してし
まう。一方、原料融液13の液面26の温度、及び保温
炉2の中心温度は、図7に対して変化していない。結果
的に、図8(a)に示すように、育成炉上蓋8の上部と
保温炉2の底部の隙間28付近に形成される温度分布の
キンク27が大きくなってしまい、単結晶17はこの温
度分布のキンク27を通過する際に大きな熱ストレスを
受け、クラックが発生してしまう惧れが生じる。
FIG. 8A is a graph showing the temperature distribution on the pulling axis from the growing furnace 1 to the heat retaining furnace 2 in step S07, similarly to FIG. 7A. FIG. 8B is a cross-sectional view showing a part of the single crystal manufacturing apparatus, similarly to FIG. 7B, and shows the position of the single crystal 17 at the main temperature in the graph shown in FIG. I have. However, the growth furnace top lid 8
The distance from the top of the insulated furnace 2 to the bottom is not 0 mm,
That is, the temperature distribution is shown in a state where the upper part of the growth furnace top lid 8 and the bottom part of the heat retaining furnace 2 are not in close contact. As shown in FIG. 8A, a gap 28 is formed between the upper part of the growth furnace top lid 8 and the bottom part of the insulated furnace 2, so that heat in the furnace escapes from the gap 28, and Temperature will drop. On the other hand, the temperature of the liquid surface 26 of the raw material melt 13 and the center temperature of the insulated furnace 2 do not change from FIG. As a result, as shown in FIG. 8A, the kink 27 of the temperature distribution formed near the gap 28 between the upper part of the growth furnace top lid 8 and the bottom part of the heat retaining furnace 2 becomes large, and the single crystal 17 When passing through the kink 27 having the temperature distribution, a large thermal stress is applied, and there is a fear that cracks may occur.

【0061】(第2の実験例)次に、第2の実験例にお
いては、単結晶17を育成炉1から保温炉2まで移動す
る際の単結晶17の移動速度について検討する。実施の
形態では、ステップS07において、図7(b)に示す
ように、単結晶17Aの状態から単結晶17Bの状態ま
での移動速度よりも、単結晶17Bの状態から単結晶1
7Cの状態までの移動速度の方を速くしていた。これに
より、温度分布のキンク27で単結晶17が受ける熱ス
トレスを低減することができた。
(Second Experimental Example) Next, in a second experimental example, the moving speed of the single crystal 17 when the single crystal 17 is moved from the growth furnace 1 to the heat retaining furnace 2 will be examined. In the embodiment, in step S07, as shown in FIG. 7B, the moving speed from the state of single crystal 17A to the state of single crystal 17B is lower than the moving speed from single crystal 17B to single crystal 1B.
The moving speed up to the state of 7C was faster. As a result, the thermal stress applied to the single crystal 17 by the temperature distribution kink 27 could be reduced.

【0062】第2の実験の比較例では、単結晶17を液
面26から切り離した状態から、保温炉2の中心に単結
晶17の中心29がある状態まで一定の移動速度で移動
した。移動速度は毎分1.5mmであり、約300分か
けて移動した。
In the comparative example of the second experiment, the single crystal 17 was moved at a constant moving speed from a state in which the single crystal 17 was separated from the liquid surface 26 to a state in which the center 29 of the single crystal 17 was located at the center of the insulated furnace 2. The moving speed was 1.5 mm per minute, and the moving took about 300 minutes.

【0063】一方、第1の実施の形態に係る単結晶の移
動速度は、以下のとおりである。すなわち、引上げ軸上
の温度が保温炉2の中心の炉内温度(1300℃)以上
である領域(17A〜17B)での移動速度は毎分1.
5mmであり、約85分かけて移動した。そして、引上
げ軸上の温度が保温炉2の中心の炉内温度(1300
℃)未満である領域(17B〜17C)での移動速度は
毎分100mmの早送りである。それぞれ10本づつ単
結晶17の育成を行い、冷却後のクラックフリー率を調
べた。その結果を表2に示す。
On the other hand, the moving speed of the single crystal according to the first embodiment is as follows. That is, the moving speed in the region (17A to 17B) in which the temperature on the pulling shaft is equal to or higher than the in-furnace temperature (1300 ° C.) at the center of the insulated furnace 2 is 1.
5 mm and moved over about 85 minutes. Then, the temperature on the pulling shaft is the furnace temperature (1300
C), the moving speed in the region (17B to 17C) is 100 mm / min. Ten single crystals 17 were grown for each, and the crack free ratio after cooling was examined. Table 2 shows the results.

【0064】[0064]

【表2】 表2に示すように、第2の実験例に係る、時間をかけて
ゆっくり単結晶17を移動させた場合(移動速度一
定)、クラックフリー率は4/10であり、実施の形態
に係る場合(保温炉温度以降早送り)、クラックフリー
率は8/10であった。つまり、保温炉温度以降早送り
の場合のクラックが発生しない確率は、移動速度一定の
場合の2倍であった。これは、保温炉2と育成炉上蓋8
との間に局所的に温度の低い冷却部分(温度分布のキン
ク27)が形成されており、この冷却部分をゆっくり移
動させてしまうと、単結晶17の温度がこの冷却部分に
影響されてしまう。つまり、単結晶17の温度が急激に
低下して単結晶17の内部ストレスが大きくなり、クラ
ックが発生しやすくなると考えられる。
[Table 2] As shown in Table 2, when the single crystal 17 is slowly moved over time (moving speed is constant) according to the second experimental example, the crack-free ratio is 4/10, and the case according to the embodiment is performed. (Fast-forward after the temperature of the heat-retaining furnace), and the crack-free rate was 8/10. In other words, the probability that no crack would occur in the case of rapid traverse after the temperature of the insulated furnace was twice that in the case where the moving speed was constant. This consists of the heat insulation furnace 2 and the growth furnace top lid 8.
And a cooling portion having a low temperature (kink 27 of temperature distribution) is locally formed between them, and if this cooling portion is moved slowly, the temperature of single crystal 17 is affected by this cooling portion. . That is, it is considered that the temperature of the single crystal 17 sharply decreases, the internal stress of the single crystal 17 increases, and cracks easily occur.

【0065】一方、第1の実施の形態で示したように、
引上げ軸上の温度が保温炉2の中心の温度(1300
℃)未満である領域(17B〜17C)を早送りで移動
させることで、局所的な冷却部分が単結晶17の温度に
与える影響が小さく、単結晶17の温度をある程度高温
に維持したまま、保温炉2に収納することができる。従
って、単結晶17が受ける熱ストレスは小さいため、ク
ラックが発生する確率を下げることができると考えられ
る。
On the other hand, as shown in the first embodiment,
The temperature on the pulling shaft is the temperature at the center of the insulated furnace 2 (1300
C)), by rapidly moving the region (17B to 17C) that is less than the local cooling portion, the influence of the local cooling portion on the temperature of the single crystal 17 is small, and the temperature is maintained while the temperature of the single crystal 17 is maintained at a somewhat high temperature. It can be stored in the furnace 2. Therefore, since the thermal stress applied to the single crystal 17 is small, it is considered that the probability of occurrence of cracks can be reduced.

【0066】なお、第2の実験例では、タンタル酸リチ
ウム(LiTaO)の単結晶の他に、ニオブ酸リチウ
ム(LiNbO)についても同様な実験を行い、同様
な結果が得られている。
In the second experimental example, in addition to a single crystal of lithium tantalate (LiTaO 3 ), similar experiments were performed on lithium niobate (LiNbO 3 ), and similar results were obtained.

【0067】(第3の実験例)図7(a)及び図7
(b)に示したように、育成炉上蓋8の上部と保温炉2
の底部を密接した状態であっても、その密接した部分に
おいて、引上げ軸上の温度分布にキンク17が形成され
てしまう。第2の実験例で示したように、単結晶17が
受ける熱ストレスを低減するために、この温度分布のキ
ンク27において、単結晶17を早送りで移動させてい
る。そこで、第3の実験例では、育成炉1から保温炉2
までの引上げ軸上の温度分布を、キンク27を形成する
ことなく、育成炉1から保温炉2まで単調に低下する形
状にするための装置上の工夫について検討する。
(Third Experimental Example) FIGS. 7A and 7
(B) As shown in FIG.
Even when the bottoms of the pulleys are in close contact with each other, the kink 17 is formed in the temperature distribution on the pulling shaft in the close contact portion. As shown in the second experimental example, in order to reduce the thermal stress applied to the single crystal 17, the single crystal 17 is moved at high speed in the kink 27 having this temperature distribution. Therefore, in the third experimental example, the growth furnace 1
The device on the apparatus for making the temperature distribution on the pulling shaft up to the monotonously decreasing shape from the growing furnace 1 to the heat retaining furnace 2 without forming the kink 27 will be examined.

【0068】図9(b)は、第3の実験例に係る単結晶
装置の構成の一部分(特徴部分)を示す断面図である。
図9(b)に示すように、第3の実験例にかかわる単結
晶製造装置は、図1に示した装置に比して、保温塔7の
上部の外周及び保温炉2の下部の外周をそれぞれ取り囲
む保温材30を更に有する。ここでは、保温材30とし
て、アルミナ系断熱材を用いる。図9(a)は、図9
(b)に示した装置構成における引上げ軸上の温度分布
を示すグラフである。図9(a)に示すように、保温材
30を配置することで、育成炉上蓋8の上部と保温炉2
の底部が密接した部分に温度分布のキンクが形成される
ことなく、原料融液13の液面26から保温炉2の中心
にかけて、引上げ軸上の温度を単調に低下させることが
できる。
FIG. 9B is a sectional view showing a part (characteristic part) of the configuration of the single crystal apparatus according to the third experimental example.
As shown in FIG. 9B, the single crystal manufacturing apparatus according to the third experimental example has an outer periphery of the upper part of the heat retaining tower 7 and an outer periphery of the lower part of the heat retaining furnace 2 different from the apparatus shown in FIG. It further has a heat insulating material 30 surrounding each. Here, an alumina-based heat insulating material is used as the heat insulating material 30. FIG.
5 is a graph showing a temperature distribution on a pulling axis in the device configuration shown in FIG. As shown in FIG. 9 (a), by disposing the heat insulating material 30, the upper part of the growth furnace upper lid 8 and the heat insulating furnace 2
The temperature on the pulling shaft can be reduced monotonously from the liquid surface 26 of the raw material melt 13 to the center of the heat-retaining furnace 2 without forming a kink of the temperature distribution in a portion where the bottom portion is in close contact.

【0069】図9(a)及び図9(b)に示した状態に
おいて、第2の実験例と同様に、10本の単結晶17を
育成し、冷却後の単結晶17のクラックフリー率を測定
した。このときの移動速度は、単結晶17の上端が保温
炉2の底部付近に到達するまでは、毎分2mmの一定速
度で移動し、その後は、毎分100mmの早送りで移動
した。測定結果を表3に示す。
In the state shown in FIGS. 9A and 9B, ten single crystals 17 were grown and the crack-free ratio of the single crystal 17 after cooling was increased, as in the second experimental example. It was measured. The moving speed at this time was a constant speed of 2 mm per minute until the upper end of the single crystal 17 reached the vicinity of the bottom of the insulated furnace 2, and thereafter moved at a rapid feed rate of 100 mm per minute. Table 3 shows the measurement results.

【0070】[0070]

【表3】 表3に示すように、温度分布を改善したことにより、冷
却後のクラックフリー率は、9/10まで上昇し、表2
の保温炉温度以降早送りの場合の8/10に比して、ク
ラックフリー率が向上したことが分かった。
[Table 3] As shown in Table 3, by improving the temperature distribution, the crack-free rate after cooling increased to 9/10, and Table 2
It was found that the crack-free rate was improved as compared with 8/10 in the case of fast-forwarding after the temperature of the heat-retaining furnace.

【0071】また、単結晶17の上端が保温炉2の底部
付近に到達するまでの移動速度を、毎分1、3、5、7
mmの4条件で、それぞれ3本の単結晶の育成を行い、
冷却後のクラックフリー率を測定した。測定結果を表4
に示す。
The moving speed until the upper end of the single crystal 17 reaches the vicinity of the bottom of the insulated furnace 2 is set to 1, 3, 5, 7 per minute.
Under four conditions of mm, three single crystals were grown, respectively.
The crack-free rate after cooling was measured. Table 4 shows the measurement results.
Shown in

【0072】[0072]

【表4】 表4に示すように、毎分1mm及び毎分3mmの条件で
はクラックは発生せず、毎分5mmの条件では発生する
クラックは少ない。しかし、毎分7mm以上の条件で
は、総ての単結晶17にクラックの発生が見られた。こ
れは、単結晶17の冷却速度が大きくなり、熱ストレス
が増加してクラックが生じやすくなったためと思われ
る。
[Table 4] As shown in Table 4, cracks did not occur under the conditions of 1 mm per minute and 3 mm per minute, and there were few cracks under the conditions of 5 mm per minute. However, under the condition of 7 mm / min or more, cracks were observed in all the single crystals 17. This is probably because the cooling rate of the single crystal 17 was increased, the thermal stress was increased, and cracks were more likely to occur.

【0073】(第4の実験例)次に、保温炉2内に収納
された後の単結晶17の取扱いについて説明する。実施
の形態でも示したように、保温炉2内の引上げ軸方向の
長さを、単結晶17の長さ(10cm程度)の3倍以上
である40cmにすることで、保温炉2内で温度が均一
な領域(均熱領域)を広く形成することできる。従っ
て、単結晶17の中心と保温炉の中心が一致するように
保温炉2に収納することで、単結晶17全体を均一に冷
却することができる。
(Fourth Experimental Example) Next, the handling of the single crystal 17 after being stored in the insulated furnace 2 will be described. As described in the embodiment, by setting the length in the pulling axis direction in the insulated furnace 2 to 40 cm, which is three times or more the length of the single crystal 17 (about 10 cm), the temperature in the insulated furnace 2 is increased. Can uniformly form a wide area (heat uniforming area). Therefore, by storing the single crystal 17 in the heat retaining furnace 2 so that the center of the single crystal 17 and the center of the heat retaining furnace coincide with each other, the entire single crystal 17 can be uniformly cooled.

【0074】しかし、保温炉2の炉内長さを十分に長く
することができない場合、以下に示す問題が生じる。す
なわち、ステップS07で単結晶17を保温炉2内に収
納してから、ステップS10で保温炉の底部に保温炉底
蓋3を装着するするまでの間、単結晶17は、底部が開
口した状態の保温炉2に収納されていることになる。ま
た、ステップS09において保温炉2は引上げ軸に対し
て平行方向に移動(上昇)され、その底部は育成炉上蓋
8の上部から放されてしまう。従って、ステップS07
からステップS10の間において、保温炉2内の温度分
布は底部付近の温度が低下した形状を有し、単結晶17
の下端側が先に冷却されて、クラックが発生する惧れが
ある。
However, when the length of the insulated furnace 2 cannot be made sufficiently long, the following problems occur. That is, from the time when the single crystal 17 is stored in the insulated furnace 2 in step S07 to the time when the insulated furnace bottom cover 3 is attached to the bottom of the insulated furnace in step S10, the single crystal 17 is in a state where the bottom is open Is stored in the heat retaining furnace 2. In addition, in step S09, the heat retaining furnace 2 is moved (elevated) in a direction parallel to the pulling axis, and its bottom is released from the upper part of the growth furnace upper lid 8. Therefore, step S07
From Step S10 to Step S10, the temperature distribution in the insulated furnace 2 has a shape in which the temperature near the bottom is lowered, and the single crystal 17
There is a concern that the lower end side is cooled first and cracks occur.

【0075】図10(a)は、保温炉2の底部が開口し
た状態における引上げ軸上の温度分布を示すグラフであ
る。図10(b)は、底部が開口した状態の育成炉2及
び育成炉2に収納された単結晶17を示す断面図であ
る。図10(a)に示すように、保温炉2内の引上げ軸
方向の長さを十分に長くすることができない場合、底部
が開口した状態では、底部付近の温度が低いことが分か
る。図10(a)に示す温度分布において、単結晶17
をその中心29と保温炉2の中心34が一致するように
配置した場合、単結晶17の上端31と下端32との温
度差が大きくなり、単結晶17の下端32側が先に冷却
されて、クラックが発生する惧れがある。
FIG. 10A is a graph showing the temperature distribution on the pulling axis when the bottom of the heat retaining furnace 2 is open. FIG. 10B is a cross-sectional view showing the growth furnace 2 with the bottom opened and the single crystal 17 stored in the growth furnace 2. As shown in FIG. 10A, when the length in the pulling axis direction in the heat retaining furnace 2 cannot be made sufficiently long, it is understood that the temperature near the bottom is low when the bottom is open. In the temperature distribution shown in FIG.
Is arranged such that the center 29 and the center 34 of the insulated furnace 2 coincide with each other, the temperature difference between the upper end 31 and the lower end 32 of the single crystal 17 increases, and the lower end 32 side of the single crystal 17 is cooled first, Cracks may occur.

【0076】そこで、図10(b)に示すように、単結
晶17の中心29が保温炉2の中心34より上方に配置
されるように、単結晶17を育成炉2に収納する。或い
は、保温炉2の底部と単結晶17の下端との距離が、保
温炉2の内径程度以上になるように、単結晶17を育成
炉2に収納する。これにより、単結晶17の上端31と
下端32との温度差を小さく抑え、単結晶17が均一な
温度環境におかれ、クラックの発生を抑制することがで
きる。
Therefore, as shown in FIG. 10B, the single crystal 17 is housed in the growth furnace 2 such that the center 29 of the single crystal 17 is located above the center 34 of the heat retaining furnace 2. Alternatively, the single crystal 17 is housed in the growth furnace 2 such that the distance between the bottom of the heat insulating furnace 2 and the lower end of the single crystal 17 is about the inner diameter of the heat insulating furnace 2 or more. Thereby, the temperature difference between the upper end 31 and the lower end 32 of the single crystal 17 can be kept small, the single crystal 17 is placed in a uniform temperature environment, and the occurrence of cracks can be suppressed.

【0077】(第5の実験例)次に、保温炉底蓋3の最
上部の材質について検討する。一般に酸化物単結晶は、
高温状態において、異なる材質の物質と反応しやすい傾
向がある。特に、リチウム(Li)を含む酸化物単結晶
についてこの傾向が強く、少なくとも、LiTaO
LiNbOの単結晶は、高温状態においてアルミナと
反応を起こすことが確認している。
(Fifth Experimental Example) Next, the material of the uppermost part of the thermal insulation furnace bottom cover 3 will be examined. Generally, an oxide single crystal is
Under high temperature conditions, it tends to react with substances of different materials. In particular, this tendency is strong in oxide single crystals containing lithium (Li), and at least LiTaO 3 ,
It has been confirmed that a single crystal of LiNbO 3 reacts with alumina in a high temperature state.

【0078】具体的には、保温炉底蓋3の最上部に高純
度アルミナウールを配置して、ステップS11において
単結晶17を保温炉底蓋3の上に着地させて冷却した。
冷却後、保温炉底蓋3と接していた単結晶17の下部
に、白い曇りが発生し、或いはクラックが発生すること
もあった。
More specifically, high-purity alumina wool was placed on the top of the heat retaining furnace bottom cover 3, and the single crystal 17 was landed on the heat retaining furnace bottom cover 3 and cooled in step S11.
After cooling, white fogging or cracking sometimes occurred at the lower portion of the single crystal 17 which was in contact with the heat retaining furnace bottom lid 3.

【0079】そこで、保温炉底蓋3の最上部に単結晶と
同一成分の粉末を白金箔の上に配置した状態で、単結晶
17を保温炉底蓋3の上に着地させて冷却した。冷却
後、保温炉底蓋3と接していた単結晶17の下部に、何
の反応の痕跡も見られず、クラックの発生もなかった。
これから明らかなように、装置構成において、高温状態
の単結晶17に接触する部分には、単結晶17と同一成
分の材料を使用することが望ましい。また、保温炉底蓋
3の最上部に白金箔などの単結晶17と反応しないこと
が明確な物質だけを配置しても十分な効果が期待され
る。
Then, with the powder of the same component as that of the single crystal placed on the platinum foil at the uppermost part of the heat retaining furnace bottom cover 3, the single crystal 17 was landed on the heat retaining furnace bottom cover 3 and cooled. After cooling, no trace of the reaction was observed at the lower portion of the single crystal 17 which was in contact with the heat retaining furnace bottom cover 3, and no crack was generated.
As is evident from the above, it is desirable to use a material having the same component as the single crystal 17 in the portion of the apparatus that is in contact with the single crystal 17 in the high temperature state. Also, a sufficient effect can be expected even if only a material such as platinum foil, which is clearly not reacting with the single crystal 17, is arranged on the uppermost portion of the heat retaining furnace bottom cover 3.

【0080】本発明の第1の実施の形態においては、酸
化物単結晶として、LiTaO、LiNbOのみに
ついて言及しているが、ランガサイト型化合物のような
広義の他の酸化物単結晶に対しても、上記で述べた効果
は十分期待できる。また、本発明は、酸化物単結晶にの
み限定されるものではない。クラックの生じやすく、冷
却に長時間を要する他の単結晶に対しても有効な発明で
あり、生産効率の向上、製造コストの低減、装置部品の
高寿命化、などの同様な効果が期待できる。
In the first embodiment of the present invention, only LiTaO 3 and LiNbO 3 are referred to as oxide single crystals, but other single crystals of oxide such as langasite-type compounds may be used. On the other hand, the effects described above can be sufficiently expected. Further, the present invention is not limited only to the oxide single crystal. This invention is also effective for other single crystals that are easily cracked and require a long time for cooling, and similar effects such as improvement in production efficiency, reduction in manufacturing cost, and long life of equipment parts can be expected. .

【0081】(第2の実施の形態)第1の実施の形態に
おいては、貴金属ルツボ5、反射板11、或いはアフタ
ーヒータ12等の貴金属からなる部材の酸化を防止する
為、育成炉1だけでなく保温炉2をも気密用のSUS製
チャンバー35の中に収容して、貴金属部材(5、1
1、12)が大気に触れないようにして結晶引上げを行
う場合について説明した。
(Second Embodiment) In the first embodiment, in order to prevent oxidation of a member made of a noble metal such as the noble metal crucible 5, the reflector 11, or the after heater 12, only the growth furnace 1 is used. The heat insulating furnace 2 is also housed in an airtight SUS chamber 35, and the noble metal member (5, 1
1 and 12) have been described in which the crystal is pulled without touching the atmosphere.

【0082】しかし、育成された単結晶17は酸化物単
結晶であるので、大気雰囲気に晒されても大きな問題は
生じない。保温炉2についても、それ自体が酸化され易
い物質を含まない構造とすれば、大気雰囲気に晒されて
も大きな問題は生じない。従って、育成された単結晶1
7及び保温炉2に、厳密な気密は必要ではない。気密が
必要なのは、高温状態で酸化され易い貴金属ルツボ5等
の貴金属部材を有する育成炉1だけである。
However, since the grown single crystal 17 is an oxide single crystal, no major problem occurs even if it is exposed to the atmosphere. If the insulated furnace 2 also has a structure that does not itself contain a substance that is easily oxidized, no major problem occurs even if it is exposed to the air atmosphere. Therefore, the grown single crystal 1
Strict airtightness is not required for 7 and insulated furnace 2. Only the growth furnace 1 having a noble metal member such as a noble metal crucible 5 that is easily oxidized in a high temperature state requires airtightness.

【0083】そこで、本発明の第2の実施の形態では、
育成炉を外気から遮断し、育成炉を大気雰囲気に配置す
ることで、比較的簡単な構造で連続的な結晶引上げが可
能な単結晶製造装置について説明する。
Therefore, in the second embodiment of the present invention,
A single crystal manufacturing apparatus capable of continuously pulling a crystal with a relatively simple structure by blocking the growth furnace from the outside air and disposing the growth furnace in the atmosphere will be described.

【0084】図11は、本発明の第2の実施の形態に係
る単結晶製造装置の構成を示す断面図である。第2の実
施の形態に係る単結晶製造装置は、単結晶の育成が行わ
れる育成炉51と、引上げ軸(14〜16)と、育成さ
れた単結晶17を収納して単結晶17の冷却が行われる
保温炉52と、育成炉51を外気から遮断する気密容器
と、気密容器の内部へ不活性ガスを導入するガス導入口
73とを少なくとも有する。
FIG. 11 is a sectional view showing a structure of a single crystal manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The single crystal manufacturing apparatus according to the second embodiment includes a growth furnace 51 for growing a single crystal, a pulling shaft (14 to 16), and cooling of the single crystal 17 by housing the grown single crystal 17. Is carried out, an airtight container for shutting off the growth furnace 51 from the outside air, and a gas inlet 73 for introducing an inert gas into the airtight container.

【0085】育成炉51は、原料融液13が収容された
貴金属ルツボ5を少なくとも具備する。貴金属ルツボ5
は、イリジウム、白金、白金ロジウムなどの高温状態に
おいて酸化し易い貴金属を材料とする。ここでは、直径
180mmφ、高さ150mmのイリジウム製のルツボ
を使用する。育成炉51は、貴金属からなる反射板11
及びアフターヒータ12と、耐火物ルツボ6と、耐火物
保温塔7と、耐火物保温塔7の上に配置された耐火物リ
ング61と、耐火物リング61の上に配置された育成炉
上蓋58とを更に有する。耐火物リング61は、耐火物
ルツボ6或いは耐火物保温塔7と同様に、耐火物を含む
断熱材からなる。育成炉上蓋58は、引上げ軸15が貫
通することができる穴を有し、育成された単結晶17が
通過することができるように開閉自在な構造を有する。
育成炉上蓋58の構造については図15の各分図を参照
して後述する。貴金属部材(5,11,12)の外周に
は、誘導加熱コイル10が配置されている。
The growth furnace 51 has at least a noble metal crucible 5 in which the raw material melt 13 is stored. Precious metal crucible 5
Is made of a noble metal such as iridium, platinum and platinum rhodium which is easily oxidized at a high temperature. Here, an iridium crucible having a diameter of 180 mmφ and a height of 150 mm is used. The growth furnace 51 is provided with a reflection plate 11 made of a noble metal.
And an after-heater 12, a refractory crucible 6, a refractory heat-insulating tower 7, a refractory ring 61 disposed on the refractory heat-insulating tower 7, and a growth furnace top 58 disposed on the refractory ring 61. And further comprising: The refractory ring 61 is made of a heat insulating material containing a refractory, like the refractory crucible 6 or the refractory heat retaining tower 7. The growth furnace upper lid 58 has a hole through which the pulling shaft 15 can penetrate, and has a structure that can be opened and closed so that the grown single crystal 17 can pass through.
The structure of the breeding furnace top lid 58 will be described later with reference to each drawing in FIG. An induction heating coil 10 is arranged on the outer periphery of the noble metal member (5, 11, 12).

【0086】引上げ軸(14〜16)は、引上げ棒14
とアルミナ棒15と種結晶16とならなる。引上げ軸の
一端に種結晶16が配置され、種結晶16を原料融液1
3の液面から引上げることで種結晶16の下に単結晶1
7が育成される。引上げ軸の他端にはロードセル22が
接続されている。
The pulling shafts (14 to 16) are
, An alumina rod 15 and a seed crystal 16. A seed crystal 16 is arranged at one end of the pulling shaft.
By pulling up from the liquid surface of No. 3, the single crystal 1
7 are raised. A load cell 22 is connected to the other end of the pulling shaft.

【0087】保温炉52は、育成炉51の上方に配置さ
れ、その底部には単結晶17を育成炉51から収納する
為の開口が形成されている。保温炉52は引上げ軸方向
及び引上げ軸垂直方向に移動することができる。保温炉
52の上部にはアルミナ棒15が貫通することができる
穴が形成されている。保温炉52は引上げ軸と同期して
移動することができる。また、保温炉52の穴の上に
は、穴に密接され、且つ引上げ軸(アルミナ棒)15が
貫通できる程度の細管を有する保温炉上蓋60が配置さ
れている。細管の径は、アルミナ棒15が貫通すること
ができる程度に細いものであり、保温炉52の穴の径よ
りも小さい。
The heat retaining furnace 52 is disposed above the growth furnace 51, and has an opening formed at the bottom for receiving the single crystal 17 from the growth furnace 51. The heat retaining furnace 52 can move in the pulling axis direction and the pulling axis vertical direction. A hole through which the alumina rod 15 can penetrate is formed in the upper part of the heat retaining furnace 52. The heat retaining furnace 52 can move in synchronization with the pulling shaft. Above the hole of the heat-retaining furnace 52, a heat-retaining furnace upper lid 60 which is in close contact with the hole and has a thin tube capable of penetrating the pulling shaft (alumina rod) 15 is arranged. The diameter of the thin tube is small enough to allow the alumina rod 15 to penetrate it, and is smaller than the diameter of the hole of the heat retaining furnace 52.

【0088】気密容器は、育成炉51の側面及び底面を
取り囲む育成炉収納容器(54、55)と、育成炉収納
容器54の上部に石英リング57を介して密接された気
密用開閉蓋59とを少なくとも具備する。気密用開閉蓋
59は、引上げ軸15が貫通することができる穴74を
有し、育成された単結晶17が通過することができるよ
うに開閉自在な構造を有する。気密用開閉蓋59の構造
については図16の各分図を参照して後述する。第2の
実施の形態において育成炉収納容器は、育成炉51の外
周に配置された円筒状の育成炉収納筒54と、育成炉5
1の下方に配置され、育成炉収納筒54の下部に密着さ
れた土台55とを具備する。育成炉収納筒54は石英か
らなる。土台55は耐火物或いは水冷式のSUS(ステ
ンレス)からなる。誘導加熱コイル10は、育成炉収納
筒54の外周に配置されている。気密用開閉蓋59の上
面は平坦面であり、保温炉52の底部は、気密用開閉蓋
59の上部に密接されている。勿論、保温炉52の底部
においても、気密用開閉蓋59の上面との密接性を確保
するために、平坦な構造を有する。
The airtight container includes a growth furnace storage container (54, 55) surrounding the side and bottom surfaces of the growth furnace 51, and an airtight opening / closing lid 59, which is in close contact with the upper part of the growth furnace storage container 54 via a quartz ring 57. At least. The hermetic opening / closing lid 59 has a hole 74 through which the pulling shaft 15 can pass, and has a structure that can be opened and closed so that the grown single crystal 17 can pass through. The structure of the airtight opening / closing lid 59 will be described later with reference to each drawing in FIG. In the second embodiment, the growth furnace storage container includes a cylindrical growth furnace storage cylinder 54 disposed on the outer periphery of the growth furnace 51, and a growth furnace 5.
1 and a base 55 closely attached to a lower portion of the growth furnace storage cylinder 54. The growth furnace storage cylinder 54 is made of quartz. The base 55 is made of refractory or water-cooled SUS (stainless steel). The induction heating coil 10 is arranged on the outer periphery of the growth furnace storage cylinder 54. The upper surface of the hermetic opening / closing lid 59 is a flat surface, and the bottom of the heat insulating furnace 52 is in close contact with the upper portion of the hermetic opening / closing lid 59. Of course, the bottom of the heat retaining furnace 52 also has a flat structure in order to ensure close contact with the upper surface of the airtight opening / closing lid 59.

【0089】ガス導入口73は育成炉収納筒54の一部
分に配置されている。ガス導入口73から導入されるガ
スは、アルゴン、窒素、クリプトンなどの不活性ガスで
ある。
The gas inlet 73 is arranged in a part of the growth furnace housing cylinder 54. The gas introduced from the gas inlet 73 is an inert gas such as argon, nitrogen, and krypton.

【0090】上述したように、土台55の上に育成炉収
納筒54の下部が密着され、育成炉収納筒54の上部に
石英リング57を介して気密用開閉蓋59が密接されて
いる。また、保温炉52の底部は、気密用開閉蓋59の
上部に密接されている。従って、ガス導入口73から導
入された不活性ガスは、育成炉51内部を含む気密容器
内に導入され、気密用開閉蓋59が有する穴74を通じ
て保温炉52内に導入され、保温炉上蓋60とアルミナ
棒15との隙間から大気に放出される。気密容器、気密
用開閉蓋59及び保温炉52の内部は、ガス導入口73
及び保温炉上蓋60とアルミナ棒15との隙間を除い
て、気密状態に保持されている。ガス導入口73からは
不活性ガスのみが導入される。一方、温炉上蓋60とア
ルミナ棒15との隙間からは不活性ガスが放出されてい
る為、当該隙間から外気が入り込むことをほとんど防止
することができる。従って、育成炉51の内部を大気か
ら遮断することができる。換言すれば、ガス導入口73
から不活性ガスを継続的に導入することにより、気密容
器、気密用開閉蓋59及び保温炉52の内部圧力を大気
圧よりも高く保持し、保温炉上蓋60とアルミナ棒15
との隙間から大気が流れ込むことを防止することができ
る。
As described above, the lower part of the growth furnace housing cylinder 54 is in close contact with the base 55, and the airtight opening / closing lid 59 is in close contact with the upper part of the growth furnace housing cylinder 54 via the quartz ring 57. The bottom of the heat insulating furnace 52 is in close contact with the upper part of the airtight opening / closing lid 59. Therefore, the inert gas introduced from the gas inlet 73 is introduced into the hermetic container including the inside of the growth furnace 51, introduced into the insulated furnace 52 through the hole 74 of the hermetic opening / closing lid 59, Is released to the atmosphere from the gap between the alumina rod 15 and the alumina. The inside of the airtight container, the airtight opening / closing lid 59 and the heat insulation furnace 52 is provided with a gas inlet 73.
Except for the gap between the heat-retaining furnace upper lid 60 and the alumina rod 15, the air-tight state is maintained. Only an inert gas is introduced from the gas inlet 73. On the other hand, since the inert gas is discharged from the gap between the furnace upper cover 60 and the alumina rod 15, it is possible to almost prevent the outside air from entering through the gap. Therefore, the inside of the growth furnace 51 can be isolated from the atmosphere. In other words, the gas inlet 73
, The internal pressure of the airtight container, the airtight opening / closing lid 59 and the heat retaining furnace 52 is kept higher than the atmospheric pressure, and the heat retaining furnace upper lid 60 and the alumina rod 15
Can be prevented from flowing into the air from the gap between the air and the air.

【0091】図15は、育成炉上蓋58の構成を示す平
面図であり、引上げ軸方向から見た時の育成炉上蓋58
の平面形状を示す。図15(a)は、育成炉上蓋58が
閉じている状態を示し、図15(b)は、育成炉上蓋5
8が開いている状態を示す。図15(a)に示すよう
に、育成炉上蓋58は、引上げ軸に対して垂直な方向に
スライド可能な一対の開閉式ブレード58bと、開閉式
ブレード58bのスライド方向に垂直な方向に所定の間
隔をおいて配置された1対の固定式ブレード58aとを
有する。育成炉上蓋58は結晶育成に好適な炉内温度環
境を作り出す役目を果たしている。4つのブレード(5
8a、58b)は、耐火物リング61の上に配置されて
いる。
FIG. 15 is a plan view showing the structure of the growth furnace top lid 58, and shows the growth furnace top lid 58 as viewed from the pulling-up axis direction.
2 shows a planar shape. FIG. 15A shows a state in which the growth furnace upper cover 58 is closed, and FIG.
8 shows the open state. As shown in FIG. 15A, the growth furnace upper lid 58 has a pair of openable and closable blades 58b slidable in a direction perpendicular to the pulling axis, and a predetermined direction in a direction perpendicular to the sliding direction of the openable and closable blade 58b. A pair of fixed blades 58a spaced apart. The growth furnace top lid 58 plays a role in creating a furnace temperature environment suitable for crystal growth. 4 blades (5
8a, 58b) are arranged on the refractory ring 61.

【0092】育成炉収納筒54の内周に沿って配置され
た円弧状の固定式ブレード58aは耐火物リング61の
上に密着されている。一対の固定式ブレード58aの間
に配置された開閉式ブレード58bは、耐火物リング6
1の内周(図15(a)において点線で示す円)を塞い
でいる。一対の開閉式ブレード58bの合わせ部の中央
には、アルミナ棒15が貫通することができる程度の穴
58cが形成されている。開閉式ブレード58bは、互
いに対向する直線部分のほぼ中央部に、半円形の切れ込
みを有する。半円形の切れ込みは、育成炉上蓋58が閉
じられて2つの開閉式ブレード58bが組み合わさった
ときに、育成炉上蓋58の中心に、アルミナ棒15が貫
通する円形の穴58cを形成することになる。
An arcuate fixed blade 58 a arranged along the inner periphery of the growth furnace housing cylinder 54 is in close contact with the refractory ring 61. The openable and closable blade 58b disposed between the pair of fixed blades 58a is a refractory ring 6.
1 (a circle shown by a dotted line in FIG. 15A). A hole 58c is formed in the center of the mating portion of the pair of openable / closable blades 58b so that the alumina rod 15 can penetrate therethrough. The openable and closable blade 58b has a semicircular cut at a substantially central portion of the straight portions facing each other. The semi-circular cut forms a circular hole 58c through which the alumina rod 15 passes through the center of the growth furnace upper lid 58 when the growth furnace upper lid 58 is closed and the two openable blades 58b are combined. Become.

【0093】図15(b)に示すように、一対の開閉式
ブレード58bを耐火物リング61の上を左右へスライ
ドさせることにより、耐火物リング61の内周(図15
(b)において実線で示す円)が開口される。耐火物リ
ング61の開口は、育成された単結晶が通過することが
できる程度の大きさを有する。
As shown in FIG. 15B, by sliding a pair of openable / closable blades 58b right and left on the refractory ring 61, the inner periphery of the refractory ring 61 (FIG.
A circle shown by a solid line in FIG. The opening of the refractory ring 61 has such a size that the grown single crystal can pass through.

【0094】図16は、気密用開閉蓋59の構成を示す
平面図であり、引上げ軸方向から見た時の気密用開閉蓋
59の平面形状を示す。図16(a)は、気密用開閉蓋
59が閉じている状態を示し、図16(b)は、気密用
開閉蓋59が開いている状態を示す。図16(a)に示
すように、気密用開閉蓋59は、育成炉上蓋58と同様
に、引上げ軸に対して垂直な方向にスライド可能な一対
の開閉式ブレード59bと、開閉式ブレード59bのス
ライド方向に垂直な方向に所定の間隔をおいて配置され
た1対の固定式ブレード59aとを有する。4つのブレ
ード(59a、59b)は、石英リング57の上に配置
されている。
FIG. 16 is a plan view showing the structure of the hermetic opening / closing lid 59, and shows the plan shape of the hermetic opening / closing lid 59 when viewed from the pulling-up axis direction. FIG. 16A shows a state in which the airtight opening / closing lid 59 is closed, and FIG. 16B shows a state in which the airtight opening / closing lid 59 is open. As shown in FIG. 16A, the airtight opening / closing lid 59 includes a pair of openable / closable blades 59b slidable in a direction perpendicular to the pulling-up axis, similarly to the growth furnace upper lid 58, and a pair of openable / closable blades 59b. It has a pair of fixed blades 59a arranged at predetermined intervals in a direction perpendicular to the sliding direction. The four blades (59a, 59b) are arranged on the quartz ring 57.

【0095】円弧状の固定式ブレード59aは石英リン
グ57の上に密着されている。一対の固定式ブレード5
9aの間に配置された開閉式ブレード59bは、石英リ
ング57の内周(図16(a)において点線で示す円)を
塞いでいる。一対の開閉式ブレード59bの合わせ部の
中央には、アルミナ棒15が貫通することができる程度
の穴59cが形成されている。開閉式ブレード59b
は、互いに対向する直線部分のほぼ中央部に、半円形の
切れ込みを有する。半円形の切れ込みは、気密用開閉蓋
59が閉じられて2つの開閉式ブレード59bが組み合
わさったときに、気密用開閉蓋59の中心に、アルミナ
棒15が貫通する円形の穴59cを形成することにな
る。
The arc-shaped fixed blade 59a is in close contact with the quartz ring 57. A pair of fixed blades 5
An openable / closable blade 59b disposed between the nozzles 9a covers the inner periphery of the quartz ring 57 (a circle shown by a dotted line in FIG. 16A). A hole 59c is formed in the center of the joint of the pair of openable / closable blades 59b so that the alumina rod 15 can pass therethrough. Retractable blade 59b
Has a semicircular cut in the approximate center of the straight portions facing each other. The semicircular cut forms a circular hole 59c in the center of the airtight opening / closing lid 59 through which the alumina bar 15 passes when the airtight opening / closing lid 59 is closed and the two opening / closing blades 59b are combined. Will be.

【0096】図16(b)に示すように、一対の開閉式
ブレード59bを石英リング57の上を左右へスライド
させることにより、石英リング57の内周(図16
(b)において実線で示す円)が開口される。石英リン
グ57の開口は、育成された単結晶が通過することがで
きる程度の大きさを有する。
As shown in FIG. 16B, by sliding a pair of openable / closable blades 59b right and left on the quartz ring 57, the inner periphery of the quartz ring 57 (FIG.
A circle shown by a solid line in FIG. The opening of the quartz ring 57 has such a size that the grown single crystal can pass through.

【0097】(単結晶製造方法)次に、図11に示した
単結晶製造装置を用いた単結晶の製造方法について、図
11乃至図14を参照して説明する。図11乃至図14
は、単結晶17の育成から育成された単結晶17の冷却
までの一連の単結晶製造工程における主要な製造工程を
示す装置断面図である。
(Single Crystal Manufacturing Method) Next, a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 11 will be described with reference to FIGS. 11 to 14
FIG. 4 is an apparatus cross-sectional view showing main manufacturing steps in a series of single crystal manufacturing steps from the growth of the single crystal 17 to the cooling of the grown single crystal 17.

【0098】(イ)まず、組成比がLi/Ta=0.9
43(モル比)になるように、Li CO及びTa
の粉末を秤量して焼結した重量が10kgの焼結材
料を、貴金属ルツボ5内に供給する。誘導加熱コイル1
0に加える電力を増大させ、育成炉1内の貴金属部材
(5、11、12)を加熱して、重量が15kgの原料
融液13を形成する。そして、誘導加熱コイル10に加
える電力を制御して、原料融液13の液面の温度を単結
晶の育成に適した温度に調節する。
(A) First, the composition ratio is Li / Ta = 0.9.
Li (molar ratio) 2CO3And Ta2
O5Sintering material weighing 10 kg and weighing 10 kg
The material is supplied into the noble metal crucible 5. Induction heating coil 1
Noble metal members in the growth furnace 1 by increasing the power applied to
(5,11,12) is heated and the weight is 15kg
A melt 13 is formed. Then, the heat is applied to the induction heating coil 10.
Control the electric power of the raw material melt 13
Adjust to a temperature suitable for crystal growth.

【0099】なお、焼結材料を溶融して原料融液13を
形成し、温度を単結晶の育成に適した温度に調節する工
程を、「炉内昇温工程」と呼ぶ。炉内昇温工程におい
て、図15に示した育成炉上蓋58、及び図16に示し
た気密用開閉蓋59は閉じた状態である。育成炉51内
の温度分布を緩やかにして、単結晶の育成に適した温度
分布を形成する。また、保温炉52の底部は気密用開閉
蓋59の上部に密接され、且つガス導入口73からは不
活性ガスが継続的に導入されている。
The step of melting the sintered material to form the raw material melt 13 and adjusting the temperature to a temperature suitable for growing a single crystal is referred to as a “furnace heating step”. In the furnace temperature raising step, the growth furnace upper lid 58 shown in FIG. 15 and the hermetic opening / closing lid 59 shown in FIG. 16 are in a closed state. The temperature distribution in the growth furnace 51 is moderated to form a temperature distribution suitable for growing a single crystal. Further, the bottom of the heat insulating furnace 52 is in close contact with the upper part of the airtight opening / closing lid 59, and an inert gas is continuously introduced from the gas inlet 73.

【0100】(ロ)次に、引上げ軸(14〜16)を原
料融液13へ向けて移動させ、引上げ軸先端の種結晶1
6を原料融液13の液面に接触させる。図11に示すよ
うに、引上げ軸(14〜16)を回転させながら引上げ
ることで、種結晶16の下に単結晶17を育成する。単
結晶17が所定の長さまで育成された後、単結晶17を
液面から切り離す。単結晶17の切り離しは、10〜1
00mm/minというような速い速度で所定の距離ま
で引上げ軸(14〜16)を引上げればよい。また、単
結晶17の下端に結晶テールを形成して液面より切り離
す方法を用いても構わない。この様にして、直銅直径が
105〜110mmφ、重量が6〜7kgのタンタル酸
リチウム(LiTaO)単結晶17を育成する。
(B) Next, the pulling shaft (14 to 16) is moved toward the raw material melt 13, and the seed crystal 1 at the tip of the pulling shaft is moved.
6 is brought into contact with the liquid surface of the raw material melt 13. As shown in FIG. 11, the single crystal 17 is grown under the seed crystal 16 by pulling while rotating the pulling shafts (14 to 16). After the single crystal 17 has been grown to a predetermined length, the single crystal 17 is cut off from the liquid surface. Separation of the single crystal 17 is performed at 10 to 1
The pulling shafts (14 to 16) may be pulled up to a predetermined distance at a high speed such as 00 mm / min. Alternatively, a method of forming a crystal tail at the lower end of the single crystal 17 and separating from the liquid surface may be used. In this way, a lithium tantalate (LiTaO 3 ) single crystal 17 having a straight copper diameter of 105 to 110 mmφ and a weight of 6 to 7 kg is grown.

【0101】以上の種結晶16の液面への接触から単結
晶17の液面からの切り離しまでの工程を、「単結晶育
成工程」と呼ぶ。単結晶育成工程においても、育成炉上
蓋58及び気密用開閉蓋59は閉じた状態である。ま
た、保温炉52の底部は気密用開閉蓋59の上部に密接
され、且つガス導入口73からは不活性ガスが継続的に
導入されている。
The process from the contact of the seed crystal 16 to the liquid surface to the separation of the single crystal 17 from the liquid surface is referred to as a “single crystal growing process”. Also in the single crystal growing step, the growing furnace upper lid 58 and the airtight opening / closing lid 59 are in a closed state. Further, the bottom of the heat insulating furnace 52 is in close contact with the upper part of the airtight opening / closing lid 59, and an inert gas is continuously introduced from the gas inlet 73.

【0102】(ハ)次に、図12に示すように、育成さ
れた単結晶17を育成炉51から保温炉52まで移動す
るための準備を行う。まず、保温炉52内の温度を、育
成された直後の高温状態の単結晶17を収納するために
必要な所定の温度に設定する。なお、第2の実施の形態
においても、育成された単結晶17を育成炉51から保
温炉52まで移動するための準備を単結晶育成工程の後
に実施するが、勿論、単結晶17の育成を行っている最
中に実施しても構わない。次に、図15に示した育成炉
上蓋58の開閉式ブレード58bを左右に開き、図16
に示した気密用開閉蓋59の開閉式ブレード59bを左
右に開く。
(C) Next, as shown in FIG. 12, preparations are made for moving the grown single crystal 17 from the growth furnace 51 to the insulated furnace 52. First, the temperature in the heat-retaining furnace 52 is set to a predetermined temperature necessary for storing the single crystal 17 in a high-temperature state immediately after being grown. In the second embodiment as well, preparation for moving the grown single crystal 17 from the growth furnace 51 to the insulated furnace 52 is performed after the single crystal growth step. It may be performed during the operation. Next, the openable / closable blade 58b of the growth furnace upper cover 58 shown in FIG.
Open the openable blade 59b of the airtight opening / closing lid 59 shown in FIG.

【0103】(ニ)次に、単結晶17を育成炉51から
保温炉52まで、所定の速度で移動して、単結晶17を
保温炉2内に収納する。そして、育成炉上蓋58の開閉
式ブレード58bを閉じ、気密用開閉蓋59の開閉式ブ
レード59bを閉じる。単結晶17を移動するための準
備工程から、単結晶17を保温炉52内に収納して蓋
(58、59)を閉じるまでの工程を、「結晶の保温炉
収納工程」と呼ぶ。結晶の保温炉収納工程においても、
保温炉52の底部は気密用開閉蓋59の上部に密接さ
れ、且つガス導入口73からは不活性ガスが継続的に導
入されている。
(D) Next, the single crystal 17 is moved at a predetermined speed from the growing furnace 51 to the insulated furnace 52, and the single crystal 17 is stored in the insulated furnace 2. Then, the opening / closing blade 58b of the growth furnace upper lid 58 is closed, and the opening / closing blade 59b of the airtight opening / closing lid 59 is closed. The process from the preparation process for moving the single crystal 17 to the storage of the single crystal 17 in the heat insulating furnace 52 and closing of the lids (58, 59) is referred to as “crystal heat insulating furnace storage process”. In the process of storing the crystal insulated furnace,
The bottom of the heat-retaining furnace 52 is in close contact with the top of the airtight opening / closing lid 59, and an inert gas is continuously introduced from the gas inlet 73.

【0104】また、第2の実施の形態においては、結晶
の保温炉収納工程を考慮して、育成炉上蓋58と気密用
開閉蓋59との引上げ軸方向の距離を可能な限り短くし
た。単結晶17が育成炉上蓋58と気密用開閉蓋59を
通過する際、四面は育成炉上蓋58が有する耐火物から
成る4つのブレード(58a、58b)、及び気密用開
閉蓋59が有する石英製の4つのブレード(59a、5
9b)によって囲まれ、且つ気密用開閉蓋59の上部に
保温炉52の底部が密接されている。よって、引上げ軸
垂直方向への熱の逃げ場所がほとんど無い。そのため、
単結晶17は冷却されることなく、保温炉52内に収納
される。
In the second embodiment, the distance between the growth furnace upper lid 58 and the hermetic opening / closing lid 59 in the direction of the pulling axis is made as short as possible in consideration of the step of storing the crystal in the heat insulating furnace. When the single crystal 17 passes through the growth furnace upper lid 58 and the airtight opening / closing lid 59, the four surfaces are made of four blades (58 a, 58 b) made of refractory material of the growth furnace upper lid 58 and the quartz made by the airtight opening / closing lid 59. 4 blades (59a, 5
9b), the bottom of the heat-retaining furnace 52 is in close contact with the top of the airtight opening / closing lid 59. Therefore, there is almost no place for heat to escape in the vertical direction of the pulling axis. for that reason,
The single crystal 17 is stored in the heat retaining furnace 52 without being cooled.

【0105】(ホ)次に、単結晶17、引上げ軸(14
〜16)、及び保温炉52を、同期して引上げ軸方向に
移動(上昇)させる。そして、図13に示すように、保
温炉52の底部に保温炉底蓋53を装着する。この時、
ガス導入口73から導入する不活性ガスの流量を増加さ
せて、気密用開閉蓋59の穴59cから気密容器内へ大
気が侵入することを防ぐ。具体的には、保温炉52の底
部が保温炉底蓋53よりも上に来るまで、単結晶17、
引上げ軸(14〜16)、及び保温炉52を移動(上
昇)させた後、保温炉底蓋53を引上げ軸垂直方向に移
動して保温炉52底部に装着する。その後、保温炉52
と保温炉底蓋53とを繋げる。そして、単結晶17を保
温炉底蓋53の上に着地させ、アルミナ棒15を引上げ
棒から切り離す。単結晶17、引上げ軸(15、1
6)、保温炉52、及び保温炉底蓋53を引上げ軸垂直
方向に移動する。同時に、誘導加熱コイル10への電力
を増加させ、貴金属ルツボ5の温度を上昇させる。な
お、気密用開閉蓋59の穴59cから気密容器内へ大気
が侵入することを防ぐために、保温炉52の移動(上
昇)直後に気密用開閉蓋59の穴59cを耐熱性及び耐
熱ショック性がある板状のもので蓋をしても構わない。
なお、引上げ後の単結晶17の冷却には、1日(24時
間)前後或いはそれ以上の時間がかかる。
(E) Next, the single crystal 17 and the pulling shaft (14
16), and the heat retaining furnace 52 is moved (elevated) in the pulling axis direction in synchronization. Then, as shown in FIG. 13, a heat insulation furnace bottom cover 53 is attached to the bottom of the heat insulation furnace 52. At this time,
The flow rate of the inert gas introduced from the gas inlet 73 is increased to prevent the air from entering the airtight container through the hole 59c of the airtight opening / closing lid 59. Specifically, until the bottom of the insulated furnace 52 is higher than the insulated furnace bottom lid 53, the single crystal 17,
After moving (raising) the pulling shafts (14 to 16) and the heat retaining furnace 52, the heat retaining furnace bottom cover 53 is moved in the vertical direction of the pulling axis and attached to the bottom of the heat retaining furnace 52. After that, the heating furnace 52
And the insulated furnace bottom cover 53. Then, the single crystal 17 is landed on the thermal insulation furnace bottom cover 53, and the alumina rod 15 is separated from the pulling rod. Single crystal 17, pulling shaft (15, 1
6) The insulated furnace 52 and the insulated furnace bottom cover 53 are moved in the vertical direction of the pulling axis. At the same time, the power to the induction heating coil 10 is increased, and the temperature of the noble metal crucible 5 is increased. In order to prevent the air from entering the airtight container from the hole 59c of the airtight opening / closing lid 59, the hole 59c of the airtight opening / closing lid 59 is provided with heat resistance and heat shock resistance immediately after the movement (up) of the insulated furnace 52. A lid may be used with a certain plate shape.
It takes about one day (24 hours) or more time to cool the single crystal 17 after the pulling.

【0106】(へ)次に、保温炉2内において単結晶1
7の冷却を行うと同時に、単結晶17の育成により消費
された分の単結晶の原料(焼結原料)21を貴金属ルツ
ボ5内に補給する。原料供給装置は、焼結原料21を収
納する原料供給容器69と、貴金属ルツボ5の中心に引
上げ軸方向に略平行に配置することができる原料供給管
70とを有する。原料供給管70の一端は原料融液13
の液面の間近に配置され、原料供給管70は閉じた状態
の育成炉上蓋58の穴58c及び気密用開閉蓋59の穴
59cを貫通している。その他端から所定の供給速度に
おいて焼結原料21がルツボ5内へ供給される。
(F) Next, the single crystal 1
At the same time as the cooling of 7, a single crystal raw material (sintering raw material) 21 consumed by growing the single crystal 17 is supplied into the noble metal crucible 5. The raw material supply device has a raw material supply container 69 for storing the sintering raw material 21 and a raw material supply pipe 70 that can be arranged at the center of the noble metal crucible 5 so as to be substantially parallel to the pulling axis direction. One end of the raw material supply pipe 70 is connected to the raw material melt 13.
The raw material supply pipe 70 penetrates through the hole 58c of the upper lid 58 of the growing furnace and the hole 59c of the airtight opening / closing lid 59 in a closed state. From the other end, the sintering raw material 21 is supplied into the crucible 5 at a predetermined supply speed.

【0107】単結晶17の育成により消費された原料融
液13の重さは、ロードセルにより測定された単結晶1
7の重さであるため、単結晶17と同じ重さ分の焼結原
料21を補給する。そして総重量が15kgの原料融液
13を形成する。この時、貴金属ルツボ5を回転させな
がら(支持棒を回転させながら)、焼結原料21を補給
する。保温炉52は引上げ軸(上下)方向及び引上げ軸
垂直(左右)方向への移動が可能な為、作業性が非常に
良い。また、原料供給管70は、引上げ軸(上下)方向
に配置される為、図1に示した場合に比して、原料供給
管70の途中に焼結原料21が詰まることも無い。
The weight of the raw material melt 13 consumed by the growth of the single crystal 17 is determined by the single crystal 1 measured by the load cell.
Since the weight is 7, the sintering raw material 21 having the same weight as the single crystal 17 is supplied. Then, a raw material melt 13 having a total weight of 15 kg is formed. At this time, the sintering raw material 21 is supplied while rotating the noble metal crucible 5 (while rotating the support bar). Since the heat retaining furnace 52 can be moved in the pulling axis (vertical) direction and the pulling axis vertical (left / right) direction, the workability is very good. Further, since the raw material supply pipe 70 is disposed in the pulling shaft (vertical) direction, the sintering raw material 21 is not clogged in the middle of the raw material supply pipe 70 as compared with the case shown in FIG.

【0108】(ト)次に、図14に示すように、保温炉
上蓋60が装着された新しい保温炉52bの底部を気密
用開閉蓋59の上部に密接させる。アルミナ棒15及び
種結晶16を保温炉上蓋60の細管、閉じた状態の気密
用開閉蓋59及び育成炉上蓋58の穴(58c、59
c)を通過させて、種結晶16の先端が原料融液13の
液面まで伸ばして、次の結晶育成を行う。酸化物単結晶
は一般的に割れ易く、引上げ後の冷却に10時間前後或
いはそれ以上の長時間を要する。しかし、この長時間の
冷却の大部分を気密容器の外に配置された保温炉52a
内において行う。保温炉52aの撤去と新たな保温炉5
2bの取り付け、原料供給管70の取り付け及び撤去、
種結晶16の再セットなどは、空間的に制約がないので
作業性が非常に良い。
(G) Next, as shown in FIG. 14, the bottom of the new heat-retaining furnace 52b to which the heat-retaining furnace upper lid 60 is attached is brought into close contact with the upper part of the airtight opening / closing lid 59. The alumina rod 15 and the seed crystal 16 are placed in the narrow tube of the heat-retaining furnace upper cover 60, the closed airtight opening / closing cover 59 and the holes (58 c, 59) of the growing furnace upper cover 58.
After passing through c), the tip of the seed crystal 16 extends to the liquid surface of the raw material melt 13, and the next crystal is grown. Oxide single crystals are generally easily broken, and cooling after pulling requires about 10 hours or more. However, most of the long-term cooling is performed by the insulated furnace 52a placed outside the hermetic container.
Within. Removal of insulated furnace 52a and new insulated furnace 5
2b, attachment and removal of the raw material supply pipe 70,
The workability of resetting the seed crystal 16 is very good because there is no spatial restriction.

【0109】上記手順を繰り返し実施することにより、
連続して10本の結晶引上げを行ったが、総ての単結晶
に割れなどの不具合が発生することなく、原料供給管7
0の管詰まりも発生しなかった。更に、育成炉内の耐火
物の劣化もほとんど見られなかった。
By repeatedly performing the above procedure,
Although ten crystals were pulled continuously, all of the single crystals did not suffer from defects such as cracks and the like.
No tube clogging occurred. Furthermore, deterioration of the refractory in the growth furnace was hardly observed.

【0110】以上説明したように本発明の第2の実施の
形態によれば、第1の実施の形態で説明した、「耐火物
及び貴金属部材の長寿命化による装置の生産性の向上及
び生産コストの低減」に係る作用効果を奏するだけでな
く、以下に示す他の作用効果をも奏する。即ち、 (1)育成炉51のみを気密容器内に収容した為、気密
容器自体を小さくすることができる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the description of “Improvement and production of equipment by extending the life of refractory and precious metal members” described in the first embodiment. In addition to the operation and effect relating to “cost reduction”, the following other operation and effect can be achieved. (1) Since only the growth furnace 51 is housed in the airtight container, the airtight container itself can be made smaller.

【0111】(2)「炉内昇温工程」、「単結晶育成工
程」及び「結晶の保温炉収納工程」において高温状態の
育成炉51内に外気が進入することが無い為、貴金属ル
ツボ5などの育成炉51内に配置された貴金属部材の酸
化を防止することができる。
(2) In the “furnace heating step”, “single crystal growing step” and “crystal storage furnace storing step”, no outside air enters the growing furnace 51 in a high temperature state. The oxidation of the noble metal member disposed in the growth furnace 51 can be prevented.

【0112】(3)徐冷すべき単結晶17を収納した保
温炉52aと、次の単結晶を収容するための空の保温炉
52bを気密チャンバー内部で交換する作業が不要とな
り、これを実現するための大掛かりが駆動装置(吊上げ
手段25等)が不要となる。
(3) It is not necessary to replace the insulated furnace 52a for accommodating the single crystal 17 to be gradually cooled and the empty insulated furnace 52b for accommodating the next single crystal inside the hermetic chamber, which is realized. The driving device (such as the lifting means 25) is not required.

【0113】(4)焼結原料21の補給を、大きな気密
性チャンバーの外部から行わず(図4参照)、貴金属ル
ツボ5の真上に垂直に配置された原料供給管70を用い
て行う為、原料供給容器69と貴金属ルツボ5の距離が
離れてしまうことがなく、焼結原料21が管70の途中
で詰まることも無い。
(4) Because the sintering raw material 21 is not supplied from outside the large airtight chamber (see FIG. 4), the sintering raw material 21 is supplied by using the raw material supply pipe 70 which is vertically arranged right above the noble metal crucible 5. In addition, the distance between the raw material supply container 69 and the noble metal crucible 5 does not increase, and the sintering raw material 21 does not clog in the middle of the tube 70.

【0114】上記のように、本発明は、第1及び第2の
実施の形態、及び第1乃至第5の実験例によって記載し
たが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を
限定するものであると理解すべきではない。この開示か
ら当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技
術が明らかとなろう。
As described above, the present invention has been described with reference to the first and second embodiments and the first to fifth experimental examples. However, the description and drawings constituting a part of this disclosure explain the present invention. It is not to be understood as limiting. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0115】実施の形態においては、代表的な酸化物単
結晶であるタンタル酸リチウム(LiTaO)につい
て説明したが、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、或
いはランガサイト型化合物のような広義の他の酸化物単
結晶に対しても、同様な効果が期待される。更に、酸化
物単結晶に限定されるものではなく、使用する製造装置
内に配置されたルツボなどの貴金属部材が高温において
酸化され易い為、或いは引上げ結晶にクラックが発生し
易い為、冷却に長時間(例えば24時間程度)を要する
他の単結晶に対しても、その単結晶を製造する装置の実
質的駆動率を向上させることが可能である。
In the embodiment, lithium tantalate (LiTaO 3 ), which is a typical oxide single crystal, has been described. However, lithium niobate (LiNbO 3 ) or other broadly defined compounds such as langasite-type compounds are used. Similar effects are expected for oxide single crystals. Further, the present invention is not limited to the oxide single crystal, and since a noble metal member such as a crucible disposed in a manufacturing apparatus to be used is easily oxidized at a high temperature or a crack is easily generated in a pulled crystal, a long time is required for cooling. Even for other single crystals that require time (for example, about 24 hours), it is possible to improve the substantial driving rate of an apparatus for manufacturing the single crystal.

【0116】[0116]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶の製造単価を低く抑えることができる単結晶製造装
置及び単結晶製造方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method which can keep the unit cost of single crystal low.

【0117】また本発明によれば、単結晶の生産効率が
高い単結晶製造装置及び単結晶製造方法を提供すること
ができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method with high single crystal production efficiency.

【0118】さらに本発明によれば、装置部品の寿命を
長く維持することができる単結晶製造装置及び単結晶製
造方法を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method capable of maintaining a long life of the device parts.

【0119】さらに本発明によれば、単結晶の冷却と次
の単結晶の育成を同時に行うことができる単結晶製造装
置及び単結晶製造方法を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method capable of simultaneously cooling a single crystal and growing the next single crystal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る単結晶製造装置の構
成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した単結晶製造装置を用いた単結晶製
造方法における主要な製造工程を示す断面図である(そ
の1)。
FIG. 2 is a sectional view showing main manufacturing steps in a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 (part 1).

【図3】図1に示した単結晶製造装置を用いた単結晶製
造方法における主要な製造工程を示す断面図である(そ
の2)。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing main manufacturing steps in a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 (part 2).

【図4】図1に示した単結晶製造装置を用いた単結晶製
造方法における主要な製造工程を示す断面図である(そ
の3)。
FIG. 4 is a sectional view showing main manufacturing steps in a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 (part 3).

【図5】図1に示した単結晶製造装置を用いた単結晶製
造方法を示すフローチャートである(その1)。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1 (part 1).

【図6】図1に示した単結晶製造装置を用いた単結晶製
造方法を示すフローチャートである(その2)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1 (part 2).

【図7】図7(a)は、図5に示すステップS07にお
ける、育成炉から保温炉までの引上げ軸上の温度分布を
示すグラフである。図7(b)は、図1に示した単結晶
製造装置の一部分を示す断面図であり、図7(a)に示
すグラフの主要な温度における単結晶の位置を示してい
る。
FIG. 7A is a graph showing a temperature distribution on a pulling axis from a growing furnace to a heat-retaining furnace in step S07 shown in FIG. 5; FIG. 7B is a cross-sectional view showing a part of the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and shows the position of the single crystal at the main temperature in the graph shown in FIG. 7A.

【図8】図8(a)は、第1の実験例に係る、保温炉の
底部と育成炉上蓋の上部が密接していない状態での、育
成炉から保温炉までの引上げ軸上の温度分布を示すグラ
フである。図8(b)は、図1に示した単結晶製造装置
の一部分を示す断面図であり、図8(a)に示すグラフ
の主要な温度における単結晶の位置を示している。
FIG. 8 (a) shows the temperature on the pulling shaft from the growing furnace to the insulated furnace when the bottom of the insulated furnace and the top of the growing furnace lid are not in close contact with each other according to the first experimental example. It is a graph which shows distribution. FIG. 8B is a cross-sectional view showing a part of the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and shows the position of the single crystal at the main temperature in the graph shown in FIG.

【図9】図9(a)は、第3の実験例に係る、育成炉か
ら保温炉までの引上げ軸上の温度分布を示すグラフであ
る。図9(b)は、図1に示した単結晶製造装置の一部
分を示す断面図であり、図9(a)に示すグラフの主要
な温度における単結晶の位置を示している。
FIG. 9A is a graph showing a temperature distribution on a pulling axis from a growing furnace to a heat-retaining furnace according to a third experimental example. FIG. 9B is a cross-sectional view showing a part of the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and shows the position of the single crystal at the main temperature in the graph shown in FIG. 9A.

【図10】図10(a)は、第4の実験例に係る、保温
炉の底部が開口した状態における引上げ軸上の温度分布
を示すグラフである。図10(b)は、底部が開口した
状態の育成炉及び育成炉に収納された単結晶を示す断面
図である。
FIG. 10 (a) is a graph showing a temperature distribution on a pulling axis in a state where the bottom of an insulated furnace is open according to a fourth experimental example. FIG. 10 (b) is a cross-sectional view showing the growth furnace with the bottom open and the single crystal stored in the growth furnace.

【図11】本発明の第2の実施の形態に係る単結晶製造
装置の構成を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a single crystal manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図12】図11に示した単結晶製造装置を用いた単結
晶製造方法における主要な製造工程を示す断面図である
(その1)。
12 is a cross-sectional view illustrating main manufacturing steps in a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus illustrated in FIG. 11 (part 1).

【図13】図11に示した単結晶製造装置を用いた単結
晶製造方法における主要な製造工程を示す断面図である
(その2)。
13 is a cross-sectional view showing main manufacturing steps in a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 11 (part 2).

【図14】図11に示した単結晶製造装置を用いた単結
晶製造方法における主要な製造工程を示す断面図である
(その3)。
FIG. 14 is a sectional view showing main manufacturing steps in a single crystal manufacturing method using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 11 (part 3).

【図15】図11に示した育成炉上蓋の構成を示す平面
図であり、図15(a)は育成炉上蓋が閉じた状態を示
し、図15(b)は育成炉上蓋が開いた状態を示す。
15 is a plan view showing the configuration of the growth furnace upper lid shown in FIG. 11, wherein FIG. 15 (a) shows a state where the growth furnace upper lid is closed, and FIG. 15 (b) shows a state where the growth furnace upper lid is opened. Is shown.

【図16】図11に示した気密用開閉蓋の構成を示す平
面図であり、図16(a)は気密用開閉蓋が閉じた状態
を示し、図16(b)は気密用開閉蓋が開いた状態を示
す。
16 is a plan view showing the configuration of the hermetic opening / closing lid shown in FIG. 11; FIG. 16 (a) shows a state in which the hermetic opening / closing lid is closed; FIG. Indicates an open state.

【図17】従来技術に係る単結晶製造装置の構成を示す
断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration of a single crystal manufacturing apparatus according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51 育成炉 2、52 保温炉 3、53 保温炉底蓋 4 フタ 5 貴金属ルツボ 6 耐火物ルツボ 7 保温塔 8、58 育成炉上蓋 10 誘導加熱コイル 11 反射板 12 アフターヒータ 14 引上げ棒 15 アルミナ棒 16 種結晶 17、17A、17B、17C 単結晶 18 支柱 19 原料供給装置 20、70 原料供給管 21 焼結原料 23、73 ガス導入口 24、58c、59c 穴 25 吊上げ手段 26 液面 27 温度分布のキンク 28 隙間 29 中心 30 保温材 54 育成炉収納筒 55 土台 57 石英リング 59 気密用開閉蓋 60 保温炉上蓋 61 耐火物リング 69 原料供給容器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 51 Growth furnace 2, 52 Heat insulation furnace 3, 53 Heat insulation furnace bottom cover 4 Lid 5 Precious metal crucible 6 Refractory crucible 7 Heat insulation tower 8, 58 Growth furnace top lid 10 Induction heating coil 11 Reflector plate 12 After heater 14 Pulling rod 15 Alumina Rod 16 Seed crystal 17, 17A, 17B, 17C Single crystal 18 Prop 19 Raw material supply device 20, 70 Raw material supply pipe 21 Sintered raw material 23, 73 Gas inlet 24, 58c, 59c Hole 25 Lifting means 26 Liquid level 27 Temperature distribution Kink 28 Gap 29 Center 30 Insulation material 54 Growth furnace storage cylinder 55 Base 57 Quartz ring 59 Airtight opening / closing lid 60 Thermal insulation furnace top lid 61 Refractory ring 69 Raw material supply container

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料融液が収容された貴金属ルツボと、
当該貴金属ルツボの外周に沿って配置された耐火物ルツ
ボと、を少なくとも具備する、単結晶の育成が行われる
育成炉と、 種結晶が先端に配置され、当該種結晶を前記原料融液の
液面から引上げることで、当該種結晶の下に前記単結晶
を育成する引上げ軸と、 前記引上げ軸に対して平行及び垂直な方向に当該引上げ
軸と共に移動することができ、育成された前記単結晶を
収納して当該単結晶の冷却が行われる保温炉と、 前記単結晶の原料の供給速度を調節する機能を有する、
前記貴金属ルツボ内に前記単結晶の原料を供給する原料
供給装置とを少なくとも有し、 前記育成炉は、前記耐火物ルツボの上に配置され、前記
引上げ軸が貫通する穴を有した開閉自在の育成炉上蓋を
さらに有し、 前記保温炉の底部を、前記育成炉上蓋の上部に密接させ
ることができることを特徴とする単結晶製造装置。
A precious metal crucible containing a raw material melt;
A growth furnace for growing a single crystal, at least comprising a refractory crucible arranged along the outer periphery of the noble metal crucible; a seed crystal arranged at the tip, By pulling from the surface, a pulling axis for growing the single crystal under the seed crystal, and the pulling axis can move together with the pulling axis in a direction parallel and perpendicular to the pulling axis, and An insulated furnace that stores the crystal and cools the single crystal, and has a function of adjusting a supply rate of the raw material of the single crystal;
A raw material supply device for supplying the single crystal raw material into the noble metal crucible; and the growing furnace is disposed on the refractory crucible, and has a hole through which the pulling shaft can be opened and closed. An apparatus for producing a single crystal, further comprising a growth furnace upper lid, wherein a bottom portion of the heat insulation furnace can be brought into close contact with an upper part of the growth furnace upper lid.
【請求項2】 前記保温炉内の前記引上げ軸方向の長さ
は、前記単結晶の前記引上げ軸方向の長さに比して十分
長く、前記保温炉の中心に前記単結晶の中心を配置した
場合の当該単結晶の上端から下端までの領域における前
記引上げ軸上の温度変動幅は50℃以下であることを特
徴とする請求項1記載の単結晶製造装置。
2. A length of the single crystal in the pulling axis direction in the heat retaining furnace is sufficiently longer than a length of the single crystal in the pulling axis direction, and a center of the single crystal is arranged at a center of the heat retaining furnace. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the temperature fluctuation range on the pulling axis in a region from the upper end to the lower end of the single crystal in the case of performing the above is 50 ° C. or less.
【請求項3】 前記保温炉内の前記引上げ軸方向の長さ
は、前記単結晶の前記引上げ軸方向の長さに対して実質
的に3倍であることを特徴とする請求項2記載の単結晶
製造装置。
3. The length of the single crystal in the direction of the pulling axis in the heat retaining furnace is substantially three times as long as the length of the single crystal in the direction of the pulling axis. Single crystal manufacturing equipment.
【請求項4】 前記保温炉の中心の温度を前記単結晶の
融点(絶対温度)の0.7乃至1倍の温度に設定した場
合における、前記育成炉から前記保温炉まで前記単結晶
が移動される領域の引上げ軸上の温度分布は、前記育成
炉から前記保温炉へ向けて単調に低下していることを特
徴とする請求項1記載の単結晶製造装置。
4. The single crystal moves from the growing furnace to the heat insulating furnace when the temperature of the center of the heat insulating furnace is set to a temperature 0.7 to 1 times the melting point (absolute temperature) of the single crystal. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the temperature distribution on the pulling axis in the region to be reduced monotonously decreases from the growing furnace to the insulated furnace.
【請求項5】 前記育成炉の上部の外周及び前記保温炉
の下部の外周をそれぞれ取り囲む保温材を更に有するこ
とを特徴とする請求項4記載の単結晶製造装置。
5. The apparatus for producing a single crystal according to claim 4, further comprising a heat insulating material surrounding an outer periphery of an upper portion of said growing furnace and an outer periphery of a lower portion of said heat insulating furnace, respectively.
【請求項6】 前記保温炉の底部をふさぐ保温炉底蓋を
更に有することを特徴とする請求項1記載の単結晶製造
装置。
6. The apparatus for producing a single crystal according to claim 1, further comprising a heat insulation furnace bottom cover for closing a bottom of the heat insulation furnace.
【請求項7】 前記保温炉底蓋の最上部に配置された前
記単結晶と同一成分の粉末を更に有することを特徴とす
る請求項6記載の単結晶製造装置。
7. The apparatus for producing a single crystal according to claim 6, further comprising a powder having the same component as that of said single crystal disposed on the uppermost portion of said thermal insulation furnace bottom cover.
【請求項8】 単結晶の育成が行われる育成炉の内部に
配置された貴金属ルツボに収納された前記単結晶の原料
を溶融して原料融液を形成する第1ステップと、 前記原料融液の液面に引上げ軸の先端に配置された種結
晶を接触させる第2ステップと、 前記引上げ軸を引上げることで、種結晶の下に単結晶を
育成する第3ステップと、 前記単結晶が所定の長さに達した後、当該単結晶を前記
液面から切り離す第4ステップと、 前記単結晶を前記育成炉から保温炉まで所定の速度で移
動して、前記単結晶を当該保温炉内に収納する第5ステ
ップと、 前記単結晶、前記引上げ軸、及び前記保温炉を同期して
当該引上げ軸に対して垂直方向に移動する第6ステップ
と、 前記保温炉内で前記単結晶を冷却する第7ステップと、 前記貴金属ルツボ内に前記単結晶の原料を補給する第8
ステップとを少なくとも有することを特徴とする単結晶
製造方法。
8. A first step of melting a raw material of the single crystal contained in a noble metal crucible disposed inside a growth furnace for growing a single crystal to form a raw material melt; A second step of bringing a seed crystal disposed at the tip of the pulling axis into contact with the liquid surface of the third crystal; a third step of growing a single crystal below the seed crystal by pulling the pulling axis; After reaching a predetermined length, a fourth step of separating the single crystal from the liquid surface, moving the single crystal from the growing furnace to the insulated furnace at a predetermined speed, and placing the single crystal in the insulated furnace A fifth step of vertically moving the single crystal, the pulling shaft, and the heat retaining furnace in a direction perpendicular to the pulling axis; and cooling the single crystal in the heat retaining furnace. The seventh step to be performed, and in the noble metal crucible Eighth to replenish the raw materials of the serial single crystal
And a step of producing a single crystal.
【請求項9】 前記第3ステップは、前記育成炉の上に
配置され、前記引上げ軸が貫通する穴を有した開閉自在
の育成炉上蓋を閉じた状態で行い、 前記第4ステップと第5ステップの間に、前記育成炉上
蓋を開くステップを更に有することを特徴とする請求項
8記載の単結晶製造方法。
9. The third step is carried out in a state in which an openable and closable growth furnace upper lid having a hole through which the pull-up shaft is provided is closed on the growth furnace and the fourth step and the fifth step are performed. The method for producing a single crystal according to claim 8, further comprising a step of opening the growth furnace top cover between the steps.
【請求項10】 前記第5ステップにおいて、前記保温
炉の底部から前記育成炉上蓋の上部までの距離が20m
m以下であることを特徴とする請求項9記載の単結晶製
造方法。
10. In the fifth step, the distance from the bottom of the heat-retaining furnace to the top of the growth furnace top is 20 m.
10. The method for producing a single crystal according to claim 9, wherein m is not more than m.
【請求項11】 前記第5ステップにおいて、前記保温
炉の底部は前記育成炉上蓋の上部に密接していることを
特徴とする請求項10記載の単結晶製造方法。
11. The single crystal manufacturing method according to claim 10, wherein in the fifth step, a bottom portion of the heat insulating furnace is in close contact with an upper portion of the growth furnace upper cover.
【請求項12】 前記第5ステップにおいて、前記保温
炉の中心の温度は、前記単結晶の融点(絶対温度)の
0.7乃至1倍の温度に設定され、 前記育成炉から前記保温炉までの前記引上げ軸上の温度
が前記保温炉の中心の温度未満である領域における前記
所定の速度は、それ以外の領域における当該所定の速度
よりも速いことを特徴とする請求項8記載の単結晶製造
方法。
12. In the fifth step, the temperature at the center of the heat-retaining furnace is set to a temperature of 0.7 to 1 times the melting point (absolute temperature) of the single crystal, and the temperature from the growing furnace to the heat-retaining furnace is set. 9. The single crystal according to claim 8, wherein the predetermined speed in a region where the temperature on the pulling shaft is lower than the temperature of the center of the heat retaining furnace is higher than the predetermined speed in other regions. Production method.
【請求項13】 前記第5ステップにおいて、前記単結
晶の中心付近が、引上げ軸方向温度分布が保温炉の中心
温度付近の地点に到達するまでの前記所定の速度は、毎
分5mm以下であることを特徴とする請求項8記載の単
結晶製造方法。
13. In the fifth step, the predetermined speed until the vicinity of the center of the single crystal reaches a point where the temperature distribution in the axial direction of pulling reaches a point near the center temperature of the insulated furnace is 5 mm or less per minute. The method for producing a single crystal according to claim 8, wherein
【請求項14】 前記第5ステップにおいて、前記保温
炉内に収納された前記単結晶の中心は、当該保温炉の中
心より上方に位置していることを特徴とする請求項8記
載の単結晶製造方法。
14. The single crystal according to claim 8, wherein, in the fifth step, the center of the single crystal housed in the insulated furnace is located above the center of the insulated furnace. Production method.
【請求項15】 前記第5ステップと前記第7ステップ
との間に、 前記保温炉の底部に、前記単結晶と同一成分の粉末が最
上部に配置された保温炉底蓋を装着するステップと、 前記単結晶を前記保温炉底蓋の上に着地させるステップ
とをさらに有することを特徴とする請求項8記載の単結
晶製造方法。
15. A step of attaching, to the bottom of the heat-retaining furnace, a heat-insulating furnace bottom lid in which powder having the same component as the single crystal is disposed at the top between the fifth step and the seventh step. 9. The method for producing a single crystal according to claim 8, further comprising: landing the single crystal on the bottom lid of the heat-retaining furnace.
【請求項16】 原料融液が収容された貴金属ルツボを
少なくとも具備する、単結晶の育成が行われる育成炉
と、 種結晶が先端に配置され、当該種結晶を前記原料融液の
液面から引上げることで、当該種結晶の下に前記単結晶
を育成する引上げ軸と、 前記引上げ軸が貫通する穴が上部に形成され、前記引上
げ軸に対して平行及び垂直な方向に当該引上げ軸と共に
移動することができ、育成された前記単結晶を収納して
当該単結晶の冷却が行われる保温炉と、 前記育成炉の側面及び底面を取り囲む育成炉収納容器
と、当該育成炉収納容器の上部に密接され、前記引上げ
軸が貫通する穴を有する開閉自在の気密用開閉蓋とを具
備する、前記育成炉を外気から遮断する気密容器と、 前記気密容器の内部へ不活性ガスを導入するガス導入口
とを少なくとも有し、 前記保温炉の底部を、前記気密用開閉蓋の上部に密接さ
せることができることを特徴とする単結晶製造装置。
16. A growth furnace for growing a single crystal, comprising at least a noble metal crucible accommodating a raw material melt, a seed crystal arranged at a tip, and the seed crystal being moved from the liquid level of the raw material melt. By pulling, a pulling axis for growing the single crystal below the seed crystal, a hole through which the pulling axis penetrates is formed in the upper part, and together with the pulling axis in a direction parallel and perpendicular to the pulling axis. An insulated furnace that can be moved and accommodates the grown single crystal and cools the single crystal; a growth furnace storage container surrounding side and bottom surfaces of the growth furnace; and an upper part of the growth furnace storage container A hermetic container for closing the growth furnace from the outside air, the hermetic container being provided with an openable and closable airtight cover having a hole through which the pulling shaft penetrates, and a gas for introducing an inert gas into the airtight container. Fewer inlets And also has a bottom portion of the heat retaining furnace, a single crystal manufacturing apparatus characterized by can be closely above the airtight lid.
【請求項17】 前記保温炉の上部に形成された前記穴
を塞ぎ、且つ前記引上げ軸が貫通できる程度の細管を有
する保温炉上蓋を更に有することを特徴とする請求項1
6記載の単結晶製造装置。
17. The apparatus according to claim 1, further comprising a heat-insulating furnace upper lid having a small tube capable of closing the hole formed in the upper part of the heat-insulating furnace and allowing the pull-up shaft to pass therethrough.
7. The single crystal production apparatus according to 6.
【請求項18】 前記気密用開閉蓋は、前記引上げ軸に
対して垂直な方向にスライド可能な一対の開閉式ブレー
ドと、当該開閉式ブレードのスライド方向に垂直な方向
に所定の間隔をおいて配置された固定式ブレードとを有
することを特徴とする請求項16記載の単結晶製造装
置。
18. The airtight opening / closing lid is provided with a pair of openable / closable blades slidable in a direction perpendicular to the pulling shaft and at a predetermined interval in a direction perpendicular to the sliding direction of the openable / closable blade. 17. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 16, comprising a fixed blade arranged.
【請求項19】 前記育成炉は、前記耐火物ルツボの上
方に配置され、前記引上げ軸が貫通する穴を有した開閉
自在の育成炉上蓋を更に有することを特徴とする請求項
16記載の単結晶製造装置。
19. The growth furnace according to claim 16, wherein the growth furnace further comprises a freely openable and closable growth furnace upper lid disposed above the refractory crucible and having a hole through which the pulling shaft passes. Crystal manufacturing equipment.
【請求項20】 前記育成炉上蓋は、前記引上げ軸に対
して垂直な方向にスライド可能な一対の開閉式ブレード
と、当該開閉式ブレードのスライド方向に垂直な方向に
所定の間隔をおいて配置された固定式ブレードとを有す
ることを特徴とする請求項19記載の単結晶製造装置。
20. The growth furnace upper lid is disposed with a pair of openable and closable blades slidable in a direction perpendicular to the pulling axis and at a predetermined interval in a direction perpendicular to the sliding direction of the openable and closable blade. 20. The apparatus for producing a single crystal according to claim 19, further comprising a fixed blade.
【請求項21】 前記単結晶の原料の供給速度を調節す
る機能を有する、前記貴金属ルツボ内に前記単結晶の原
料を供給する原料供給装置を更に有することを特徴とす
る請求項16記載の単結晶製造装置。
21. The single crystal source according to claim 16, further comprising a raw material supply device for supplying the single crystal raw material into the noble metal crucible, having a function of adjusting a supply speed of the single crystal raw material. Crystal manufacturing equipment.
【請求項22】 前記原料供給装置は、前記育成炉の実
質的な中心軸上に配置された管を通して前記単結晶の原
料を供給することを特徴とする請求項21記載の単結晶
製造装置。
22. The single crystal producing apparatus according to claim 21, wherein the raw material supply apparatus supplies the single crystal raw material through a tube arranged on a substantially central axis of the growing furnace.
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