JP2003081700A - アニーリング装置及び単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用時に単結晶における空孔の発生を抑制
し、結晶表面にクロム原子が付着することのない高品質
な単結晶のアニーリング装置及び、熱処理工程を含む単
結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 真空容器１と、加熱装置２と、真空容器
１の上部に蓋３とを備えるアニーリング装置において真
空容器１の内部にアニーリングケース５を配置し、さら
にアニーリングケース５の内部に支持部材４によって保
持されたフッ化カルシウム単結晶６と、フッ化物結晶７
とを配置する。アニーリングを行う際に、アニーリング
ケース５がフッ化カルシウム単結晶６及びフッ化物結晶
７を真空容器１の内部表面から遮蔽するため、真空容器
１の内部表面から飛散するクロム原子からフッ化カルシ
ウム単結晶６を保護できる。また、フッ化物結晶７から
気化したフッ素をアニーリングケース５内部に閉じこめ
るため、フッ化カルシウム単結晶６に空孔が生ずるのを
抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、単結晶を収納す
る真空容器と、該真空容器の周囲に配置された加熱装置
と、前記真空容器内部を真空化する排気系とを備え、単
結晶に対して熱処理を行うアニーリング装置及び熱処理
工程を含む単結晶の製造方法に関し、特に単結晶の構成
元素の脱離による空孔の発生を抑制できるアニーリング
装置及び熱処理工程を含む単結晶の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レンズ等の光学系や半導体装置の
材料として様々な単結晶が利用されており、装置の性能
を向上させる観点からは、これらの単結晶が結晶欠陥を
有さない、いわゆる完全結晶であることが望ましい。し
かし、現実に結晶欠陥を全く有さない単結晶は存在せ
ず、あらゆる単結晶は多かれ少なかれ欠陥を有する。欠
陥の存在により単結晶を構成する原子の周期性が乱れ、
特性が悪化するため、欠陥密度が高い単結晶は光学系や
半導体装置の材料として使用するのは適切ではない。

【０００３】特に、集積回路のパターンを半導体基板に
転写する際に用いる露光装置の光学系に使用されるフッ
化カルシウム単結晶においては、欠陥密度が高い場合装
置の性能及び寿命に対して重要な影響を及ぼす。近年の
半導体集積回路の微細化に伴い露光装置の光源はＫｒＦ
エキシマレーザ等の紫外波長領域のレーザが用いられる
が、欠陥が存在するフッ化カルシウム単結晶を光学系に
用いた場合、この波長の光に対して透過度が低下し、吸
収係数が大きくなることが知られている。特に、フッ化
カルシウムは原料を充填した坩堝をいったん加熱し、坩
堝底部より徐々に冷却することで単結晶を得る垂直ブリ
ッジマン法によって製造されるため、坩堝とフッ化カル
シウムの熱膨張係数の相違等により単結晶に対しひずみ
が生じやすく、欠陥の一種である転位の発生を避けるこ
とができない。

【０００４】これに対し、いったん得られた単結晶を熱
処理（以下「アニーリング」という）することにより欠
陥密度を低下させる方法が知られている。図３は従来知
られたフッ化カルシウム単結晶についてのアニーリング
装置の模式図を示す。アニーリングは以下のように行わ
れる。

【０００５】まず、フッ化カルシウム単結晶３４を支持
部材３３で保持する形で真空容器３１の内部に配置し、
図示を省略した真空排気系により真空に引いた後、アル
ゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを真空容器３１に循環させ
ながら加熱装置３２によってフッ化カルシウム単結晶３
４を加熱する。フッ化カルシウム単結晶３４が一定の温
度に達した後、加熱装置３２を制御してフッ化カルシウ
ム単結晶３４の温度を非常にゆっくりとした速度で低下
させていき、室温程度まで温度を下げる。このようなア
ニーリングによってフッ化カルシウム単結晶３４を高温
にするため、単結晶を構成する各原子は十分な熱エネル
ギーを得て、本来収まるべき位置に移動することが可能
となり、転位を効果的に解消することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アニーリング
を行うことで単結晶に別の結晶欠陥が発生することが知
られている。上述したように、アニーリングでは単結晶
を高温に加熱するが、その際に単結晶を構成する原子の
一部が結晶表面から脱離してしまい、本来原子が存在す
べき位置に原子が存在しない、いわゆる空孔が生ずる。
この現象は、特にフッ化カルシウムのような、化合物か
らなる結晶において一方の元素が他方に対して蒸気圧が
高い場合に顕著に生じる。

【０００７】空孔を多数有するフッ化カルシウム単結晶
をレーザの光学系に用いると、レーザ光がフッ化カルシ
ウム単結晶に照射されることにより、単結晶中にカラー
センターが形成される。このカラーセンターによりレー
ザの耐久性は悪化し、装置の寿命が低下する。また、空
孔の存在は紫外波長領域の光に対する透過性が低下する
原因となるため、この観点からも空孔の発生を抑える必
要がある。

【０００８】また、アニーリングに用いる真空容器は一
般にステンレス製であり、真空容器及び単結晶が加熱装
置により加熱された際に、ステンレスを構成するクロム
原子の一部が脱離を起こし、単結晶の表面に付着すると
いう欠点もある。これにより、フッ化カルシウムの単結
晶は表面が青みがかった色となり、光学系の材料として
製品化するためには表面研磨を行ってクロムを除去する
工程が別に必要となる。

【０００９】アニーリングを行うことによって生ずる欠
点について、脱離する元素を成分に含む化合物を真空容
器内に配置する方法が提案されている。フッ化カルシウ
ム単結晶のアニーリングの場合、フッ化カルシウム単結
晶以外にフッ化物結晶を真空容器内に配置する。このよ
うに、単結晶以外の化合物を配置することで、化合物か
らも元素が脱離するため、その分単結晶からの脱離を抑
制することが可能である。

【００１０】しかし、単に化合物を真空容器内に配置す
るだけでは単結晶からの原子の脱離を効果的に抑制する
ことはできない。通常、アニーリング工程中は真空容器
内部にＡｒを循環させているため、化合物から脱離した
元素からなる気体はＡｒの流れに乗って真空容器の外部
に排出されてしまう。従って、アニーリング工程中を通
して脱離元素からなる気体を発生させ単結晶中の空孔の
発生を抑制するためには、多量の化合物が必要となる。
また、フッ化物結晶からフッ素が脱離してフッ素の濃度
が十分な値となるためには一定の時間を要する。特に、
真空容器のように大きな容積を有する空間の場合、フッ
素の濃度が十分な値となる前にフッ化カルシウム単結晶
からフッ素原子が脱離してしまい、フッ化カルシウム単
結晶中に空孔が発生してしまう。

【００１１】また、単結晶の表面にクロムが付着する問
題点については、この方法では何ら解決することができ
ない。

【００１２】また、これらの問題点はフッ化カルシウム
単結晶のみならず、他の光学系の材料及び半導体単結晶
等についても同様に生ずる。

【００１３】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなさ
れたもので、使用時に単結晶における空孔の発生を抑制
し、結晶表面にクロム原子が付着することのない高品質
な単結晶を形成できるアニーリング装置、及びアニーリ
ング工程を含む単結晶の製造方法を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明に係るアニーリング装置は、単結晶
を収納する真空容器と、該真空容器の周囲に配置された
加熱装置と、前記真空容器内部を真空化する排気系とを
備え、真空容器内部に前記単結晶から脱離する元素を構
成元素に有する化合物を配置して、前記単結晶に対して
熱処理を行うアニーリング装置において、前記単結晶及
び前記結晶が収蔵されて、密閉された空間を画成するア
ニーリングケースを前記真空容器の内部に備えることを
特徴とする。ここで、「化合物」とは、単結晶、多結
晶、粉状体など様々な形態をとりうるものとする。ま
た、「密閉」とは、アニーリングケースの内部と外部と
の間で気体のやりとりが全く生じない場合のみならず、
少量ではあるが気体のやりとりが行われるような状態を
も含むものとする。

【００１５】この請求項１の発明によれば、単結晶が真
空容器内部表面から遮蔽された状態でアニーリングを行
うため、真空容器の内部表面から飛散するクロム原子か
ら単結晶を保護することができ、単結晶に空孔が発生す
ることを効果的に抑制することができる。

【００１６】また、請求項２の発明に係るアニーリング
装置は、請求項１に記載の発明において、互いに離接可
能な構造を有し、内部に前記単結晶を包含する２以上の
支持部材が、前記アニーリングケース内部において積層
されていることを特徴とする。

【００１７】この請求項２の発明によれば、アニーリン
グケース内部に複数の支持部材を設けることにより、複
数の単結晶を一度にアニーリングすることができる。

【００１８】また、請求項３の発明に係るアニーリング
装置は、請求項１に記載の発明において、それぞれ前記
単結晶及び前記化合物を包含する２以上の前記アニーリ
ングケースが、互いに離接可能な構造を有し、前記真空
容器の内部に積層されていることを特徴とする。

【００１９】この請求項３の発明によれば、アニーリン
グケースが支持部材としての機能も有するため、真空容
器内において多数の単結晶を一度にアニーリングを行う
ことができる。

【００２０】また、請求項４の発明に係るアニーリング
装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明におい
て、前記単結晶がフッ化カルシウム単結晶であり、前記
化合物がフッ化化合物であることを特徴とする。

【００２１】この請求項４の発明によれば、アニーリン
グ装置の使用時にフッ化カルシウム単結晶についてアニ
ーリングを行うことができ、転位及び空孔の生じない、
高品質なフッ化カルシウム単結晶を得ることができる。

【００２２】また、請求項５の発明に係るアニーリング
装置は、請求項４に記載の発明において、前記化合物が
フッ化鉛であることを特徴とする。

【００２３】この請求項５の発明によれば、フッ化カル
シウム単結晶からのフッ素原子の脱離を防止するための
化合物としてフッ化鉛を使用する。フッ化鉛はアニーリ
ングの際にフッ化カルシウムよりもフッ素を発生しやす
いため、フッ化カルシウム単結晶における空孔の発生を
より効果的に抑制できる。

【００２４】また、請求項６の発明に係る単結晶の製造
方法は、単結晶を成長させる工程と、得られた単結晶及
び該単結晶から脱離する元素を構成元素に含む化合物を
真空容器内に配置して熱処理を行う工程とを含む単結晶
の製造方法において、アニーリングケースにより前記単
結晶及び前記化合物を覆うことで前記真空容器から遮蔽
した状態で、前記熱処理を行うことを特徴とする。

【００２５】この請求項６の発明によれば、単結晶の製
造において、アニーリングを行う際に単結晶並びに結晶
をアニーリングケースにより覆うため、真空容器内部表
面から飛散するクロム原子の付着及び単結晶における空
孔の発生を抑制することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。なお、図面は模式的なものであ
り、厚みと幅との関係、各部分の厚みの比率などは現実
のものとは異なることに留意すべきである。又、図面の
相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分
が含まれていることはもちろんである。

【００２７】実施の形態１．まず、図１を用いて、実施
の形態１に係るアニーリング装置の構造について説明す
る。実施の形態１に係るアニーリング装置は、真空容器
１と、真空容器１の周囲に配置された加熱装置２と、真
空容器１の上部に設けられた蓋３を備える。また、真空
容器１の中にはアニーリングケース５が配置されてお
り、アニーリングケース５の内部には支持部材４に支持
されたフッ化カルシウム単結晶６が配置されている。さ
らに、アニーリングケース５の内部にはフッ化物結晶７
が配置されている。

【００２８】真空容器１は、フッ化カルシウム単結晶６
に酸素などの不純物が混入することを防止するために設
けられている。外気が内部に流入するのを防止し、アニ
ーリングの際に加熱装置２から加わる高熱に耐え得る構
造とするため、真空容器１はステンレスからなる。

【００２９】加熱装置２は、フッ化カルシウム単結晶６
を外部から加熱することで、アニーリングを行うための
ものである。加熱装置２がフッ化カルシウム単結晶６を
加熱する機構としては、一般には抵抗加熱法が用いられ
る。可能ならばその他にもＲＦコイルまたは赤外線照射
によるものでも構わない。

【００３０】蓋３は、真空容器１上に配置されており、
真空容器１と蓋３との連結部は外気が流入することを防
止するために凹凸構造を採用したり、シール構造を採用
する等の工夫がされている。また、真空容器１の内部を
真空にするために真空排気系と接続するためのバルブを
有し、アニーリング工程中に真空容器１の内部に気体の
Ａｒを循環させるために、入力用及び排気用のバルブを
有する。さらに、蓋３及びこれらのバルブを熱から保護
するため、図示を省略した冷却装置が真空容器１と蓋３
との連結部付近に設けられている。

【００３１】アニーリングケース５は、密度の高いカー
ボンからなりアニーリングケース５の外部の空間と内部
の空間とを遮断する機能を有する構造からなる。アニー
リングケース５が高密度カーボンからなるため、アニー
リングケース５の内部と外部との間は通気性が良好でな
く、気体を閉じこめる機能を有する。

【００３２】フッ化カルシウム単結晶６は、例えば、垂
直ブリッジマン法等により成長した単結晶を適度な大き
さに切削したものを用いる。これらの方法により成長し
た単結晶には熱応力などの理由からひずみが加わること
により、転位が多く存在するためである。

【００３３】支持部材４は、真空容器１内部にフッ化カ
ルシウム単結晶６を複数配置するためのものである。後
述するように、フッ化物結晶７から脱離したフッ素がフ
ッ化カルシウム単結晶６の表面に到達しやすい構造から
なることが必要であるため、支持部材４はアニーリング
ケース５と異なり密度が小さく、通気性の良好な物質か
らなる。また、図１に示すように複数の支持部材４を積
み重ねることができるように、各支持部材４は互いに連
結可能な構造を有する。

【００３４】フッ化物結晶７は、フッ化カルシウム単結
晶６からのフッ素原子の脱離を抑制するために配置され
ている。実施の形態１では、アニーリングする際の温度
よりも低い温度で融解し、フッ素が脱離を起こしやすい
フッ化鉛（ＰｂＦ₂）を用いている。なお、フッ化物結
晶７はあくまでアニーリングの際にフッ素を発生できれ
ばよいため、フッ化物結晶７としてフッ化カルシウム等
のフッ化物結晶を用いることも可能であり、さらに単結
晶であっても、多結晶であっても、さらには紛状体であ
っても構わない。

【００３５】次に、実施の形態１に係るアニーリング装
置を用いて行うアニーリングの方法について、図１を適
宜参照しながら説明する。まず、真空容器１から蓋３を
分離し、フッ化カルシウム単結晶６、支持部材４及びフ
ッ化物結晶７を真空容器１の内部に配置する。そして、
フッ化カルシウム単結晶６、支持部材４及びフッ化物結
晶７をすべて内部に含むようにアニーリングケース５を
かぶせる。

【００３６】そして、蓋３を閉じて真空容器１と蓋３と
を密着させ、外気から真空容器１の内部を完全に遮断す
る。その後、蓋３に設けられたバルブの内、真空排気系
に接続されたバルブを開き、図示を省略した真空排気系
を作動して真空容器１内部の排気を行う。ここで、アニ
ーリングケース５は通気性の良好でない高密度カーボン
からなるため、アニーリングケース５内部の気体も十分
に排出できるように、通常よりも長い時間をかけ、真空
容器１の内部の気圧が１０^-1Ｐａ程度になるまで排気を
行う。

【００３７】その後、真空排気系に接続されたバルブを
閉め、Ａｒを導入する。まず、Ａｒを導入するためのバ
ルブを開き真空容器１の内部の気圧を１気圧程度にまで
上昇させる。真空容器１の内部の気圧が１気圧まで上昇
したら、Ａｒを排気するためのバルブを開け、その後は
気圧を一定の値に維持したまま真空容器１の内部にＡｒ
を循環させる。

【００３８】そして、加熱装置２を用いて、フッ化カル
シウム単結晶６を加熱し、フッ化カルシウム単結晶６の
温度を１１００度にまで上昇させる。フッ化カルシウム
の融点は１３７０〜１４１０度程度であるため、本工程
ではフッ化カルシウム単結晶６は融解せず、固体の状態
を維持している。その一方で、フッ化カルシウム単結晶
６を構成する各原子は十分な熱エネルギーを与えられる
ため、各原子はそれぞれ適切な位置に移動し、フッ化カ
ルシウム単結晶６の内部に存在した転位は解消してい
く。

【００３９】また、実施の形態１においてフッ化物結晶
７にはフッ化鉛を用いており、フッ化鉛の融点は８００
度程度であるためフッ化物結晶７は融解している。その
ため、フッ化物結晶７からはフッ素が多量に気化され
る。従って、フッ化カルシウム単結晶６の周囲にはフッ
素が多量に存在し、フッ化カルシウム単結晶６からのフ
ッ素原子の脱離は抑制され、空孔の発生が抑えられる。

【００４０】その後、加熱装置２を制御することによ
り、フッ化カルシウム単結晶６の温度を徐々に低下させ
ていく。急激に温度を低下させると新たに転位が発生す
るため、１時間あたり１度程度の速度でフッ化カルシウ
ム単結晶６の温度を下降させる。

【００４１】そして、フッ化カルシウム単結晶６の温度
が室温程度にまで下がったらＡｒの循環を停止し、蓋３
を開けてフッ化カルシウム単結晶６を取り出す。以上
で、アニーリングは終了する。

【００４２】第１の実施の形態に係るアニーリング装置
を用いてアニーリングを行うことで以下の効果が生ず
る。まず、加熱装置２によってフッ化カルシウム単結晶
６を加熱した際、真空容器１も高温となるため、真空容
器１の内部表面から真空容器１の材料であるステンレス
を構成するクロム原子の一部が真空容器１内部の空間に
飛散する。しかし、実施の形態１に係るアニーリング装
置においては、フッ化カルシウム単結晶６はアニーリン
グケース５に覆われた構造を有するためクロム原子はフ
ッ化カルシウム単結晶６にまで到達することはできず、
アニーリングケース５の外表面に吸着する。従って、フ
ッ化カルシウム単結晶６の表面にクロム原子が付着する
ことを防止することができる。

【００４３】また、アニーリング工程中を通じて真空容
器１の内部にはバルブを通してＡｒが循環しているた
め、従来のアニーリング装置ではフッ化物結晶７から発
生したフッ素もＡｒとともに外部へ排出されてしまう。
しかし、実施の形態１に係るアニーリング装置はフッ化
カルシウム単結晶６及びフッ化物結晶７をアニーリング
ケース５が覆う構造を有するため、フッ化カルシウム単
結晶６及びフッ化物結晶７を含むアニーリングケース５
内部の空間は真空容器１中におけるアニーリングケース
５の外部の空間と遮断される。従って、フッ化物結晶７
から気化したフッ素はアニーリングケース５の内部の空
間にとどまり、外部へは少ししか放出されない。従っ
て、フッ化物結晶７の量を従来と比較して少なくしても
十分フッ化カルシウム単結晶６における空孔の発生を抑
制することが可能である。

【００４４】また、真空容器１の内部にＡｒを循環させ
るか否かに関わらず、フッ化物結晶７の量を少なくする
効果を有する。すなわち、実施の形態１に係るアニーリ
ング装置でアニーリングを行った場合、真空容器１の内
部全体に渡って一定の濃度のフッ素を供給する必要がな
く、アニーリングケース５の内部の空間で一定の濃度の
フッ素を供給できればフッ化カルシウム単結晶６からの
フッ素原子の脱離を抑制することが可能なためである。

【００４５】さらに、アニーリングケース５を設けるこ
とでフッ化カルシウム単結晶６からのフッ素原子の脱離
を従来よりも抑制することが可能である。アニーリング
ケース５内部の空間の体積は真空容器１の容積よりも小
さいため、フッ化物結晶７からフッ素の供給が開始され
てから短い時間でアニーリングケース５内部の空間にお
けるフッ素の濃度が上昇する。従って、アニーリング工
程において、早い段階からフッ化カルシウム単結晶６か
らのフッ素原子の脱離を抑制でき、その分だけ空孔の発
生を防止することができる。

【００４６】なお、実施の形態１に係るアニーリング装
置について、アニーリングケース５は、フッ化カルシウ
ム単結晶６などを上から覆う構造とするのではなく、底
を有し、側面若しくは上面に開閉可能な扉を有してフッ
化カルシウム単結晶６などを収納できる構造としても構
わない。この場合、あらかじめアニーリングケース５の
内部にフッ化カルシウム単結晶６、支持部材４、フッ化
物結晶７を収納しておくことが可能で、フッ化カルシウ
ム単結晶６等を真空容器１の内部に収納する際の手間を
省くことができる。

【００４７】また、フッ化物結晶７を配置する位置は、
アニーリングケース５の内部であればよく、必ずしも図
１で示すように支持部材４の上に配置する必要はない。
フッ化カルシウム単結晶６及び支持部材４の配置につい
ても同様で、アニーリングケース５の内部に配置されて
いれば良く、図１で示すように鉛直方向に積層した配置
に限定されない。

【００４８】また、アニーリングケース５について、実
施の形態１においては密度が高く、通気性の良好でない
材料からなるとしているが、必ずしもこれに限定され
ず、例えば、完全に通気性を有さない物質から構成する
ことも可能である。ただし、真空容器１内部を排気する
工程において、アニーリングケース５の内部も排気する
必要があるため、例えば真空容器１の外部から開閉を制
御できるふた等を備える必要がある。

【００４９】さらに、フッ化カルシウム単結晶６につい
て、垂直ブリッジマン法により製造された単結晶に限ら
ず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や、浮遊ゾーン法
（ＦＺ法）などにより製造されたものでも良い。また、
フッ化カルシウム以外に、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ
₂）等の光学材料の他、半導体単結晶についても実施の
形態１に係るアニーリング装置によってアニーリングを
行うことが可能である。

【００５０】また、いわゆるバルク結晶のみならず、薄
膜単結晶についても実施の形態１に係るアニーリング装
置を用いてアニーリングを行うことが可能である。例え
ば、転位を解消するためのアニーリングのみならず、半
導体薄膜構造体において不純物をイオン注入した後に、
不純物を活性化するために行うアニーリングにおいて
も、実施の形態１にかかるアニーリング装置を用いるこ
とが有用である。例えば、ＧａＡｓ単結晶に不純物をイ
オン注入した後にアニーリングを行う場合に、フッ化カ
ルシウム６の代わりにＧａＡｓ単結晶をアニーリングケ
ース５の内部に配置し、フッ化物結晶７の代わりにＡｓ
の脱離を抑制するためのＡｓ結晶を配置してアニーリン
グを行えば、ＧａＡｓ単結晶を構成するＡｓ原子の脱離
を抑えつつ、不純物原子をドーパントとして活性化する
ことが可能である。

【００５１】実施の形態２．次に、実施の形態２に係る
アニーリング装置について、図２を用いて説明する。な
お、図２において図１と同一または類似する部分につい
ては同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００５２】実施の形態２に係るアニーリング装置は、
真空容器１と、真空容器１の周囲に配置された加熱装置
２と、真空容器１の上部に配置された蓋３を備える。ま
た、真空容器１の内部には、複数のアニーリングケース
８が配置されている。さらに、それぞれのアニーリング
ケース８の内部には、フッ化カルシウム単結晶６と、フ
ッ化物結晶９が配置されている。

【００５３】アニーリングケース８は、上面及び側周壁
のみを有し、底部を有さない構造を有し、内部に含むフ
ッ化カルシウム単結晶６及びフッ化物結晶９を覆うこと
により、外部と遮断する機能を有する構造からなる。従
って、アニーリングケース８の大きさは、フッ化カルシ
ウム単結晶６及び必要な量のフッ化物結晶９を収納する
ことができれば十分であり、フッ化物結晶９が供給する
フッ素の量との関係からは、アニーリングケース８によ
って覆われる体積は小さいほどよい。

【００５４】また、アニーリングケース８は、アニーリ
ング工程時の高温に耐えられ、かつ、通気性が良好でな
い性質を有する必要があり、そのため、アニーリングケ
ース８は高密度カーボンを材料とする。さらに、アニー
リングケース８は、互いが縦方向に積層可能な構造とな
っており、一方の上面の周辺部と、他方の側周壁の下端
部との間の連結部は、境目より気体が出入りすることを
防止するために凹凸構造を採用したり、シール構造を採
用するなどの工夫が施されている。アニーリングを縦に
積層する場合、一方と他方との間はネジにより締結さ
れ、ネジをはずすことにより互いを分離することが可能
である。縦に積層する場合には個々のアニーリングケー
スは下面及び側周壁のみを有し、上部を有さない構造を
有し一方の側周壁の上端部と他方の下面の周辺部とが連
結され、最上段のケースは蓋によって密閉される構造で
も良い。

【００５５】実施の形態２に係るアニーリング装置がア
ニーリングケース８を有し、アニーリングケース８の内
部にフッ化カルシウム単結晶６及びフッ化物結晶９が配
置される構造をとることで、以下の利点が生ずる。

【００５６】まず、アニーリングケース８は通気性の良
好でない高密度カーボンからなるため、実施の形態１の
場合と同様に真空容器１内部表面から飛散するクロム原
子がフッ化カルシウム単結晶６に付着することを防止す
ることができる。また、フッ化物結晶９から気化するフ
ッ素がアニーリングケース８の内部に効果的に閉じこめ
られることも実施の形態１に係るアニーリング装置と同
様である。

【００５７】また、図２に示す通り、フッ化カルシウム
単結晶６とアニーリングケース８は直接接触する構造と
なるため、フッ化カルシウム単結晶６内部における温度
差を緩和することが可能である。従って、加熱装置２に
よりフッ化カルシウム単結晶６を１１００度まで加熱し
た後、室温まで温度を下げる工程において、より均一に
温度を変化させることが可能となり、再度の転位の発生
をより効果的に抑制することができる。

【００５８】さらに、実施の形態２におけるアニーリン
グケース８は、個々のフッ化カルシウム単結晶６を覆
い、フッ化カルシウム単結晶６に対応した形状からなる
ため、アニーリングケース８内部においてフッ素を気化
させる空間領域が小さくてすむ。そのため、加熱装置２
によってフッ化カルシウム単結晶６が加熱される際に、
フッ化物結晶９から生じたフッ素がアニーリングケース
８内部の空間領域において、より短時間で所定の濃度に
達し、フッ化カルシウム単結晶６からのフッ素原子の脱
離をより効果的に抑制することが可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、アニーリング装置において単結晶が真空
容器内部表面から遮蔽された状態でアニーリングを行う
構成としたため、真空容器の内部表面から飛散するクロ
ム原子から単結晶を保護することができ、単結晶に空孔
が発生することを効果的に抑制することができるという
効果を奏する。

【００６０】また、請求項２に記載の発明によれば、ア
ニーリングケース内部に複数の支持部材を設ける構成と
したため、複数の単結晶を一度にアニーリングすること
ができるという効果を奏する。

【００６１】また、請求項３に記載の発明によれば、ア
ニーリングケースが支持部材としての機能も有する構成
としたため、真空容器内において多数の単結晶を一度に
アニーリングを行うことができるという効果を奏する。

【００６２】また、請求項４に記載の発明によれば、請
求項１〜３のいずれかに記載の発明において、アニーリ
ング装置が使用時においてフッ化カルシウム単結晶につ
いてアニーリングを行うことができ、転位及び空孔の生
じない、高品質なフッ化カルシウム単結晶を得ることが
できるという効果を奏する。

【００６３】また、請求項５に記載の発明によれば、請
求項４に記載の発明において、フッ化カルシウム単結晶
からのフッ素原子の脱離を防止するための化合物として
フッ化鉛を使用する構成からなる。フッ化鉛はアニーリ
ングの際に効果的にフッ素を発生するため、フッ化カル
シウム単結晶における空孔の発生をより効果的に抑制で
きるという効果を奏する。

【００６４】また、請求項６に記載の発明によれば、単
結晶の製造において、アニーリングを行う際に単結晶並
びに化合物をアニーリングケースにより覆うため、真空
容器内部表面から飛散するクロム原子の付着及び単結晶
における空孔の発生を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係るアニーリング装置の構造を
示す模式図である。

【図２】実施の形態２に係るアニーリング装置の構造を
示す模式図である。

【図３】従来技術に係るアニーリング装置の構造を示す
模式図である。

【符号の説明】

１、３１ 真空容器 ２、３２ 加熱装置 ３、３６ 蓋 ４、３３ 支持部材 ５、８ アニーリングケース ６、３４ フッ化カルシウム単結晶 ７、９ フッ化物結晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 和人 群馬県館林市野辺町810番地の５ 日本結 晶光学株式会社内 (72)発明者 山下 定雄 群馬県館林市野辺町810番地の５ 日本結 晶光学株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BE02 FE06 4K061 AA01 BA02 CA08 FA12

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶を収納する真空容器と、該真空容
   器の周囲に配置された加熱装置と、前記真空容器内部を
   真空化する排気系とを備え、真空容器内部に前記単結晶
   から脱離する元素を構成元素に有する化合物を配置し
   て、前記単結晶に対して熱処理を行うアニーリング装置
   において、 前記単結晶及び前記結晶が収蔵されて、密閉された空間
   を画成するアニーリングケースを前記真空容器の内部に
   備えることを特徴とするアニーリング装置。
2. 【請求項２】 互いに離接可能な構造を有し、内部に前
   記単結晶を包含する２以上の支持部材が、前記アニーリ
   ングケース内部において積層されていることを特徴とす
   る請求項１に記載のアニーリング装置。
3. 【請求項３】 それぞれ前記単結晶及び前記結晶を包含
   する２以上の前記アニーリングケースが、互いに離接可
   能な構造を有し、前記真空容器の内部において積層され
   ていることを特徴とする請求項１に記載のアニーリング
   装置。
4. 【請求項４】 前記単結晶がフッ化カルシウム単結晶で
   あり、前記化合物がフッ化化合物であることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載のアニーリング装置。
5. 【請求項５】 前記化合物がフッ化鉛であることを特徴
   とする請求項４に記載のアニーリング装置。
6. 【請求項６】 単結晶を成長させる工程と、得られた単
   結晶及び該単結晶から脱離する元素を構成元素に含む化
   合物を真空容器内に配置して熱処理を行う工程とを含む
   単結晶の製造方法において、 アニーリングケースにより前記単結晶及び前記化合物を
   覆うことで前記真空容器から遮蔽した状態で、前記熱処
   理を行うことを特徴とする単結晶の製造方法。