JP2019112264A - Evaluation method, evaluation device and evaluation program of growth state of single crystal, production method of single crystal, and single crystal production apparatus - Google Patents

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清充 小泉
Kiyomitsu Koizumi
清充 小泉
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Abstract

To evaluate accurately a state related to melting of a seed crystal.SOLUTION: In an evaluation method of a growth state of a single crystal, when a seed crystal is brought into contact with a raw material melt formed by melting a raw material, and the seed crystal is rotated and simultaneously lifted to thereby grow the single crystal, a state related to melting of the seed crystal is evaluated based on a fluctuation range of a measured weight relative to a measured weight of the seed crystal measured at a melting time of the seed crystal by bringing the seed crystal into contact with the raw material melt.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、単結晶の育成状態の評価方法、評価装置、評価プログラム、単結晶の製造方法、及び、単結晶製造装置に関する。   The present invention relates to an evaluation method, an evaluation apparatus, an evaluation program, a method of manufacturing a single crystal, and an apparatus for manufacturing a single crystal of a growth state of a single crystal.

単結晶材料は、種々の工業製品に用いられている。例えば、強誘電体であるタンタル酸リチウム(LiTaO3:以下、LTと略称する)やニオブ酸リチウム(LiNbO:以下、LNと略称する)の単結晶から加工される酸化物単結晶基板は、主に移動体通信機器において電気信号ノイズを除去する表面弾性波素子(SAWフィルター)の材料として用いられている。 Single crystal materials are used in various industrial products. For example, an oxide single crystal substrate processed from a single crystal of lithium tantalate (LiTaO 3 : hereinafter abbreviated as LT) or lithium niobate (LiNbO 3 : abbreviated as LN) which is a ferroelectric substance is It is mainly used as a material of surface acoustic wave devices (SAW filters) for removing electrical signal noise in mobile communication devices.

SAWフィルターの材料となるLT、LN単結晶は、産業的には主にチョクラルスキー法(以下、「Cz法」と略称する)によって育成されている。Cz法は、図6及び図7に示すように、坩堝(ルツボ)内の原料融液Lの表面に、種結晶SCとなる単結晶片を接触させ、該種結晶SCを回転させながら上方に引き上げることにより種結晶SCと同一方位の円筒状の単結晶CRを育成する方法である。Cz法において、種結晶SCの回転速度や引き上げ速度は、育成する結晶CR(単結晶)の種類、育成時の温度環境に依存し、これらの条件に応じて適切に選定する必要がある。また、単結晶育成に際しては、成長界面で融液の結晶化によって生じる固化潜熱を、種結晶SCを通して上方に逃がす必要があるために、成長界面から上方に向って温度が低下する温度勾配下で行う必要がある。加えて、育成結晶(育成する結晶)の形状が曲がったり、捩れたりしないようにするために、原料融液L内においても、成長界面から坩堝の壁に向って水平方向に、且つ成長界面から坩堝の底に向って垂直方向に温度が高くなる温度勾配下で行う必要がある。   Industrially, LT and LN single crystals, which are materials for SAW filters, are grown mainly by the Czochralski method (hereinafter abbreviated as "Cz method"). In the Cz method, as shown in FIGS. 6 and 7, a single crystal piece to be a seed crystal SC is brought into contact with the surface of the raw material melt L in a crucible and the seed crystal SC is rotated upward while rotating the seed crystal SC. This is a method of growing a cylindrical single crystal CR in the same orientation as the seed crystal SC by pulling it up. In the Cz method, the rotation speed and pulling speed of the seed crystal SC depend on the type of crystal CR (single crystal) to be grown and the temperature environment at the time of growth, and it is necessary to select appropriately according to these conditions. In addition, since it is necessary to dissipate upward the solidification latent heat generated by crystallization of the melt at the growth interface through the seed crystal SC during single crystal growth, under a temperature gradient in which the temperature decreases upward from the growth interface There is a need to do. In addition, in order to prevent the shape of the growth crystal (crystal to be grown) from bending or twisting, the raw material melt L also extends horizontally from the growth interface to the wall of the crucible and from the growth interface. It should be done under a temperature gradient where the temperature rises vertically towards the bottom of the weir.

例えば、LT単結晶育成の場合は、LT結晶の融点が1650℃と高温であることから、高融点金属であるイリジウム(Ir)製の坩堝を用い、高周波誘導加熱式の電気炉(単結晶育成炉(「育成炉」と略称する場合もある))を用いて育成されている。育成時の引き上げ速度は、一般的には数mm/H程度、回転速度は数r.p.m.程度で行われる。また、育成時の炉内は、酸素濃度が数%程度の窒素−酸素の混合ガス雰囲気とするのが一般的である。このような条件下で、所望の大きさまで結晶CRを育成した後は、引き上げ速度の変更や融液温度を徐々に高くする等の操作を行うことで、育成結晶CRを融液から切り離し、その後、育成炉のパワーを所定の速度で低下させることで徐冷し、育成炉内温度が室温近傍となった後に育成炉内から結晶CRを取り出す。取り出された結晶CRは、温度勾配がある育成炉内の環境で結晶育成、冷却がなされたために、結晶CR内に温度差に起因する熱歪(残留歪)が内在している。その残留歪を取り除くために、均熱炉内でアニール、徐冷を行う。この工程は、アニール処理と呼ばれる。   For example, in the case of LT single crystal growth, since the melting point of LT crystal is as high as 1650 ° C., using a crucible made of iridium (Ir) which is a high melting point metal, high-frequency induction heating type electric furnace (single crystal growth They are grown using a furnace (sometimes abbreviated "growing furnace"). Generally, the pulling speed during growth is about several mm / H, and the rotational speed is about several r.p.m. Moreover, it is general to set it as the mixed gas atmosphere of nitrogen-oxygen whose oxygen concentration is about several% at the time of growth inside the furnace. Under such conditions, after growing the crystal CR to a desired size, the grown crystal CR is separated from the melt by performing operations such as changing the pulling rate and gradually raising the melt temperature. The power of the growth furnace is lowered at a predetermined rate to gradually cool, and after the temperature in the growth furnace becomes around room temperature, the crystal CR is taken out from the growth furnace. The crystal CR taken out is subjected to crystal growth and cooling in an environment of a growth furnace with a temperature gradient, so that thermal strain (residual strain) caused by a temperature difference is inherent in the crystal CR. In order to remove the residual strain, annealing and slow cooling are performed in a soaking furnace. This process is called annealing.

LT、LN結晶のような強誘電体は、結晶の温度がキュリー温度以下となると自発分極によって結晶内にプラス、マイナスの電気的な極性が発生するが、アニール後の結晶は、その極性の方向が結晶内で揃ってない。したがって、アニール後の結晶は、電気的極性を揃えるためにポーリング処理を行う。ポーリング処理とは、結晶の電気的極性方向にプラス、マイナス一対の電極を取り付けて、キュリー温度以上まで昇温した後に、結晶に電圧を印加し、その電圧印加を維持したままで、結晶温度をキュリー温度以下まで低下させる処理である。LT結晶のキュリー温度は約600℃であるので、LT結晶のポーリング処理は、結晶温度を600℃以上とした後に電圧を印加して行う。LN結晶のキュリー温度は約1140℃であるので、結晶温度を1140℃以上としてポーリング処理を行う。ポーリング処理後の結晶は、育成方位とほぼ垂直にスライスし、その後の研磨工程によって厚さ数百ミクロン程度の単結晶基板に加工され、SAWフィルターの材料として用いられる。   In ferroelectrics such as LT and LN crystals, when the temperature of the crystal falls below the Curie temperature, positive or negative electrical polarity is generated in the crystal due to spontaneous polarization, but the crystal after annealing has its direction of polarity Are not aligned in the crystal. Therefore, the crystal after annealing is subjected to poling treatment in order to make the electrical polarity uniform. In the poling process, a positive and negative pair of electrodes are attached in the crystal's electrical polarity direction, and after raising the temperature to the Curie temperature or higher, a voltage is applied to the crystal and the crystal temperature is maintained while maintaining the voltage application. It is processing to lower to the Curie temperature or less. Since the Curie temperature of the LT crystal is about 600 ° C., poling treatment of the LT crystal is performed by applying a voltage after setting the crystal temperature to 600 ° C. or more. Since the Curie temperature of the LN crystal is about 1140 ° C., the poling treatment is performed with the crystal temperature of 1140 ° C. or higher. The crystal after poling treatment is sliced almost perpendicularly to the growth orientation, and is processed into a single crystal substrate with a thickness of about several hundred microns by a subsequent polishing process, and used as a material of the SAW filter.

移動体通信機器に用いられるSAWフィルターの大部分は、基板主面方位42°RY前後で加工されたLT基板や主面方位128°RY前後で加工されたLN基板が用いられている。ここで、例えば、42°RYとは、図9に示すように、X軸を回転軸として、Y−Z平面においてY軸からZ軸方向に42°回転させた方向である。このような方位に対して垂直に加工された基板を主面方位42°RYの基板と呼ぶ。LT、LN結晶は三方晶系である。結晶の対称性に対するX、Y、Z方向の定義を図10に示した。   Most of the SAW filters used in mobile communication devices use an LT substrate processed with a substrate principal surface orientation of around 42 ° RY and an LN substrate processed with a principal surface orientation of around 128 ° RY. Here, for example, as shown in FIG. 9, 42 ° RY is a direction rotated by 42 ° in the Z-axis direction from the Y-axis in the YZ plane with the X-axis as the rotation axis. A substrate processed perpendicular to such an orientation is called a substrate with a main surface orientation of 42 ° RY. The LT and LN crystals are trigonal. The definition of the X, Y, Z directions for the symmetry of the crystal is shown in FIG.

Cz法では、例えば、図6に示すように、種結晶はシードホルダ(種結晶保持部38)を介して引き上げ軸28と連結されている。該種結晶SCを坩堝10内の原料融液Lの表面に接触させ、該種結晶SCを回転させながら上方に引き上げることにより、結晶育成を開始させる。   In the Cz method, for example, as shown in FIG. 6, the seed crystal is connected to the pulling shaft 28 via a seed holder (seed crystal holding portion 38). The seed crystal SC is brought into contact with the surface of the raw material melt L in the crucible 10, and the crystal growth is started by pulling up the seed crystal SC while rotating the seed crystal SC.

このような構成を用いてLT、LN等の単結晶CRの育成を行った場合、育成炉内から結晶を取り出した際、しばしば、育成した結晶CRの多結晶化や育成した結晶CRが種結晶SCの接触部(接続部分)から落下する事態が発生していた。坩堝内の原料融液Lの表面に接触させた種結晶SCの先端部には、図7に示すように界面張力によって原料融液Lの表面がつくる曲面状のメニスカスMが形成される。育成した結晶CRの多結晶化を抑制するためには、例えば、高周波誘導加熱炉の出力の調整を行い、種結晶SC先端部に形成されたメニスカス径MD(メニスカスが形成された時の最小径を言う)を縮小させ、原料融液Lと種結晶SC先端部を馴染ませた後、種結晶SCの引き上げを開始させる。このメニスカス径MDは、種結晶SCの融解量と関連があることが知られる。高周波誘導加熱炉上部の観察窓に設置したカメラで撮影された映像を元にして、種結晶SC先端部に形成される結晶のメニスカス径MDを目視により確認することで、種結晶SCの融解量を判断していた。しかし、撮影された映像での目視による確認では、種結晶SCの融解量にバラツキが多く、種結晶SCの融解量が多いと育成する結晶CRの種結晶SCの接触部からの落下、また、種結晶SCの融解量が少なすぎると育成する結晶CRの多結晶化の発生率が上がり、その結果、育成した結晶CRから製品基板を加工することができなくなり、生産性の低下、コストアップの要因となっていた。すなわち、Cz法等による単結晶CRの育成では、上記のような種結晶SCの融解に関する状態に応じて、単結晶CRの育成に不具合が生じる。   When single crystals CR such as LT and LN are grown using such a configuration, when crystals are taken out from the growth furnace, often the polycrystalization of grown crystals CR and grown crystals CR become seed crystals There was a situation where it dropped from the contact part (connection part) of SC. At the tip of the seed crystal SC brought into contact with the surface of the raw material melt L in the crucible, a curved meniscus M formed by the surface of the raw material melt L is formed by interfacial tension as shown in FIG. In order to suppress polycrystallization of the grown crystal CR, for example, the output of the high-frequency induction heating furnace is adjusted, and the meniscus diameter MD formed at the tip portion of the seed crystal SC (minimum diameter when meniscus is formed) After the raw material melt L and the tip portion of the seed crystal SC are fitted to each other, the pulling of the seed crystal SC is started. It is known that this meniscus diameter MD is related to the melting amount of the seed crystal SC. The amount of melting of the seed crystal SC by visually confirming the meniscus diameter MD of the crystal formed at the tip of the seed crystal SC based on the image taken by the camera installed in the observation window at the top of the high frequency induction heating furnace Had to judge. However, according to visual confirmation in the photographed image, the melting amount of the seed crystal SC varies widely, and when the melting amount of the seed crystal SC is large, the crystal CR which is grown falls from the contact portion of the seed crystal SC, If the melting amount of the seed crystal SC is too small, the incidence of polycrystallization of the grown crystal CR increases, and as a result, the product substrate can not be processed from the grown crystal CR, which lowers productivity and increases cost. It was a factor. That is, in the growth of single crystal CR by the Cz method or the like, problems occur in the growth of single crystal CR depending on the state related to melting of the seed crystal SC as described above.

また、下記の特許文献1には、従来、Cz法における引き上げ開始のタイミングについて目視により決定していたものを、種結晶の測定重量変化より算出し開始する方法が開示されている。特許文献1には、メニスカスが安定した後に引き上げの軸を毎時20〜300mmの速さで上昇させ、その時の測定重量変化量が所定の大きさになった時点で、引き上げを開始することで、毎回同一の最適温度で結晶の成長を開始することができると記載がある。   Further, Patent Document 1 below discloses a method of calculating and starting from the measured weight change of the seed crystal, what has conventionally been determined visually with respect to the timing of starting pulling in the Cz method. According to Patent Document 1, after the meniscus is stabilized, the pulling axis is raised at a speed of 20 to 300 mm per hour, and when the amount of change in measured weight at that time becomes a predetermined size, pulling is started. It is described that crystal growth can be initiated at the same optimum temperature each time.

しかし、特許文献1の方法では、メニスカスが安定した後に種結晶の引き上げを実施し、その結晶の成長状況の測定重量変化に応じて判断するものであり、上記したようなメニスカス径の大小等の種結晶の融解に関する状態やそれに応じて生じる多結晶化あるいは結晶の落下等は、把握することはできない。また、特許文献1の方法は、メニスカスが安定した後における単結晶の育成のための引き上げの開始のタイミングを決定する方法であるため、上記したようなメニスカス径の大小等の種結晶の融解に関する状態やそれに応じて生じる多結晶化あるいは結晶の落下等は、把握することはできない。また、特許文献1の方法では、初期結晶を育成する際に、上記の測定重量変化が所定の重量変化に到達しなかった場合、メニスカスが安定した後に種結晶の引き上げを実施することが必須であり、その際に、種結晶から結晶が育成されるため、育成した結晶を再度融解させる必要があり、その結果、生産性が低下する不具合があった。   However, in the method of Patent Document 1, the seed crystal is pulled after the meniscus is stabilized, and the growth state of the crystal is judged according to the change in weight, and the size of the meniscus diameter as described above, etc. The state concerning melting of the seed crystal and the polycrystallization or drop of the crystal that occurs accordingly can not be grasped. Further, since the method of Patent Document 1 is a method of determining the start timing of pulling for the growth of a single crystal after the meniscus is stabilized, it relates to the melting of the seed crystal such as the size of the meniscus diameter as described above. It is not possible to grasp the state or the polycrystallization or the drop of the crystal which occurs depending on the state. Further, in the method of Patent Document 1, when growing the initial crystal, if the above-mentioned change in measured weight does not reach a predetermined change in weight, it is essential to pull up the seed crystal after the meniscus is stabilized. At that time, since the crystal is grown from the seed crystal, it is necessary to melt the grown crystal again, and as a result, there is a problem that the productivity is lowered.

したがって、Cz法等による単結晶の育成では、上記のような種結晶の融解に関する状態を、精度よく評価することが要求される。   Therefore, in the growth of a single crystal by the Cz method or the like, it is required to accurately evaluate the state concerning melting of the seed crystal as described above.

特公平6−99229号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-99229

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to accurately evaluate a state concerning melting of a seed crystal.

そこで、上記課題を解決するため、本発明者は、坩堝内の原料融液表面に接触させた種結晶の接触部から落下した結晶、及び多結晶化した結晶の種結晶先端部と単結晶の種結晶先端部の融解量を詳細に観察し、また、種結晶の先端部の融解時における種結晶の測定重量と取り出した結晶のネック径の関係等に着目してこれらの関係を見出し、さらに、改変を試みた結果、本発明を完成するに至った。   Then, in order to solve the above-mentioned subject, the present inventor made the seed crystal tip part of the crystal which fell from the contact part of the seed crystal made to contact the raw material melt surface in a crucible, and the polycrystallized crystal, and a single crystal. The amount of melting of the tip of the seed crystal is observed in detail, and the relationship between the measured weight of the seed crystal at the time of melting of the tip of the seed crystal and the neck diameter of the taken out crystal is found. As a result of attempting modification, the present invention has been completed.

本発明の第1の態様では、原料を溶融した原料融液に、種結晶を接触させ、種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する際において、種結晶を原料融液に接触させることにより種結晶が融解する際に測定された種結晶の測定重量における測定重量の変動幅に基づいて、種結晶の融解に関する状態の評価をする、単結晶の育成状態の評価方法が提供される。   In the first aspect of the present invention, the seed crystal is brought into contact with the raw material melt obtained by melting the raw material, and the seed crystal is raised while rotating the seed crystal to bring the seed crystal into contact with the raw material melt. Thus, there is provided a method of evaluating the growth state of a single crystal, which evaluates the state concerning melting of the seed crystal based on the fluctuation range of the measured weight in the measured weight of the seed crystal measured when the seed crystal melts. .

本発明の第2の態様では、第1の態様において、種結晶の重量を測定することを含む、請求項1に記載の評価方法が提供される。   In a second aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided an evaluation method according to claim 1, comprising measuring the weight of a seed crystal.

本発明の第3の態様では、第1又は第2の態様において、種結晶が融解する際に測定された種結晶の測定重量に基づいて、変動幅を求めることを含む、評価方法が提供される。   In a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, there is provided an evaluation method comprising determining a fluctuation range based on the measured weight of a seed crystal measured when the seed crystal is melted. Ru.

本発明の第4の態様では、第1から第3のいずれかの態様において、種結晶の融解に関する状態の評価は、変動幅に基づいて、種結晶の融解量に関する評価をすることを含む、評価方法が提供される。   In the fourth aspect of the present invention, in any of the first to third aspects, the evaluation of the state regarding melting of the seed crystal includes making an evaluation regarding the melting amount of the seed crystal based on the fluctuation range. An evaluation method is provided.

本発明の第5の態様では、第1から第4のいずれかの態様において、種結晶の融解に関する状態の評価は、変動幅に基づいて、育成される単結晶の落下のしやすさに関する評価をすることと、変動幅に基づいて、育成される単結晶の多結晶化の生じやすさに関する評価をすることと、を含む、評価方法が提供される。   In the fifth aspect of the present invention, in any of the first to fourth aspects, the evaluation of the state concerning melting of the seed crystal is an evaluation regarding the ease of falling of the grown single crystal based on the fluctuation range. And assessing the susceptibility of the grown single crystal to polycrystallization on the basis of the fluctuation range.

本発明の第6の態様では、第1から第5のいずれかの態様において、変動幅は、種結晶を原料融液に接触させた直後における測定重量が種結晶の実際の重量よりも上昇した時の値と、種結晶を原料融液に接触させた直後の後における測定重量の時間当たりの変動が所定値以下となる安定領域の時の値と、の差分である、評価方法が提供される。   In the sixth aspect of the present invention, in any of the first to fifth aspects, the fluctuation range is such that the measured weight immediately after contacting the seed crystal with the raw material melt is higher than the actual weight of the seed crystal. An evaluation method is provided, which is the difference between the time value and the value in the stable region where the variation per unit time of measured weight immediately after contacting the seed crystal with the raw material melt is less than a predetermined value. Ru.

本発明の第7の態様では、第1から第6のいずれかの態様において、単結晶は、タンタル酸リチウム、又はニオブ酸リチウムである、評価方法が提供される。   A seventh aspect of the present invention provides an evaluation method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the single crystal is lithium tantalate or lithium niobate.

本発明の第8の態様では、第7の態様において、単結晶は、タンタル酸リチウムであり、変動幅が0.5gを超えて0.9未満である場合、種結晶の融解に関する状態において、育成される単結晶は、落下せず、且つ、多結晶化しないと評価することを含む、評価方法が提供される。   In an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the single crystal is lithium tantalate, and the fluctuation range is more than 0.5 g and less than 0.9, in a state regarding melting of the seed crystal, An evaluation method is provided that includes evaluating that the grown single crystal does not fall and does not polycrystallize.

本発明の第9の態様では、原料を溶融した原料融液に種結晶を接触させ、種結晶を回転させながら上昇させて結晶を育成することと、第2から第8のいずれかの態様の評価方法により、種結晶の融解に関する状態の評価を評価することと、を含む、単結晶の製造方法が提供される。   According to a ninth aspect of the present invention, a seed crystal is brought into contact with a raw material melt obtained by melting a raw material, and the seed crystal is raised while rotating to grow crystals, and any of the second to eighth aspects. The evaluation method provides a method for producing a single crystal, including evaluating an evaluation of a state related to melting of a seed crystal.

本発明の第10の態様では、原料を溶融した原料融液に、種結晶を接触させて、種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する際において、種結晶を原料融液に接触させることにより種結晶が融解する際に測定された種結晶の測定重量における測定重量の変動幅に基づいて、種結晶の融解に関する状態の評価をする評価部を備える、単結晶の育成状態の評価装置が提供される。   In the tenth aspect of the present invention, the seed crystal is brought into contact with the raw material melt obtained by melting the raw material, and the seed crystal is raised while rotating the seed crystal to grow the single crystal. Of the growth state of a single crystal provided with an evaluation unit for evaluating the state related to the melting of the seed crystal based on the fluctuation range of the measured weight in the measured weight of the seed crystal measured when the seed crystal melts An apparatus is provided.

本発明の第11の態様では、コンピュータに、原料を溶融した原料融液に、種結晶を接触させて、種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する際において、種結晶を原料融液に接触させることにより種結晶が融解する際に測定された種結晶の測定重量における測定重量の変動幅に基づいて、種結晶の融解に関する状態の評価をする処理を、実行させる、単結晶の育成状態の評価プログラムが提供される。   In the eleventh aspect of the present invention, when bringing a seed crystal into contact with a raw material melt obtained by melting a raw material in a computer and raising the seed crystal while rotating the seed crystal to grow a single crystal, the seed crystal is melted. A process of evaluating the state regarding melting of the seed crystal based on the fluctuation range of the measured weight in the measured weight of the seed crystal measured when the seed crystal melts by being brought into contact with the liquid, a single crystal A training status assessment program is provided.

本発明の第12の態様では、ルツボ内の原料を溶融した原料融液に種結晶を接触させて、種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する装置であって、ルツボと、ルツボを加熱し原料を溶融する加熱部と、種結晶を保持しかつ種結晶を回転させながら昇降させる回転引き上げ軸と、種結晶の重量、及び種結晶を含む育成中の単結晶の重量を、経時的に測定する重量測定部と、加熱部の温度を制御する加熱制御部と、回転引き上げ部の回転及び昇降を制御する駆動制御部と、重量測定部の測定結果を使って、種結晶の融解に関する状態の評価をする第10の態様の評価装置と、評価装置の評価結果に応じて予め設定された所定の処理を実行する特定処理部と、を備える、単結晶製造装置が提供される。   According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for bringing a seed crystal into contact with a raw material melt obtained by melting a raw material in a crucible, and raising the seed crystal while rotating to grow a single crystal. The heating part which heats and melts the raw material, the rotating pulling shaft which holds the seed crystal and raises and lowers while rotating the seed crystal, the weight of the seed crystal, and the weight of the growing single crystal containing the seed crystal over time The seed crystal is melted using the measurement results of the weight measurement unit that measures the temperature, the heating control unit that controls the temperature of the heating unit, the drive control unit that controls the rotation and elevation of the rotation pulling unit, and the measurement results of the weight measurement unit A single crystal manufacturing apparatus is provided, which includes the evaluation device according to a tenth aspect for evaluating a state related to and a specific processing unit that executes a predetermined process preset according to the evaluation result of the evaluation device.

本発明の単結晶の育成状態の評価方法、評価装置、及び評価プログラムは、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することができる。   The evaluation method, the evaluation apparatus, and the evaluation program of the growth state of the single crystal of the present invention can accurately evaluate the state related to the melting of the seed crystal.

また、本発明の単結晶の製造方法及び製造装置は、上記した評価方法又は評価装置を備えるので、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することにより、種結晶の融解状態のバラツキを抑制し、種結晶の融解状態の最適化を図ることができ、その結果、種結晶の融解に関する状態に応じて生じる、育成結晶の落下及び多結晶化等の単結晶の育成不良を抑制し、大幅な生産性の向上及びコストダウンを図ることができる。また、本発明の単結晶の製造方法は、変動幅C(図2参照)を定量的に調整することにより、種結晶の融解を安定して制御することができるので、高品質の単結晶を容易且つ安定に製造することができる。   Further, since the method and apparatus for producing a single crystal according to the present invention includes the above-described evaluation method or apparatus, it is possible to suppress variations in the melting state of the seed crystal by accurately evaluating the state related to melting of the seed crystal. The optimization of the melting state of the seed crystal can be achieved, and as a result, the growth defects of the grown crystal such as falling and polycrystallization which occur depending on the state related to the melting of the seed crystal are suppressed, Productivity and cost can be reduced. In addition, since the method of producing a single crystal of the present invention can stably control the melting of the seed crystal by adjusting the fluctuation width C (see FIG. 2) quantitatively, high quality single crystals can be obtained. It can be manufactured easily and stably.

(A)から(C)は、実施形態に係る単結晶の育成状態の評価方法を示すフローチャートである。(A) to (C) are flowcharts showing the evaluation method of the growth state of the single crystal according to the embodiment. 種結晶の融解時の測定重量の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement weight at the time of melting of a seed crystal. 本実施形態の調査結果を示す図である。It is a figure which shows the investigation result of this embodiment. 本実施形態の評価装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the evaluation apparatus of this embodiment. 本実施形態の単結晶の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the single crystal of this embodiment. 本実施形態の単結晶製造装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the single-crystal manufacturing apparatus of this embodiment. 単結晶育成時における種結晶の先端部のメニスカスの説明図である。It is explanatory drawing of the meniscus of the front-end | tip part of the seed crystal at the time of single crystal growth. 育成した単結晶における種結晶の先端部の説明図である。It is explanatory drawing of the front-end | tip part of the seed crystal in the grown single crystal. タンタル酸リチウムの単結晶の説明図である。It is explanatory drawing of the single crystal of lithium tantalate. タンタル酸リチウムの単結晶の対称性の説明図である。It is explanatory drawing of the symmetry of the single crystal of lithium tantalate.

以下、本発明について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、以下の図面において、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する場合がある。このXYZ座標系においては、鉛直方向をZ方向とし、水平方向をX方向、Y方向とする。また、X方向、Y方向、及びZ方向のそれぞれについて、適宜、矢印の先の側を+側(例、+X側)と称し、その反対側を−側(例、−X側)と称す。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this. Further, in the drawings, in order to explain the embodiment, the scale is appropriately changed and expressed such that a part is described in a large or emphasized manner. In the following drawings, directions in the drawings may be described using an XYZ coordinate system. In this XYZ coordinate system, the vertical direction is taken as the Z direction, and the horizontal direction is taken as the X direction and the Y direction. In each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, the tip side of the arrow is referred to as the + side (eg, + X side), and the opposite side is referred to as the − side (eg, −X side).

[単結晶の育成状態の評価方法]
図1(A)から(C)は、実施形態に係る単結晶の育成状態の評価方法(「評価方法」、「本評価方法」と称す場合もある。)の一例を示すフローチャートである。
[Method of evaluating growth state of single crystal]
FIGS. 1A to 1C are flowcharts showing an example of a method of evaluating the growth state of a single crystal according to the embodiment (sometimes referred to as “evaluation method” or “this evaluation method”).

本評価方法は、図1(A)から(C)に示すように、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする、単結晶の育成状態の評価方法である。   This evaluation method is an evaluation method of a growth state of a single crystal, which evaluates a state related to melting of the seed crystal SC, as shown in FIGS. 1 (A) to (C).

以下、本評価方法について、従来法と比較しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the present evaluation method will be described in detail in comparison with the conventional method.

[従来法]
上記したように、種結晶SCの先端部を坩堝内の原料融液Lの表面に接触させ引き上げをする時、この接触状態に起因して、しばし、育成する結晶CRの多結晶化や育成する結晶CRが種結晶との接続部から落下等の問題が発生する。このため、従来は、高周波誘導加熱炉上部の観察窓に設置したカメラ(ビデオカメラ)で撮影された映像を元に、種結晶SC先端部に形成されるメニスカスMの状態(メニスカス状態)を目視確認し、種結晶SC先端部の融解量を判断していた。特に、上記した育成する結晶CRの多結晶化抑制のために、メニスカス径MD(図7参照)を縮小させるように目視で判断していた。しかし、カメラの角度や種結晶SCの回転時の偏心等により、メニスカス状態の見え方が変わり、安定して結晶CRを育成することができなかった。このような状態で結晶育成を行った場合、メニスカス径MDが拡大すると、育成した結晶CRが多結晶となる頻度が高くなり、反対にメニスカス径MDが縮小し過ぎると、種結晶SCの先端部(接続部分、接触部)から育成した結晶CRの落下が発生する頻度が高くなった。
[Conventional method]
As described above, when the front end portion of the seed crystal SC is brought into contact with the surface of the raw material melt L in the crucible and pulled up, polycrystallization or growth of the crystal CR to be grown is frequently caused due to the contact state. Problems such as the crystal CR falling from the connection portion with the seed crystal occur. Therefore, conventionally, the state (meniscus state) of the meniscus M formed at the front end of the seed crystal SC is visually observed based on the image captured by the camera (video camera) installed in the observation window at the top of the high frequency induction heating furnace After confirmation, the melting amount of the tip of the seed crystal SC was determined. In particular, in order to suppress the polycrystallization of the crystal CR to be grown as described above, it was visually judged so as to reduce the meniscus diameter MD (see FIG. 7). However, the appearance of the meniscus state changes due to the angle of the camera and the eccentricity at the time of rotation of the seed crystal SC, etc., so that the crystal CR can not be stably grown. When crystal growth is performed in such a state, when the meniscus diameter MD is expanded, the frequency of the grown crystal CR becoming polycrystalline increases, and when the meniscus diameter MD is excessively reduced, the tip of the seed crystal SC The frequency of occurrence of the drop of the crystal CR grown from (connected portion, contact portion) increased.

[従来法に係る種結晶の融解量に関する調査]
メニスカス径MDが拡大して多結晶が発生した育成結晶CR、逆にメニスカス径MDが縮小し落下が発生した結晶CR、及びその育成に用いた種結晶SCを観察すると、多結晶が発生した育成結晶CRの種結晶SC先端部は融解量が少なく、落下が発生した育成結晶CRの種結晶SC先端部は融解量が多いことが判った。
[Study on melting amount of seed crystal according to conventional method]
When observing the grown crystal CR in which the meniscus diameter MD is expanded and a polycrystal is generated, on the contrary, the crystal CR in which the meniscus diameter MD is reduced and a drop is generated, and the seed crystal SC used for the growth It was found that the tip of the seed crystal SC of the crystal CR had a small amount of melting, and the tip of the seed crystal SC of the grown crystal CR where the drop occurred had a large amount of melting.

種結晶SCの先端部が原料融液Lの表面に接触した時に融解することでメニスカスMが発生し、種結晶SCの融解量(溶解量)が多くなるに従いメニスカス径は縮小する傾向にある。そこで、育成した後に取り出した育成結晶CRの状態とネック径NDと種結晶SC先端部の融解量の調査を行った。育成結晶の状態については、良好な結晶・多結晶化した結晶・落下のあった結晶とした。ネック径NDは、育成が完了した時の結晶CRのネック部Nの最小径とした。ネック部Nの最小径(ネック径ND(図8参照))は、結晶育成時のメニスカス径MDとほぼ同径となる。なお、本調査では、「種結晶径−ネック径ND」を算出した。また、本調査では、種結晶SC先端部の融解量は、育成中には確認することができないため、引き上げ軸(回転引き上げ軸28、図6参照)の上方に設置しているロードセル(重量測定部30、図6参照)を用いて種結晶SCを含む結晶CRの測定重量を測定しており、原料融液Lに接触させることにより種結晶SCが融解する際に測定された種結晶SCの測定重量D1における測定重量D1の変動幅C(図2参照)を、種結晶SCの融解量に関する量とした。なお、本明細書において、「原料融液に接触させることにより種結晶が融解する際に測定された種結晶の測定重量」を「種結晶融解時の測定重量」と称する場合もある。   When the tip of the seed crystal SC contacts the surface of the raw material melt L, the meniscus M is generated by melting and the meniscus diameter tends to decrease as the melting amount (dissolution amount) of the seed crystal SC increases. Therefore, the state of the grown crystal CR taken out after being grown, the neck diameter ND, and the melting amount of the tip portion of the seed crystal SC were investigated. With respect to the state of the grown crystal, it was a good crystal, polycrystallized crystal, and a dropped crystal. The neck diameter ND was taken as the minimum diameter of the neck portion N of the crystal CR when the growth was completed. The minimum diameter of the neck portion N (neck diameter ND (see FIG. 8)) is approximately the same as the meniscus diameter MD at the time of crystal growth. In the present investigation, "seed crystal diameter-neck diameter ND" was calculated. Also, in this study, the melting amount of the tip of the seed crystal SC can not be confirmed during the growth, so the load cell (weight measurement) installed above the pulling shaft (rotation pulling shaft 28, see FIG. 6) The measured weight of the crystal CR containing the seed crystal SC is measured using the part 30 (see FIG. 6), and the seed crystal SC measured when the seed crystal SC melts by being brought into contact with the raw material melt L The fluctuation range C (see FIG. 2) of the measured weight D1 in the measured weight D1 was taken as an amount related to the melting amount of the seed crystal SC. In the present specification, "the measured weight of the seed crystal measured when the seed crystal melts by being brought into contact with the raw material melt" may be referred to as "the measured weight when melting the seed crystal".

以下、この変動幅Cについて説明する。図2は、種結晶SCの融解時の測定重量D1の変化を示すグラフである。なお、図2に示す測定重量(相対値)は、種結晶SCを含んだ育成結晶の重量を測定した測定重量の値を、種結晶SCを回転引き上げ軸に取り付け、原料融液Lに接触させていない状態の測定重量の値が「0g」になるように換算した換算値(相対値)である。また、図2では、矢印Aの箇所で、種結晶SCの先端部を原料融液Lに接触させている。この時、原料融液Lの表面張力により、種結晶SCの測定重量は一旦上昇する。その後、種結晶SCの先端部が溶解し、メニスカスMが発生する。この間、種結晶SCの測定重量は徐々に減少する。その後、種結晶SCの測定重量の変化がほぼなく、ほぼ一定になる安定領域Bになる。一般には、この安定領域Bを確認して、種結晶SCの引き上げを開始する。図2中の矢印Dは、引き上げを開始したタイミングを示す。本調査において、この安定領域Bは、10分間以上、種結晶SCの測定重量の変化が0.1g以内である状態とした。また、本調査において、変動幅Cは、安定領域Bにおける種結晶SCの測定重量と、矢印Aの箇所で種結晶SCを原料融液Lに接触させ、表面張力により重量が一旦上昇した時の種結晶SCの測定重量との差(差分)とした。この変動幅Cは、原料融液Lの温度、育成炉内の雰囲気等の各種条件により変化する。なお、上記変動幅Cは、矢印Aの箇所で種結晶SCを原料融液Lに接触させ、表面張力により測定重量が一旦上昇した種結晶SCの測定重量から安定領域Bにおける種結晶SCの測定重量を引いた値でもよいし、この値の絶対値でもよい。   The fluctuation range C will be described below. FIG. 2 is a graph showing the change of the measured weight D1 at the time of melting of the seed crystal SC. As for the measured weight (relative value) shown in FIG. 2, the value of the measured weight obtained by measuring the weight of the grown crystal containing the seed crystal SC is attached to the rotating shaft of the seed crystal SC and brought into contact with the raw material melt L. It is a converted value (relative value) converted so that the value of the measured weight in the not-omitted state becomes “0 g”. Further, in FIG. 2, the tip portion of the seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L at the location of the arrow A. At this time, due to the surface tension of the raw material melt L, the measured weight of the seed crystal SC once increases. Thereafter, the tip of the seed crystal SC is melted to generate a meniscus M. During this time, the measured weight of the seed crystal SC gradually decreases. After that, there is almost no change in the measured weight of the seed crystal SC, and the stable region B becomes almost constant. Generally, the stable region B is confirmed, and pulling of the seed crystal SC is started. Arrow D in FIG. 2 indicates the timing at which the pulling is started. In this investigation, this stable region B was in a state where the change in measured weight of the seed crystal SC was within 0.1 g for 10 minutes or more. Further, in the present investigation, when the fluctuation width C is caused by bringing the measured weight of the seed crystal SC in the stable region B and the seed crystal SC into contact with the raw material melt L at the location of arrow A, the weight once increases due to surface tension. The difference (difference) from the measured weight of the seed crystal SC was used. The fluctuation range C changes depending on various conditions such as the temperature of the raw material melt L, the atmosphere in the growth furnace, and the like. The fluctuation range C is obtained by bringing the seed crystal SC into contact with the raw material melt L at the location of the arrow A, and measuring the seed crystal SC in the stable region B from the measured weight of the seed crystal SC whose measurement weight once increased by surface tension. It may be a value obtained by subtracting the weight or may be an absolute value of this value.

この調査結果を図3に示す。図3は、LTの結晶に関するデータであり、図3には、縦軸に変動幅C、横軸に「種結晶径−ネック径ND」を示した。図3に示す調査結果より、上記した従来方法で育成された結晶CRの種結晶SC先端部の融解量(変動幅C)はバラツキが大きく、また、「種結晶径−ネック径ND」についても種結晶径に対して、−0.2mmから+5.3mmとバラツキがあった。すなわち、本調査結果から、従来の方法による単結晶CRの育成では、種結晶SCの融解量、「種結晶径−ネック径ND」(ネック径ND)のような種結晶SCの融解状態にバラツキがあり、このため、上記した育成結晶の落下及び多結晶化による単結晶の育成不良の不具合が多発していたことが判った。   The survey results are shown in FIG. FIG. 3 shows data on crystals of LT, and in FIG. 3, the vertical axis indicates a fluctuation range C, and the horizontal axis indicates “seed crystal diameter-neck diameter ND”. From the investigation results shown in FIG. 3, the melting amount (variation width C) of the tip portion of the seed crystal SC of the crystal CR grown by the above-described conventional method has a large variation, and the "seed crystal diameter-neck diameter ND" There is a variation of -0.2 mm to +5.3 mm with respect to the seed crystal diameter. That is, according to the results of this investigation, in the growth of single crystal CR by the conventional method, the amount of melting of the seed crystal SC, variation in the melting state of the seed crystal SC such as "seed diameter-neck diameter ND" (neck diameter ND) As a result, it was found that the above-described defects in growth defects of the single crystal due to the drop and polycrystallization of the growth crystal described above frequently occurred.

また、図3に示す調査結果から、近似式に示すように、「種結晶径−ネック径ND」及び「ネック径ND」は、変動幅C(種結晶SCの融解量に関する量)に対して、高い線形相関があることが判った。この結果から、変動幅C(種結晶SCの融解量に関する量)により、メニスカスMが形成された部分の径(メニスカス径MD、ネック径ND)を精度よく推定し、種結晶SCにおけるメニスカスMの状態に関する評価を精度よくできることを見出した。また、発明者は、変動幅C(種結晶SCの融解量に関する量)は、種結晶SCの融解量と同様の量であることを見出した。また、発明者は、種結晶SC先端部からの育成結晶CRの落下、及び育成結晶CRにおける多結晶の発生原因は、メニスカス径MD(ネック径ND)、すなわち、種結晶SC先端部の融解量(変動幅C)に関係することを見出した。また、発明者は、種結晶SC先端部の融解量(変動幅C)が所定の範囲(条件)の場合において、育成した単結晶が落下しやすいこと及び落下しにくいことと、多結晶化しやすいこと及びしにくいこととを見出し、且つ、落下しにくい(しない)変動幅Cの条件及び多結晶化しにくい(しない)変動幅Cの条件を精度よく定めることが可能であることを見出した。そして、発明者は、さらに検討及び改良を行った結果、本発明の評価方法等を見出した。このように、発明者は、図3に示す調査結果から、変動幅C(種結晶SCの融解量に関する量)により、種結晶SCの融解に関する状態の評価を精度よく簡単に行うことが可能であることを見出した。また、発明者は、上記調査結果から、変動幅Cが所定の範囲になるように、育成条件を調整することにより、高品質の単結晶を安定して育成可能であること、すなわち、新規の単結晶の育成条件(製造方法)を見出した。例えば、発明者は、上記調査結果から、LTの単結晶の育成の場合、変動幅Cを0.5gを超えて0.9未満、好ましくは、0.6g以上0.8g以下とするように育成条件を調整することで、高品質の単結晶を安定に育成することができることを見出した。   Further, as shown in the approximation result from the investigation result shown in FIG. 3, “seed crystal diameter−neck diameter ND” and “neck diameter ND” are relative to fluctuation width C (an amount related to the melting amount of seed crystal SC) It was found that there is a high linear correlation. From this result, the diameter (meniscus diameter MD, neck diameter ND) of the portion where the meniscus M is formed is accurately estimated by the fluctuation range C (an amount related to the melting amount of the seed crystal SC). We found that we could evaluate the condition accurately. In addition, the inventor found that the fluctuation range C (the amount regarding the melting amount of the seed crystal SC) is the same amount as the melting amount of the seed crystal SC. The inventor has also found that the drop of the grown crystal CR from the tip of the seed crystal SC and the generation cause of polycrystals in the grown crystal CR are the meniscus diameter MD (neck diameter ND), that is, the melting amount of the tip of the seed crystal SC. It was found to be related to (the fluctuation range C). In addition, the inventor has found that the grown single crystal is easy to fall and hard to fall when the melting amount (the fluctuation range C) of the tip portion of the seed crystal SC is within a predetermined range (condition), and it is easy to polycrystallize. It has been found that it is possible to find that it is difficult to make it happen, and it is possible to accurately determine the condition of the fluctuation range C which is hard to fall (not) and the condition of the fluctuation range C which is hard to polycrystallize (not). Then, as a result of further studies and improvements, the inventor found an evaluation method and the like of the present invention. Thus, based on the investigation results shown in FIG. 3, the inventor is able to accurately and easily evaluate the state regarding the melting of the seed crystal SC by the fluctuation range C (the amount regarding the melting amount of the seed crystal SC). I found that. Moreover, the inventor is able to stably grow high-quality single crystals by adjusting the growth conditions so that the fluctuation range C falls within the predetermined range based on the above-mentioned investigation results, that is, a novel The growth conditions (production method) of single crystals were found out. For example, the inventor found from the above survey results that, in the case of the growth of a single crystal of LT, the fluctuation range C is more than 0.5 g and less than 0.9, preferably 0.6 g or more and 0.8 g or less It has been found that by adjusting the growth conditions, high quality single crystals can be stably grown.

以下、本評価方法について、詳述する。本評価方法は、図1(A)に示すように、ステップS1において、原料を溶融した原料融液Lに、種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて単結晶CRを育成する際において、種結晶SCを原料融液Lに接触させることにより種結晶SCが融解する際に測定された種結晶SCの測定重量D1における測定重量D1の変動幅Cに基づいて、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする、単結晶の育成状態の評価方法である。   Hereinafter, this evaluation method will be described in detail. In this evaluation method, as shown in FIG. 1 (A), in step S1, the seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L in which the raw material is melted, and raised while rotating the seed crystal SC. When growing the seed crystal SC, by contacting the seed crystal SC with the raw material melt L, the seed crystal is measured based on the fluctuation range C of the measurement weight D1 in the measurement weight D1 of the seed crystal SC measured when melting the seed crystal SC. This is a method of evaluating the growth state of a single crystal, which evaluates the state concerning melting of SC.

本評価方法を用いることができる単結晶の製造方法(育成方法)は、原料を溶融した原料融液Lに、種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて単結晶CRを育成する方法であり、例えば、Cz法である。なお、本評価方法を用いる単結晶の製造方法の詳細については、後に本実施形態の「単結晶の製造方法」の部分において説明する。   The method of producing a single crystal (growth method) which can use this evaluation method is to bring the seed crystal SC into contact with the raw material melt L obtained by melting the raw material, and raise the single crystal CR by rotating the seed crystal SC. It is a method of nurturing, for example, Cz method. In addition, about the detail of the manufacturing method of the single crystal which uses this evaluation method, it demonstrates later in the part of "the manufacturing method of a single crystal" of this embodiment.

本評価方法に用いることができる単結晶CR及び種結晶SCは、特に限定されず、任意であり、例えば、種結晶SC及び単結晶CRの組成、サイズ等は任意である。また、本評価方法に用いることができる単結晶育成装置は、特に限定されず、例えば、Cz法を実施可能な公知の単結晶育成装置を用いることができ、例えば、後に説明する本実施形態の単結晶の製造装置を用いることができる。   The single crystal CR and the seed crystal SC that can be used in the present evaluation method are not particularly limited and are arbitrary. For example, the composition, size, etc. of the seed crystal SC and the single crystal CR are arbitrary. Further, the single crystal growth apparatus that can be used in the present evaluation method is not particularly limited, and, for example, a known single crystal growth apparatus capable of performing the Cz method can be used. For example, in the embodiment described later A single crystal manufacturing apparatus can be used.

本評価方法のステップS1は、例えば、図1(B)に示すステップS2からステップS4により行う。   Step S1 of this evaluation method is performed by step S2 to step S4 shown in FIG. 1 (B), for example.

本評価方法のステップS1は、例えば、まず、ステップS2において、種結晶SCの測定重量を測定する。種結晶SCの測定重量の測定方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、種結晶SCの測定重量の測定は、種結晶SC及び育成する単結晶CRを回転させつつ引き上げる回転引き上げ軸の上方等に設置したロードセル等の重量センサー(例、図6の重量測定部30等)により、種結晶SCを含む単結晶CRの測定重量を、経時的に計測することにより行う。この種結晶SCの測定重量の測定は、単結晶CRの育成中に行われる。なお、重量センサーは、特に限定されない。また、種結晶SCの測定重量の測定頻度(サンプリングの頻度)は、特に限定はないが、例えば、上記した変動幅Cを示す(含む)データを検出できるように設定される。   In step S1 of this evaluation method, for example, in step S2, first, the measured weight of the seed crystal SC is measured. The measuring method of the measurement weight of the seed crystals SC is not particularly limited, and a known method can be used. For example, the measurement weight of the seed crystal SC can be measured by using a weight sensor such as a load cell installed above the rotating pulling shaft that pulls up the seed crystal SC and the growing single crystal CR while rotating (eg, the weight measuring unit 30 in FIG. 6). Etc.) by measuring the measured weight of the single crystal CR containing the seed crystal SC over time. The measurement of the measured weight of the seed crystal SC is performed during the growth of the single crystal CR. The weight sensor is not particularly limited. Further, the measurement frequency (frequency of sampling) of the measured weight of the seed crystal SC is not particularly limited, but is set so as to be able to detect, for example, data (including) the fluctuation range C described above.

本評価方法に用いる種結晶SCの測定重量のデータは、種結晶SCを原料融液Lに接触させることにより種結晶SCが融解する際に測定された種結晶SCの測定重量D1(種結晶融解時の測定重量D1)のデータであり、変動幅C(図2参照)を示すデータを含む。例えば、この種結晶融解時の測定重量D1のデータは、図2に示すような、種結晶SCを原料融液Lに接触させた直後における測定重量が種結晶SCの実際の重量よりも上昇した状態(矢印A)から、この種結晶SCを原料融液Lに接触させた直後の後における安定領域Bの状態までを含む、種結晶SCの測定重量の継時データであるのが好ましい。これにより、変動幅Cをより確実に求めることができる。この種結晶融解時の測定重量D1のデータは、公知の一般的な単結晶育成装置において、通常、取得することができる。なお、変動幅C及び安定領域Bについては、次のステップS3(図1(B)参照)において説明する。   The data of the measured weight of the seed crystal SC used in the present evaluation method is the measured weight D1 of the seed crystal SC measured when the seed crystal SC is melted by bringing the seed crystal SC into contact with the raw material melt L Data of when measured weight D1), including data indicating fluctuation range C (see FIG. 2). For example, in the data of the measured weight D1 when melting the seed crystal, the measured weight immediately after contacting the seed crystal SC with the raw material melt L is higher than the actual weight of the seed crystal SC as shown in FIG. It is preferable that it is continuous data of the measured weight of the seed crystal SC from the state (arrow A) to the state of the stable region B immediately after contacting the seed crystal SC with the raw material melt L. Thereby, the fluctuation range C can be determined more reliably. The data of the measurement weight D1 at the time of melting of the seed crystal can generally be obtained in a known general single crystal growth apparatus. The fluctuation range C and the stable region B will be described in the next step S3 (see FIG. 1 (B)).

続いて、図1(B)のステップS3は、ステップS2において測定した種結晶融解時の測定重量D1に基づいて、変動幅Cを求める。本実施形態において、変動幅Cは、種結晶SCを原料融液Lに接触させた直後における種結晶SCの測定重量が種結晶SCの実際の重量よりも上昇した時の種結晶SCの測定重量と、種結晶SCを原料融液Lに接触させた直後の後における安定領域Bの時の種結晶SCの測定重量と、の差分(図2参照)とする。また、安定領域Bは、種結晶SCを原料融液Lに接触させた直後の後における種結晶SCの測定重量の時間当たりの変動が、所定値以下となる部分に設定される。この種結晶SCの測定重量の時間当たりの変動の所定値は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、特に限定されないが、例えば、上記した本調査と同様に、10分間以上、種結晶SCの測定重量の変化が0.1g以内である状態(条件)とすることができる。上記の変動幅Cは、一般的な、通常の単結晶の育成時の種結晶融解時の測定重量D1において、取得できる。   Subsequently, in step S3 of FIG. 1B, the fluctuation range C is obtained based on the measured weight D1 at the time of melting the seed crystal measured in step S2. In the present embodiment, the fluctuation range C is the measured weight of the seed crystal SC when the measured weight of the seed crystal SC immediately after contacting the seed crystal SC with the raw material melt L is higher than the actual weight of the seed crystal SC. And the measured weight of the seed crystal SC in the stable region B immediately after contacting the seed crystal SC with the raw material melt L (see FIG. 2). Further, the stable region B is set to a portion where the variation per unit time of the measured weight of the seed crystal SC immediately after contacting the seed crystal SC with the raw material melt L is equal to or less than a predetermined value. The predetermined value of the variation per hour of the measured weight of the seed crystal SC is not particularly limited without departing from the spirit of the present invention, but, for example, as in the above-described present survey, the seed crystal SC is It can be made the state (condition) which is less than 0.1 g of change of measurement weight. The fluctuation range C described above can be obtained at a measured weight D1 when melting a seed crystal at the time of growing a general single crystal.

例えば、ステップS3の変動幅Cは、コンピュータにより求めてもよいし、人間が求めてもよいが、コンピュータにより求めるのが、作業効率及び製造効率等の観点から、好ましい。中でも、変動幅Cは、単結晶CRの育成中に、コンピュータにより求めるのが好ましい。変動幅Cをコンピュータにより求める場合、単結晶CRの育成時にリアルタイムで変動幅Cを求めることができる。変動幅Cは、例えば、コンピュータを用いて、一般的な公知の方法により、種結晶融解時の測定重量D1から、種結晶SCを原料融液Lに接触させた直後における種結晶SCの測定重量を示すパターンと、安定領域Bにおける種結晶SCの測定重量を示すパターンと、を抽出し、これらの測定重量の差分を計算することにより求めることができる。例えば、変動幅Cは、後に説明する本実施形態の評価装置1(評価プログラムP)を用いて求めることができる。なお、変動幅Cを求める際、測定重量D1のデータの処理(例、平均値、近似値等を求める統計処理等)を行ってもよい。   For example, the fluctuation range C in step S3 may be obtained by a computer or a human. However, it is preferable to obtain it by a computer from the viewpoint of work efficiency, manufacturing efficiency, and the like. Above all, the fluctuation range C is preferably determined by a computer during the growth of the single crystal CR. When the fluctuation range C is determined by a computer, the fluctuation range C can be determined in real time when growing the single crystal CR. The fluctuation range C is measured weight of the seed crystal SC immediately after bringing the seed crystal SC into contact with the raw material melt L from the measured weight D1 at melting of the seed crystal by a general known method using, for example, a computer And the pattern indicating the measured weight of the seed crystal SC in the stable region B can be extracted, and the difference between the measured weights can be calculated. For example, the fluctuation range C can be obtained using the evaluation device 1 (evaluation program P) of the present embodiment described later. When the fluctuation range C is determined, processing of data of the measured weight D1 (for example, statistical processing for determining an average value, an approximate value, and the like) may be performed.

また、ステップS3の変動幅Cを求めるタイミングは、単結晶CRの育成中であるのが好ましく、種結晶SCの引き上げを開始する前に変動幅Cを求めるのが好ましい。中でも、上記変動幅Cは、安定領域B時あるいはその直後に求めるのが好ましく、例えば、コンピュータを用いて、自動的に安定領域Bを検出し、その後、直ちに求めるのが好ましい。上記のタイミングで変動幅Cを求める場合、変動幅Cにより求められる評価の結果が所定の条件にならなかった場合でも、例えば種結晶SCを引き上げヒーター出力等を調整し原料融液Lの温度等の育成条件を変えて、容易に再育成することが可能である。   Further, the timing for obtaining the fluctuation range C in step S3 is preferably during the growth of the single crystal CR, and it is preferable to obtain the fluctuation range C before starting the pulling of the seed crystal SC. Above all, it is preferable to obtain the fluctuation range C at or immediately after the stable region B. For example, it is preferable to automatically detect the stable region B using a computer and then obtain it immediately. When the fluctuation range C is determined at the above timing, even if the evaluation result determined by the fluctuation range C does not satisfy the predetermined condition, for example, the seed crystal SC is pulled up and the heater output etc. is adjusted to adjust the temperature of the raw material melt L etc. It is possible to easily re-breed by changing the breeding conditions of

続いて、図1(B)のステップS4において、求めた変動幅Cに基づいて、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする。種結晶SCの融解に関する状態は、種結晶SCの融解量、種結晶SCにおけるメニスカスMの状態(メニスカスMが形成された部分の径(メニスカス径MD、ネック径ND)、種結晶径−ネック径ND))、育成する単結晶CRの落下のしやすさに関する状態、育成する単結晶CRの多結晶化のしやすさに関する状態等である。ステップS4では、例えば、上記の種結晶SCの融解に関する状態の評価を、図1(C)のステップS5及びステップS6により行う。   Subsequently, in step S4 of FIG. 1 (B), a state regarding melting of the seed crystal SC is evaluated based on the obtained fluctuation range C. The state concerning melting of the seed crystal SC is the melting amount of the seed crystal SC, the state of the meniscus M in the seed crystal SC (diameter of the portion where the meniscus M is formed (meniscus diameter MD, neck diameter ND), seed crystal diameter-neck diameter ND)), a state relating to the ease of falling of the grown single crystal CR, a state relating to the ease of polycrystallization of the grown single crystal CR, and the like. In step S4, for example, evaluation of the state regarding melting of the above-mentioned seed crystal SC is performed by step S5 and step S6 of FIG. 1 (C).

図1(C)のステップS5では、変動幅Cに基づいて、育成する単結晶CRの落下のしやすさに関する状態に関しての評価をする。ステップS5では、例えば、図3に示すような予め設定された、変動幅Cと育成する単結晶CRの落下のしやすさに関する状態との関係を示す情報に基づいて、変動幅Cから育成する単結晶CRの落下のしやすさに関する状態を評価する。この関係を示す情報は、単結晶CRの組成、単結晶のCRの育成条件などに応じて適宜決定される条件であって、任意に設定可能であり、予備実験などにより作成することができる。図3の例(LT結晶)の場合、ステップS5は、例えば、変動幅C(絶対値)が、予め設定される所定の情報(条件)の一例である0.9g以上の場合、育成する単結晶CRが落下しやすい(落下する)と評価し、0.9g未満の場合、育成する単結晶CRが落下しにくい(落下しない)と評価する。なお、ステップS5は、育成する単結晶CRの落下のしやすさ(しにくさ、落下の有無)の評価を定量的あるいは段階的に行ってもよい。例えば、ステップS5は、図3の例等の場合、変動幅Cが、予め設定される所定の値に対して外れた量の大きさに依存して、育成する単結晶CRが、より落下しやすい(しにくい)と、定量的あるいは段階的に評価してもよい。   In step S5 of FIG. 1 (C), based on the fluctuation range C, the state regarding the ease of falling of the grown single crystal CR is evaluated. In step S5, for example, the variable width C is grown from the variable width C based on information indicating the preset relationship between the variable width C and the state relating to the ease of falling of the single crystal CR to be grown as shown in FIG. Evaluate the state regarding the ease of fall of single crystal CR. The information indicating this relationship is a condition appropriately determined according to the composition of the single crystal CR, the growth condition of the CR of the single crystal, and the like, which can be arbitrarily set, and can be prepared by preliminary experiments. In the case of the example of FIG. 3 (LT crystal), for example, in the case where the fluctuation width C (absolute value) is 0.9 g or more which is an example of predetermined information (conditions) set in advance, The crystal CR is evaluated as easily falling (falling), and when it is less than 0.9 g, the grown single crystal CR is evaluated as hard to fall (does not fall). In step S5, the evaluation of the easiness of falling of the single crystal CR to be grown (inconvenient, presence or absence of falling) may be performed quantitatively or stepwise. For example, in the case of the example of FIG. 3 or the like in step S5, the growing single crystal CR is further dropped depending on the magnitude of the amount of fluctuation C out of the predetermined value set in advance. If it is easy (not easy), it may be evaluated quantitatively or stepwise.

また、図1(C)のステップS6では、変動幅Cに基づいて、育成する単結晶CRの多結晶化のしやすさに関する状態に関しての評価をする。ステップS6では、例えば、図3に示すような予め設定された変動幅Cと育成する単結晶CRの多結晶化のしやすさに関する状態との関係を示す情報に基づいて、変動幅Cから育成する単結晶CRの多結晶化のしやすさに関する状態を評価する。この関係を示す情報は、単結晶CRの組成、単結晶のCRの育成条件などに応じて適宜決定される条件であって、任意に設定可能であり、予備実験などにより作成することができる。図3の例(LT結晶)の場合、ステップS6は、例えば、変動幅C(絶対値)が、予め設定される所定の情報(条件)の一例である0.5g以下の場合、育成する単結晶CRが多結晶化しやすい(多結晶化する)と評価し、0.5g超える場合、育成する単結晶CRが多結晶化しにくい(多結晶化しない)と評価する。なお、ステップS6は、育成する単結晶CRの多結晶化のしやすさ(しにくさ、多結晶化の有無)の評価を定量的あるいは段階的に行ってもよい。例えば、ステップS6は、図3の例等の場合、変動幅Cが、予め設定される所定の値に対して外れた量の大きさに依存して、育成する単結晶CRが、より多結晶化しやすい(しにくい)と、定量的あるいは段階的に評価してもよい。本評価方法では、ステップS5を行うことと、ステップS6を行うことと、を含むのが好ましい。これにより、育成する単結晶の落下のしやすさ及び育成する単結晶の多結晶化のしやすさに関する単結晶の育成状態を評価することができる。   Further, in step S6 of FIG. 1 (C), based on the fluctuation range C, the state regarding the ease of polycrystallization of the grown single crystal CR is evaluated. In step S6, for example, based on information indicating the relationship between the preset fluctuation width C as shown in FIG. 3 and the state regarding the ease of polycrystallization of the single crystal CR to be grown, the growth from the fluctuation width C is performed. Evaluation of the ease of polycrystallization of single crystal CR. The information indicating this relationship is a condition appropriately determined according to the composition of the single crystal CR, the growth condition of the CR of the single crystal, and the like, which can be arbitrarily set, and can be prepared by preliminary experiments. In the case of the example of FIG. 3 (LT crystal), for example, if the fluctuation range C (absolute value) is 0.5 g or less, which is an example of predetermined information (conditions) set in advance, step S6 It is evaluated that the crystal CR tends to be polycrystallized (polycrystallizes), and when it exceeds 0.5 g, it is evaluated that the grown single crystal CR is difficult to polycrystallize (not polycrystallized). In step S6, evaluation of ease of polycrystallization (inconsistencies, presence or absence of polycrystallization) of the single crystal CR to be grown may be performed quantitatively or stepwise. For example, in the case of the example of FIG. 3 or the like in step S6, the single crystal CR to be grown is more polycrystallized depending on the magnitude of the amount by which the fluctuation range C deviates from the predetermined value set in advance. It may be evaluated quantitatively or stepwise if it is easy to In the present evaluation method, it is preferable to include performing step S5 and performing step S6. Thus, it is possible to evaluate the growth state of the single crystal relating to the ease of dropping the grown single crystal and the ease of polycrystallization of the grown single crystal.

なお、図1(B)のステップS4では、上記したように、変動幅Cが種結晶SCの融解量に関する量であるため、変動幅Cに基づいて種結晶SCの融解量に関しての評価をすることもできる。また、図1(B)のステップS4では、変動幅Cに基づいて、種結晶SCにおけるメニスカスMの状態(メニスカスMが形成された部分の径(メニスカス径MD、ネック径ND)、種結晶径−ネック径ND))に関しての評価をすることもできる。この評価は、例えば、図3に示すような予め設定された、変動幅CとメニスカスMが形成された部分の径(メニスカス径MD、ネック径ND、種結晶径−ネック径ND)との関係を示す情報に基づいて、変動幅CからメニスカスMが形成された部分の径(メニスカス径MD、ネック径ND、種結晶径−ネック径ND)を求めることにより実施できる。この関係を示す情報は、予備実験などにより作成することができる。上記したように、変動幅Cは、メニスカスMが形成された部分の径(メニスカス径MD、ネック径ND)に対して、高い線形相関があるので、種結晶SCにおけるメニスカスMの状態(メニスカスMが形成された部分の径(メニスカス径MD、ネック径ND)に関する評価をすることができる。なお、本評価方法は、上記した種結晶SCの融解に関する状態の各種の評価をすべて行ってもよいし、これらの各種の評価のうち少なくとも1つの評価は行わなくてもよい。   In step S4 of FIG. 1 (B), as described above, since the fluctuation range C is an amount related to the melting amount of the seed crystal SC, the melting amount of the seed crystal SC is evaluated based on the fluctuation range C. It can also be done. In step S4 of FIG. 1B, based on the fluctuation width C, the state of the meniscus M in the seed crystal SC (the diameter of the portion where the meniscus M is formed (meniscus diameter MD, neck diameter ND), seed crystal diameter An evaluation can also be made with regard to the neck diameter ND)). In this evaluation, for example, the relationship between the fluctuation width C and the diameter of the portion where the meniscus M is formed (the meniscus diameter MD, the neck diameter ND, the seed crystal diameter-the neck diameter ND) as shown in FIG. On the basis of the information indicating, the diameter of the portion where the meniscus M is formed (the meniscus diameter MD, the neck diameter ND, and the seed crystal diameter−neck diameter ND) can be obtained from the fluctuation range C. Information indicating this relationship can be prepared by preliminary experiments and the like. As described above, since the fluctuation range C has a high linear correlation with the diameter (meniscus diameter MD, neck diameter ND) of the portion where the meniscus M is formed, the state of the meniscus M in the seed crystal SC (meniscus M It is possible to evaluate the diameter (meniscus diameter MD, neck diameter ND) of the portion in which the above is formed. And at least one of these various evaluations may not be performed.

また、ステップS4(ステップS5及びステップS6)は、予め設定された所定の条件と比較することにより、単結晶の育成状態が正常か異常かを判定することを含んでもよい。例えば、図3に示す例(LT結晶)の場合、ステップS5及びステップS6は、予め設定された所定の条件が、変動幅C(絶対値)が0.5g超えて0.9g未満、好ましくは、0.6g以上0.8g以下と設定され、変動幅Cがこの範囲である場合、単結晶CRの育成状態が正常であると判定され、一方、変動幅Cがこの範囲を外れる場合、育成する単結晶CRの多結晶化あるいは育成する単結晶CRの落下が起こるので、単結晶CRの育成状態が異常であると判定される。このように、単結晶CRの育成状態が正常か異常かを判定することにより、単結晶CRの育成状態をより簡単に把握することができる。なお、上記の予め設定された所定の条件は、単結晶CRの組成、単結晶のCRの育成条件などに応じて適宜決定される条件であり、任意に設定可能である。上記の予め設定された所定の条件は、予備実験等により設定することができる。   In addition, step S4 (steps S5 and S6) may include determining whether the growth state of the single crystal is normal or abnormal by comparing with predetermined conditions set in advance. For example, in the case of the example shown in FIG. 3 (LT crystal), in step S5 and step S6, the predetermined condition set in advance is such that the fluctuation width C (absolute value) exceeds 0.5 g and is less than 0.9 g. If the variation width C is in this range, the growth state of the single crystal CR is determined to be normal, while if the variation width C is outside this range, the growth is Because the single crystal CR is polycrystallized or the single crystal CR to be grown falls, it is determined that the growth state of the single crystal CR is abnormal. Thus, by determining whether the growth state of the single crystal CR is normal or abnormal, the growth state of the single crystal CR can be grasped more easily. The above-mentioned predetermined conditions set in advance are conditions appropriately determined according to the composition of the single crystal CR, the growth conditions of the single crystal CR, and the like, and can be set arbitrarily. The above-described predetermined conditions set in advance can be set by a preliminary experiment or the like.

例えば、ステップS4の種結晶SCの融解に関する状態の評価は、コンピュータにより実施してもよいし、人間が実施してもよいが、コンピュータにより実施するのが、作業効率及び製造効率等の観点から、好ましい。中でも、種結晶SCの融解に関する状態の評価は、単結晶の育成中に、コンピュータにより自動的に実施するのが好ましい。上記評価をコンピュータを用いて実施する場合、単結晶CRの育成時にリアルタイムで上記評価を実施することができる。上記の種結晶SCの融解に関する状態の評価は、例えば、コンピュータを用いて、一般的な公知の方法により、実施できる。例えば、変動幅Cは、後に説明する本実施形態の評価装置1(評価プログラムP)を用いて求めることができる。   For example, the evaluation of the state relating to the melting of the seed crystal SC in step S4 may be carried out by a computer or a human being, but carrying out by a computer is from the viewpoint of work efficiency and manufacturing efficiency etc. ,preferable. Above all, the evaluation of the state concerning melting of the seed crystal SC is preferably performed automatically by a computer during growth of a single crystal. When the above evaluation is performed using a computer, the above evaluation can be performed in real time at the time of growing a single crystal CR. The evaluation of the state relating to the melting of the seed crystal SC described above can be performed, for example, using a computer by a generally known method. For example, the fluctuation range C can be obtained using the evaluation device 1 (evaluation program P) of the present embodiment described later.

また、ステップS4の種結晶SCの融解に関する状態の評価のタイミングは、単結晶CRの育成中であるのが好ましく、種結晶SCの引き上げを開始する前に実施するのが好ましい。中でも、上記評価は、安定領域B時あるいはその直後に求めるのが好ましく、例えば、コンピュータを用いて、自動的に安定領域Bを検出して変動幅Cを求め、変動幅Cを求めた後、直ちに実施するのが好ましい。上記のタイミングで上記の評価を実施する場合、上記の評価の結果が所定の条件にならなかった場合でも、例えば種結晶SCを引き上げヒーター出力等を調整し原料融液Lの温度等の育成条件を変えて、容易且つ迅速に再育成することが可能である。また、上記評価を種結晶SCの引き上げを開始する前に実施する場合、特許文献1に示すように結晶の引き上げを開始(実施)することもないため、種結晶SCの先端にできた結晶を溶解する必要もない。   In addition, the timing of the evaluation of the state related to the melting of the seed crystal SC in step S4 is preferably during the growth of the single crystal CR, and is preferably performed before starting the pulling of the seed crystal SC. Above all, it is preferable to obtain the above evaluation during or immediately after the stable region B. For example, after using the computer to automatically detect the stable region B and obtain the fluctuation range C and obtain the fluctuation range C, It is preferable to carry it out immediately. When the above evaluation is carried out at the above timing, even if the result of the above evaluation does not satisfy the predetermined condition, for example, the seed crystal SC is pulled up and the heater output etc. is adjusted, and the growth conditions such as the temperature of the raw material melt L Can be easily and quickly retrained. In addition, when the above evaluation is performed before starting pulling of the seed crystal SC, since pulling of the crystal is not started (implemented) as shown in Patent Document 1, the crystal formed at the tip of the seed crystal SC is There is no need to dissolve it.

このように、本実施形態の評価方法は、原料を溶融した原料融液Lに、種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて単結晶CRを育成する際において、種結晶SCを原料融液Lに接触させることにより種結晶SCが融解する際に測定された種結晶SCの測定重量D1における測定重量D1の変動幅Cに基づいて、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする。この構成では、定量的に求めることができる変動幅Cに基づいて、上記評価を行うため、種結晶SCの融解に関する状態を精度よく評価することができる。本評価方法では、例えば、育成する単結晶CRの落下のしやすさに関する状態、育成する単結晶CRの多結晶化のしやすさに関する状態等の種結晶SCの融解に関する状態に関する評価を定量的に行うことができる。また、本評価方法によれば、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することにより、種結晶SCの融解状態のバラツキを抑制し、種結晶SCの融解状態の最適化を図ることができ、その結果、種結晶SCの融解に関する状態に応じて生じる、育成結晶の落下及び多結晶化等の単結晶の育成不良を抑制し、大幅な生産性の向上及びコストダウンを図ることができる。また、本評価方法は、高いコストを必要とする装置あるいは装置の改良等を行う必要がなく、簡単かつ低コストで実施することができる。   As described above, in the evaluation method of the present embodiment, the seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L in which the raw material is melted, and the seed crystal SC is raised while rotating the seed crystal SC to grow single crystal CR. Evaluation of the state concerning melting of the seed crystal SC based on the fluctuation width C of the measured weight D1 in the measured weight D1 of the seed crystal SC measured when the seed crystal SC melts by contacting the SC with the raw material melt L do. In this configuration, since the above evaluation is performed based on the fluctuation range C which can be determined quantitatively, it is possible to accurately evaluate the state regarding the melting of the seed crystal SC. In this evaluation method, for example, the evaluation on the state regarding melting of the seed crystal SC such as the state regarding the ease of falling of the growing single crystal CR, the state regarding the ease of polycrystallization of the growing single crystal CR, etc. Can be done. Further, according to the present evaluation method, it is possible to suppress the variation in the melting state of the seed crystal SC and to optimize the melting state of the seed crystal SC by accurately evaluating the state related to the melting of the seed crystal. As a result, it is possible to suppress the growth failure of the single crystal such as the falling of the grown crystal and the polycrystallization which occur depending on the state concerning the melting of the seed crystal SC, and to achieve the significant improvement of the productivity and the cost reduction. In addition, the present evaluation method does not have to improve the device or the device which requires high cost, and can be implemented simply and at low cost.

なお、上述の説明では、ステップS2により種結晶SCの重量を測定して本評価方法を実施する例を説明したが、本評価方法は、ステップS2により種結晶SCの測定を実施しなくてもよく、図3に示すような、既存の種結晶SCの測定重量データを使って、ステップS3により変動幅Cを求め、ステップS4による種結晶の融解の状態の評価を行ってもよい。   In the above description, although the example of performing the present evaluation method by measuring the weight of the seed crystal SC in step S2 has been described, the present evaluation method does not require measurement of the seed crystal SC in step S2. Alternatively, the fluctuation range C may be obtained by step S3 using measured weight data of the existing seed crystal SC as shown in FIG. 3, and the state of melting of the seed crystal may be evaluated by step S4.

また、本評価方法は、上述の例は一例であって、上述の例に限定されない。例えば、本評価方法は、後に「単結晶の製造方法」の部分で説明するステップS14の報知をすることを含んでもよい。また、本評価方法は、上述の説明では、図2及び図3に示したLTの結晶の例を中心に説明したが、本評価方法は上記の例に限定されず、上述の例以外の結晶において適用可能なことは明白である。   Moreover, the above-mentioned example is an example and this evaluation method is not limited to the above-mentioned example. For example, the present evaluation method may include notifying in step S14 which will be described later in the section “Method of Manufacturing Single Crystal”. Further, in the above description, the present evaluation method has been described focusing on the example of the crystal of LT shown in FIGS. 2 and 3, but the present evaluation method is not limited to the above example, and crystals other than the above example It is obvious that it is applicable in.

[評価装置・評価プログラム]
次に、本実施形態の単結晶の育成状態の評価装置(以下、「評価装置」と称す)及び単結晶の育成状態の評価プログラム(以下、「評価プログラム」と称す)について説明する。なお、上述した構成と同様の構成については、その説明を適宜省略あるいは簡略化し、適用可能な構成は、適宜、本評価装置及び評価プログラムでも適用する。
[Evaluation equipment / evaluation program]
Next, an evaluation apparatus of the growth state of single crystal (hereinafter referred to as “evaluation apparatus”) and an evaluation program of the growth state of single crystal (hereinafter referred to as “evaluation program”) of the present embodiment will be described. In addition, about the structure similar to the structure mentioned above, the description is abbreviate | omitted or simplified suitably, and the applicable structure is suitably applied also by this evaluation apparatus and evaluation program.

図4は、本実施形態の評価装置を概念的に示す図である。本実施形態の評価装置及び評価プログラムは、上記した本実施形態の評価方法を実施可能である。   FIG. 4: is a figure which shows the evaluation apparatus of this embodiment notionally. The evaluation apparatus and the evaluation program of the present embodiment can execute the above-described evaluation method of the present embodiment.

本実施形態の評価装置1は、原料を溶融した原料融液Lに、種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて単結晶CRを育成する際において、種結晶SCを原料融液Lに接触させることにより種結晶SCが融解する際に測定された種結晶SCの測定重量D1における測定重量D1の変動幅Cに基づいて、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする評価部3を備えている。   The evaluation apparatus 1 of this embodiment brings the seed crystal SC into contact with the raw material melt L obtained by melting the raw material, and raises the seed crystal SC while raising the single crystal CR while rotating the seed crystal SC. Evaluation to evaluate the state concerning melting of the seed crystal SC based on the fluctuation width C of the measured weight D1 in the measured weight D1 of the seed crystal SC measured when the seed crystal SC melts by contacting with the melt L The unit 3 is provided.

評価装置1は、例えば、CPU、メインメモリ、ハードディスクなどの記憶装置(記憶部2)、有線あるいは無線により通信を行う通信装置、キーボード、タッチパネルあるいはマウスなどの入力装置、ディスプレイなどの表示装置、シーケンサ等を備えるコンピュータにより構成される。評価装置1は、記憶部2に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。このプログラムは、例えば、本実施形態の評価プログラムPを含む。   The evaluation device 1 includes, for example, a CPU, a main memory, a storage device (storage unit 2) such as a hard disk, a communication device performing communication by wire or wireless, an input device such as a keyboard, a touch panel or a mouse, a display device such as a display, a sequencer It is comprised by the computer provided with etc. The evaluation device 1 executes various processes in accordance with the program stored in the storage unit 2. This program includes, for example, the evaluation program P of the present embodiment.

本実施形態の評価プログラムPは、コンピュータに、原料を溶融した原料融液Lに、種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて単結晶CRを育成する際において、種結晶SCを原料融液Lに接触させることにより種結晶SCが融解する際に測定された種結晶SCの測定重量D1における測定重量D1の変動幅Cに基づいて、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする処理(図1(A)のステップS1)を実行させる。評価プログラムPによるステップS1の処理は、上記したステップS3からステップS6の処理である。評価プログラムPは、本実施形態の評価装置1とは、別個に用いられてもよい。例えば、本実施形態の評価プログラムPは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体(記録媒体)に記憶(記録)されて提供されてもよい。   In the evaluation program P of this embodiment, the seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L in which the raw material is melted, and the seed crystal SC is raised while rotating the seed crystal SC to grow a single crystal CR. Evaluation of the state concerning melting of the seed crystal SC based on the fluctuation width C of the measured weight D1 in the measured weight D1 of the seed crystal SC measured when the seed crystal SC melts by contacting the SC with the raw material melt L (Step S1 in FIG. 1A) is executed. The process of step S1 by the evaluation program P is the process of steps S3 to S6 described above. The evaluation program P may be used separately from the evaluation device 1 of the present embodiment. For example, the evaluation program P of the present embodiment may be provided by being stored (recorded) in a computer readable storage medium (recording medium).

本実施形態の評価装置1は、評価部3が、記憶部2に記憶される本評価プログラムPを実行することにより、種結晶SCの融解に関する状態を評価する処理(ステップS1)を実施する。評価装置1は、例えば、上記したステップS3からステップS6の処理を実施する。なお、上記した評価に用いる予め設定される条件あるいは値、測定重量D1等の本実施形態の実施に必要な情報は、記憶部2に記憶される。   In the evaluation device 1 of the present embodiment, the evaluation unit 3 executes the main evaluation program P stored in the storage unit 2 to carry out a process (step S1) for evaluating a state related to the melting of the seed crystal SC. The evaluation device 1 performs, for example, the processing from step S3 to step S6 described above. In addition, information necessary for the implementation of the present embodiment, such as preset conditions or values used for the above-described evaluation and the measurement weight D1 are stored in the storage unit 2.

このように、本実施形態の評価装置1及び評価プログラムPは、本実施形態の評価方法を実施することができる。この構成では、定量的に求めることができる変動幅Cに基づいて、上記評価を行うため、種結晶SCの融解に関する状態を精度よく評価することができる。本実施形態の評価装置1及び評価プログラムPは、それぞれ、既存の一般的な単結晶製造装置に、後付けで適用させることができ、汎用性が高いものであり、好適に用いることができる。また、本実施形態の評価装置1及び評価プログラムPによれば、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することにより、種結晶の融解状態のバラツキを抑制し、種結晶の融解状態の最適化を図ることができ、その結果、種結晶の融解に関する状態に応じて生じる、育成結晶の落下及び多結晶化等の単結晶の育成不良を抑制し、大幅な生産性の向上及びコストダウンを図ることができる。また、本実施形態の評価装置1及び評価プログラムPは、高いコストを必要とする装置あるいは装置の改良等を行う必要がなく、簡単かつ低コストで実施することができる。   Thus, the evaluation device 1 and the evaluation program P of the present embodiment can implement the evaluation method of the present embodiment. In this configuration, since the above evaluation is performed based on the fluctuation range C which can be determined quantitatively, it is possible to accurately evaluate the state regarding the melting of the seed crystal SC. The evaluation apparatus 1 and the evaluation program P of the present embodiment can be applied to the existing general single crystal manufacturing apparatus after the addition, have high versatility, and can be suitably used. Further, according to the evaluation apparatus 1 and the evaluation program P of the present embodiment, the dispersion of the melting state of the seed crystal is suppressed by evaluating the melting state of the seed crystal with high accuracy, and the melting state of the seed crystal is optimized. As a result, it is possible to suppress the growth defects of the single crystal such as the falling and polycrystallization of the grown crystal, which occur depending on the state concerning melting of the seed crystal, and to achieve the significant improvement of the productivity and the cost reduction. be able to. Further, the evaluation device 1 and the evaluation program P of the present embodiment do not have to improve the device or the device that requires high cost, and can be implemented easily and at low cost.

なお、上述の説明では、評価装置1及び評価プログラムPは、ステップS3からステップS6の処理を行う例を説明したが、この例に限定されず、ステップS3からステップS6の処理のうち、1つ以上の処理を行わなくてもよい。また、評価装置1及び評価プログラムは、ステップS4(ステップS5及びステップS6)等の評価結果を表示させる処理を実施してもよいし、評価装置1がステップS4(ステップS5及びステップS6)等の評価結果等の情報を表示する表示装置を備えていてもよいし、後に説明する本実施形態の単結晶製造装置20の特定処理部44、報知指示部43、報知部32等の構成(機能)を備えていてもよいし、単結晶製造装置20の制御部31と同様の構成(機能)でもよい。   In the above description, although the evaluation apparatus 1 and the evaluation program P have described the example of performing the processing from step S3 to step S6, the present invention is not limited to this example, and one of the processing from step S3 to step S6 The above process may not be performed. In addition, the evaluation device 1 and the evaluation program may carry out a process of displaying the evaluation result such as step S4 (step S5 and step S6), or the evaluation device 1 may perform the process of step S4 (step S5 and step S6) or the like. A display device may be provided to display information such as evaluation results, and configurations (functions) such as the identification processing unit 44, the notification instruction unit 43, and the notification unit 32 of the single crystal manufacturing apparatus 20 of the present embodiment described later. Or the same configuration (function) as the control unit 31 of the single crystal manufacturing apparatus 20.

[単結晶の製造方法]
次に、本実施形態の単結晶の製造方法(以下、「製造方法」と称す)について説明する。図5は、本製造方法の一例を示すフローチャートである。本製造方法は、原料を溶融した原料融液Lに種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて結晶CRを育成することと(ステップS10)、本実施形態の評価方法により種結晶SCの融解に関する状態の評価を評価することと(ステップS1)、を含む。なお、上述した構成と同様の構成については、その説明を適宜省略あるいは簡略化し、適用可能な構成は、適宜本単結晶の製造方法でも適用する。
[Method of producing single crystal]
Next, the method for producing a single crystal of the present embodiment (hereinafter, referred to as “production method”) will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the present manufacturing method. In the present manufacturing method, the seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L obtained by melting the raw material, and the seed crystal SC is rotated and raised to grow the crystal CR (step S10). Evaluating the evaluation of the state regarding melting of the seed crystal SC (step S1). In addition, the description is suitably abbreviate | omitted or simplified about the structure similar to the structure mentioned above, and the applicable structure is suitably applied also with the manufacturing method of this single crystal.

ステップS10は、例えば、公知のチョクラルスキー法により実施する。育成する単結晶の種類及び大きさは、それぞれ、特に限定されず、任意である。本ステップS10では、単結晶における肩部及び直胴部を育成する。   Step S10 is performed, for example, by a known Czochralski method. The type and size of the single crystal to be grown are not particularly limited, and are arbitrary. In the present step S10, the shoulder and the straight body in the single crystal are grown.

本製造方法のステップS10では、例えば、まず、ステップS11において、種結晶SCを原料融液Lに接触させる。   In step S10 of the present manufacturing method, for example, first, in step S11, the seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L.

続いて、上記した本評価方法のステップS1(ステップS2からステップS4)を行い、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする。なお、ステップS2の種結晶SCの重量の測定は、ステップS11の前に開始される。上記したように、本ステップS1は、上記したタイミング、例えば、種結晶SCの引き上げを開始する前に行うのが好ましい。   Subsequently, step S1 (from step S2 to step S4) of the above-described present evaluation method is performed to evaluate the state relating to the melting of the seed crystal SC. The measurement of the weight of the seed crystal SC in step S2 is started before step S11. As described above, this step S1 is preferably performed before starting the above-described timing, for example, the pulling of the seed crystal SC.

続いて、ステップS12において、上記評価の結果に応じて、予め設定された所定の処理を行う。ステップS12は、人間により行ってもよいしコンピュータ(制御装置)等により行ってもよいが、コンピュータ等により自動的に行われるのが好ましい。ステップS12は、例えば、後に説明する単結晶製造装置20により、自動的に行われる。ステップS12は、例えば、上記の評価結果が予め設定される所定の条件を満たすか否かを判定し、この判定結果に応じて予め設定された所定の処理を行う。ステップS12は、例えば、ステップS13において、上記したように、ステップS4の評価結果が「異常」であると評価されたか否かを判定する。   Subsequently, in step S12, a predetermined process set in advance is performed according to the result of the evaluation. Step S12 may be performed by a human or a computer (control device) or the like, but is preferably performed automatically by a computer or the like. Step S12 is automatically performed by, for example, a single crystal manufacturing apparatus 20 described later. In step S12, for example, it is determined whether the evaluation result satisfies a predetermined condition set in advance, and a predetermined process set in advance is performed according to the determination result. In step S12, for example, in step S13, as described above, it is determined whether or not the evaluation result in step S4 is evaluated as "abnormal".

ステップS4の評価結果が「正常」であると評価されたと判定された場合(ステップS13のNO)、ステップS16において種結晶SCの引き上げを開始し、ステップS17において種結晶SCを回転させながら上昇させて単結晶CRを育成する。これにより、品質のよい単結晶CRを製造することができる。   If it is determined that the evaluation result in step S4 is evaluated as "normal" (NO in step S13), pulling up of the seed crystal SC is started in step S16, and the seed crystal SC is raised while rotating in step S17. To grow single crystal CR. Thereby, good quality single crystal CR can be manufactured.

また、ステップS4の評価結果が「異常」であると評価されたと判定された場合(ステップS13のYES)、ステップS14において、評価結果を示す情報を報知する。これにより、作業者は、迅速に育成状態を把握することができ、その結果、作業者は単結晶の育成に関する処理(育成の中止)を迅速に行うことができ、また、育成状態が正常であることを確認することもできる。この報知は、コンピュータ装置等の制御により、自動的に行われる。なお、この報知の手段(方法)は、特に限定されず任意である。例えば、この報知は、評価結果が異常である旨を示す所定のメッセージのディスプレイ等の表示装置への出力、所定のメッセージの所定のメールアドレスへの電子メールの送信、所定のメッセージの所定の電話(携帯電話)への出力、所定の音声の出力などにより、報知することにより行う。なお、この報知は、ランプ(非常灯)などの照明装置(警報装置)の駆動パターン(点灯、点滅)、あるいは所定の音(例、警報)の出力することにより行ってもよい。なお、本実施形態の単結晶の製造方法は、ステップS14を備えなくてもよい。   When it is determined that the evaluation result in step S4 is evaluated as "abnormal" (YES in step S13), information indicating the evaluation result is notified in step S14. As a result, the worker can quickly grasp the growing state, and as a result, the worker can quickly carry out processing (cancellation of the growth) on single crystal growth, and the growth state is normal. You can also confirm that there is. This notification is automatically performed by control of a computer device or the like. The means (method) of the notification is not particularly limited and is arbitrary. For example, this notification may be output to a display device such as a display of a predetermined message indicating that the evaluation result is abnormal, transmission of an electronic mail to a predetermined e-mail address of a predetermined message, a predetermined telephone of a predetermined message This is performed by notifying by output to (mobile phone), output of predetermined voice, or the like. This notification may be performed by outputting a drive pattern (lighting or blinking) of a lighting device (alarm device) such as a lamp (emergency light) or a predetermined sound (for example, a warning). In addition, the manufacturing method of the single crystal of this embodiment does not need to be equipped with step S14.

続いて、ステップS15において、単結晶の育成を中止する。ステップS15は、自動的に行われるのが好ましい。例えば、ステップS15は、原料融液Lに接触させた種結晶SCを原料融液Lから引き上げる処理を自動的に行う。これにより、無駄な処理(作業)を抑制することができる。例えば、ステップS15では、例えば、後に説明する本実施形態の単結晶製造装置20の回転引き上げ軸28を制御することにより実施できる。   Subsequently, in step S15, growth of the single crystal is stopped. Step S15 is preferably performed automatically. For example, step S15 automatically performs a process of pulling up the seed crystal SC brought into contact with the raw material melt L from the raw material melt L. Thus, unnecessary processing (work) can be suppressed. For example, in step S15, it can implement by controlling the rotation pulling-up axis | shaft 28 of the single-crystal manufacturing apparatus 20 of this embodiment demonstrated later, for example.

続いて、ステップS11に戻り、種結晶SCを原料融液Lに接触させる処理を再度行う。上記したように、例えば種結晶SCを引き上げヒーター出力等を調整し原料融液Lの温度等の育成条件を変えて、容易且つ迅速に再育成することが可能である。また、この場合、特許文献1に示すように結晶の引き上げを開始(実施)することもないため、種結晶SCの先端にできた単結晶CRを溶解する必要もない。なお、本実施形態の単結晶の製造方法では、この処理を行わなくてもよい。   Subsequently, the process returns to step S11, and the process of bringing the seed crystal SC into contact with the raw material melt L is performed again. As described above, for example, the seed crystal SC can be pulled up and the heater output and the like can be adjusted to change the growth conditions such as the temperature of the raw material melt L, and the regrowth can be performed easily and quickly. Further, in this case, since pulling up of the crystal is not started (implemented) as shown in Patent Document 1, it is not necessary to dissolve the single crystal CR formed at the tip of the seed crystal SC. In addition, in the manufacturing method of the single crystal of this embodiment, it is not necessary to perform this process.

このように、本実施形態の単結晶の製造方法は、本実施形態の評価方法を含むので、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することにより、種結晶の融解状態のバラツキを抑制し、種結晶の融解状態の最適化を図ることができ、その結果、種結晶の融解に関する状態に応じて生じる、育成結晶の落下及び多結晶化等の単結晶の育成不良を抑制し、大幅な生産性の向上及びコストダウンを図ることができる。また、本実施形態の単結晶の製造方法は、高いコストを必要とする装置あるいは装置の改良等を行う必要がなく、簡単かつ低コストで実施することができる。   As described above, since the method of producing a single crystal of the present embodiment includes the evaluation method of the present embodiment, variations in the melted state of the seed crystal are suppressed by accurately evaluating the state related to the melting of the seed crystal, It is possible to optimize the melting state of the seed crystal, and as a result, suppress the growth failure of the single crystal such as the falling of the grown crystal and the polycrystallization, which occur depending on the state related to the melting of the seed crystal, It is possible to improve the quality and reduce the cost. In addition, the method of manufacturing a single crystal according to the present embodiment can be implemented easily and at low cost without the need for improvement of the device or the device which requires high cost.

なお、上述の説明では、本製造方法は、単結晶の育成時に、本評価方法を実施する例を示したが、この例に限定されず、例えば、予め本評価方法により求めた育成条件(例、変動幅Cの条件を含む)を使って、原料融液Lに種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて結晶CRを育成すること(Cz方法等の回転引き上げ法による単結晶の育成を行うこと)により、単結晶CRを製造してもよい。すなわち、本製造方法が本実施形態の評価方法により種結晶SCの融解に関する状態の評価をすること(ステップS1)を含むとは、ステップS1の評価結果を使用することを含むことも意味する。例えば、本製造方法は、予め本評価方法を実施することにより求めた(定めた)育成条件になるように、変動幅Cを調整するように育成条件(例、原料融液Lの温度等)を調整して、原料融液Lに種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて結晶CRを育成すること(Cz方法等の回転引き上げ法による単結晶の育成を行うこと)により、単結晶CRを製造する方法でもよいし、また、育成後の単結晶を、本評価結果に基づいて定めた変動幅Cの条件(選別条件)に基づいて、選択(選別)する、単結晶CRを製造する方法等でもよく、これらの本製造方法の例では、ステップS1の評価を必ずしも行う必要はない。   In the above description, although the present manufacturing method shows an example in which the present evaluation method is carried out when growing a single crystal, the present invention is not limited to this example. For example, growth conditions (examples obtained in advance by the present evaluation method) The seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L using conditions of fluctuation range C, and the seed crystal SC is raised while rotating to grow the crystal CR (by the rotation pull method such as the Cz method) The single crystal CR may be manufactured by growing a single crystal). That is, that the present manufacturing method includes the evaluation of the state relating to the melting of the seed crystal SC by the evaluation method of the present embodiment (step S1) also means that the evaluation result of step S1 is used. For example, in the present manufacturing method, the growth conditions (e.g., the temperature of the raw material melt L, etc.) are adjusted so as to adjust the fluctuation range C so that the growth conditions become (determined) growth conditions obtained by performing the present evaluation method in advance. The seed crystal SC is brought into contact with the raw material melt L and raised while rotating the seed crystal SC to grow the crystal CR (growing a single crystal by a rotation pulling method such as the Cz method) By this method, single crystal CR may be manufactured, or a single crystal after growth may be selected (sorted) based on the condition (sorting condition) of fluctuation range C determined based on the evaluation result, single It may be a method of manufacturing the crystal CR, etc. In the example of these present manufacturing methods, it is not necessary to evaluate the step S1.

このような本実施形態の単結晶の製造方法は、例えば、次に説明する本実施形態の単結晶製造装置20等により実施可能であるが、用いることが可能な単結晶製造装置はこの例に限定されず、任意である。   Such a method for producing a single crystal according to the present embodiment can be carried out, for example, by the single crystal production device 20 according to the present embodiment to be described next, but a single crystal production device that can be used is this example. It is not limited and is optional.

[単結晶製造装置]
次に、本実施形態の単結晶製造装置について説明する。図6は、本実施形態の単結晶製造装置を概念的に示す図である。なお、上述した構成と同様の構成については、その説明を適宜省略あるいは簡略化し、適用可能な構成は、適宜本単結晶製造装置でも適用する。
[Single crystal manufacturing equipment]
Next, the single crystal production apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 6: is a figure which shows notionally the single-crystal manufacturing apparatus of this embodiment. In addition, the description is suitably abbreviate | omitted or simplified about the structure similar to the structure mentioned above, and the applicable structure is suitably applied also to this single-crystal manufacturing apparatus.

本実施形態の単結晶製造装置20は、ルツボ10内の原料を溶融した原料融液Lに種結晶SCを接触させ、種結晶SCを回転させながら上昇させて単結晶CRを育成する装置であり、上記した本実施形態の評価装置1を含み、上記した本実施形態の単結晶の製造方法を実施することができる。すなわち、単結晶製造装置20は、公知の単結晶製造装置に、本実施形態の評価装置1(評価プログラムP)を備えた構成でもよい。   The single crystal production apparatus 20 of the present embodiment is an apparatus for bringing the seed crystal SC into contact with the raw material melt L obtained by melting the raw material in the crucible 10, and raising the single crystal CR while rotating the seed crystal SC to grow single crystals CR. The method for producing a single crystal of the present embodiment described above can be implemented, including the evaluation device 1 of the present embodiment described above. That is, the single crystal production apparatus 20 may be configured to include the evaluation apparatus 1 (evaluation program P) of the present embodiment in a known single crystal production apparatus.

単結晶製造装置20は、例えば、ルツボ10と、ルツボ台21と、断熱材22と、耐火物23と、加熱部24と、電源25と、支持台26と、チャンバ27と、回転引き上げ軸28と、回転引き上げ軸駆動部29と、重量測定部30と、制御部31と、報知部32と、を備える。   The single crystal manufacturing apparatus 20 includes, for example, a crucible 10, a crucible table 21, a heat insulating material 22, a refractory 23, a heating unit 24, a power supply 25, a support 26, a chamber 27, and a rotating pulling shaft 28. And a lifting and lowering shaft drive unit 29, a weight measurement unit 30, a control unit 31, and a notification unit 32.

ルツボ10は、原料MTを貯留保持し、単結晶CRを育成するための金属製の容器である。加熱部24は、ルツボ10を加熱し、原料MTを溶融する。原料MTは、予めルツボ10に充填されている。加熱部24は、ルツボ10とアフター・ヒーター34とを加熱する誘導コイル35である。電源25は、誘導コイル35に高周波電力を供給する。電源25は、制御部31に接続され、制御部31により、誘導コイル35に供給する高周波電力が制御される。これにより、加熱部24は、所定の温度で、ルツボ10を加熱し原料を溶融することができる。なお、上記単結晶製造装置20は、誘導コイルを用いた高周波加熱方式(高周波誘導加熱炉)の例を示したが、高周波加熱方式に変えて抵抗ヒーターを用いた加熱方式でもよい。   The crucible 10 is a metal container for storing and holding the raw material MT and growing a single crystal CR. The heating unit 24 heats the crucible 10 to melt the raw material MT. The raw material MT is filled in the crucible 10 in advance. The heating unit 24 is an induction coil 35 that heats the crucible 10 and the after heater 34. The power supply 25 supplies high frequency power to the induction coil 35. The power supply 25 is connected to the control unit 31, and the control unit 31 controls the high frequency power supplied to the induction coil 35. Thus, the heating unit 24 can heat the crucible 10 at a predetermined temperature to melt the raw material. Although the above-mentioned single crystal manufacturing apparatus 20 shows an example of a high frequency heating method (high frequency induction heating furnace) using an induction coil, it may be a heating method using a resistance heater instead of the high frequency heating method.

ルツボ10は、ルツボ台21の上に載置される。ルツボ10及びルツボ台21を取り囲むように断熱材22が設置されている。また、断熱材22の外側には耐火物23が設けられ、断熱材22及びルツボ10の周囲全体を覆っている。耐火物23の側面の外側には、誘導コイル35が配置されている。なお、図6において、ルツボ10周辺の内部構造が見えるように、誘導コイル35の中央部分35aは破線で示している。誘導コイル35が外側に設けられた耐火物23は、支持台26の上に載置されている。また、誘導コイル35の周囲をチャンバ27が覆っている。また、ルツボ10の上方には、回転引き上げ軸28が設けられている。回転引き上げ軸28は、種結晶SCを保持し、かつ、種結晶SCを回転させながら昇降させる。回転引き上げ軸28は、鉛直方向(Z方向)に延びる棒状である。回転引き上げ軸28は、その下端に種結晶SCを保持する種結晶保持部38を有する。回転引き上げ軸28は、回転引き上げ軸駆動部29の駆動により、鉛直軸(Z軸)周りに回転し、且つ+Z方向及び−Z方向に昇降可能である。回転引き上げ軸駆動部29は、制御部31に接続され、制御部31により、その駆動(動作)が制御される。回転引き上げ軸28の上方(+Z方向)には、重量測定部30が設けられる。重量測定部30は、例えば、ロードセル等の重量センサーである。重量測定部30は、種結晶SC及び育成中の単結晶CRの重量を測定する。重量測定部30は、育成中の単結晶CRにおける1回転中の重量を経時的に測定する。重量測定部30は、制御部31に接続され、測定した種結晶SC及び育成中の単結晶CRの重量の測定結果(測定結果を示す信号、例、図2の測定重量データ)を制御部31に出力する。チャンバ27の周辺の外部には、電源25及び制御部31が設けられる。また、図6において、関連構成要素として、種結晶SCと、単結晶CRと、結晶原料MT(原料融液L)とが示されている。   The crucible 10 is placed on a crucible table 21. A heat insulating material 22 is provided to surround the crucible 10 and the crucible table 21. In addition, a refractory 23 is provided on the outside of the heat insulating material 22 and covers the entire circumference of the heat insulating material 22 and the crucible 10. An induction coil 35 is disposed outside the side surface of the refractory 23. In FIG. 6, the central portion 35a of the induction coil 35 is indicated by a broken line so that the internal structure around the crucible 10 can be seen. The refractory 23 on the outside of which the induction coil 35 is provided is mounted on the support 26. Also, a chamber 27 covers the periphery of the induction coil 35. Further, above the crucible 10, a rotating and pulling shaft 28 is provided. The rotating and pulling shaft 28 holds the seed crystal SC, and raises and lowers the seed crystal SC while rotating it. The rotating and pulling shaft 28 is in the shape of a rod extending in the vertical direction (Z direction). The rotating pulling shaft 28 has a seed crystal holding portion 38 holding the seed crystal SC at its lower end. The rotational pull-up shaft 28 can rotate around the vertical axis (Z-axis) and move up and down in the + Z direction and the −Z direction by the drive of the rotational pull-up shaft drive unit 29. The rotating and pulling shaft drive unit 29 is connected to the control unit 31, and the drive (operation) thereof is controlled by the control unit 31. A weight measurement unit 30 is provided above the rotating and pulling shaft 28 (in the + Z direction). The weight measurement unit 30 is, for example, a weight sensor such as a load cell. The weight measurement unit 30 measures the weight of the seed crystal SC and the single crystal CR being grown. The weight measurement unit 30 measures the weight during one rotation of the growing single crystal CR with time. The weight measurement unit 30 is connected to the control unit 31 and controls the measurement result of the measured weight of the seed crystal SC and the single crystal CR being grown (a signal indicating the measurement result, eg, measurement weight data of FIG. 2). Output to A power supply 25 and a control unit 31 are provided outside the periphery of the chamber 27. Further, in FIG. 6, as related components, a seed crystal SC, a single crystal CR, and a crystal raw material MT (raw material melt L) are shown.

報知部32は、制御部31の報知指示部43の指令に基づいて、上記したステップS14の報知を実行する。例えば、報知部32は、評価装置1の処理結果(変動幅Cの値、安定領域Bの値や時間)、評価装置1による各種の評価結果、所定のメッセージ等の特定情報のディスプレイ等の表示装置への出力、上記特定情報等の所定のメールアドレスへの電子メールの送信、上記特定情報の所定の端末、携帯端末、電話(携帯電話)への出力、所定の音声の出力などにより、上記報知を行う。なお、報知部32は、ランプ(非常灯)などの照明装置(警報装置)の駆動パターン(点灯、点滅)、あるいは所定の音(例、警報)の出力することにより、行ってもよい。   The notification unit 32 executes the notification in step S14 described above based on the command of the notification instruction unit 43 of the control unit 31. For example, the notification unit 32 displays the processing result of the evaluation device 1 (the value of the fluctuation range C, the value of the stable region B, the time or the time), the various evaluation results by the evaluation device 1, the display of specific information such as predetermined messages The output to the device, transmission of an E-mail to a predetermined e-mail address such as the specific information, the output of the specific information to a predetermined terminal, a portable terminal, a telephone (mobile phone), the output of a predetermined voice, etc. Make a notification. The notification unit 32 may be performed by outputting a drive pattern (lighting or blinking) of a lighting device (alarm device) such as a lamp (emergency light) or a predetermined sound (for example, a warning).

制御部31は、単結晶製造装置20の各部を制御する。制御部31は、上記本実施形態の評価装置1を含み、上記本実施形態の評価装置1の評価結果に基づいて、単結晶製造装置20の各部を制御する。制御部31は、例えば、記憶部2と、加熱制御部41と、駆動制御部42と、上記した本実施形態の評価装置1と、報知指示部43と、特定処理部44と、を備える。制御部31は、例えば、CPU、メインメモリ、ハードディスクなどの記憶装置(記憶部2)、有線あるいは無線により通信を行う通信装置、キーボード、タッチパネルあるいはマウスなどの入力装置、ディスプレイなどの表示装置を備えるコンピュータ、シーケンサ等により構成される。制御部31は、記憶部2に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。このプログラムは、上記した本実施形態の評価プログラムP(図5参照)を含む。なお、評価装置1は、制御部31と別のコンピュータ装置により構成されてもよい。また、制御部31は、回転引き上げ法により単結晶を育成する育成装置を制御する制御装置として、単体で用いても(供給されても)よい。すなわち、制御部31は、単体で、公知の単結晶育成装置に適用することができる。   The control unit 31 controls each unit of the single crystal manufacturing apparatus 20. The control unit 31 includes the evaluation device 1 of the present embodiment, and controls each part of the single crystal production device 20 based on the evaluation result of the evaluation device 1 of the present embodiment. The control unit 31 includes, for example, a storage unit 2, a heating control unit 41, a drive control unit 42, the evaluation device 1 of the present embodiment described above, a notification instructing unit 43, and a specifying processing unit 44. The control unit 31 includes, for example, a CPU, a main memory, a storage device (storage unit 2) such as a hard disk, a communication device performing communication by wire or wireless, an input device such as a keyboard, a touch panel or a mouse, and a display device such as a display. It consists of a computer, sequencer, etc. The control unit 31 executes various processes in accordance with the program stored in the storage unit 2. This program includes the evaluation program P (see FIG. 5) of the above-described embodiment. The evaluation device 1 may be configured by a computer device other than the control unit 31. Further, the control unit 31 may be used alone (provided) as a control device for controlling a growth apparatus for growing a single crystal by a rotational pulling method. That is, the control unit 31 can be applied as a single unit to a known single crystal growth apparatus.

加熱制御部41は、加熱部24の温度を制御する。加熱制御部41は、電源25を制御して、誘導コイル35に供給する高周波電力を制御することにより、加熱部24がルツボ10を加熱する温度を制御する。駆動制御部42は、回転引き上げ軸駆動部29の駆動(動作、例、回転速度、昇降速度)等を制御することにより、回転引き上げ軸28の回転及び昇降を制御する。   The heating control unit 41 controls the temperature of the heating unit 24. The heating control unit 41 controls the power supply 25 to control the high frequency power supplied to the induction coil 35, thereby controlling the temperature at which the heating unit 24 heats the crucible 10. The drive control unit 42 controls the rotation and elevation of the rotating and pulling shaft 28 by controlling the driving (operation, for example, the rotational speed, the elevation and lowering speed) and the like of the rotating and pulling shaft drive unit 29.

評価装置1は、上記したように、評価部3が、本実施形態の評価プログラムPに基づいて、種結晶SCの融解に関する状態の評価をする。   In the evaluation device 1, as described above, the evaluation unit 3 evaluates the state related to the melting of the seed crystal SC based on the evaluation program P of the present embodiment.

報知指示部43は、評価装置1の評価結果に応じて、報知部32に報知を実行させる。報知指示部43は、評価装置1の評価結果に応じて、自動的に、図5のステップS14の処理(報知)を報知部32に実行させる。例えば、報知指示部43は、報知部32の構成(態様)に応じて、評価装置1の処理結果(変動幅Cの値、安定領域Bの値や時間、評価装置1による各種の評価結果)、所定のメッセージのディスプレイ等の特定情報の表示装置への出力、所定のメールアドレスへの電子メールの送信、上記特定情報等の所定の端末、携帯端末、電話(携帯電話)への出力、所定の音声の出力、ランプ(非常灯)などの照明装置(警報装置)の駆動パターン(点灯、点滅)、あるいは所定の音(例、警報)を出力することを、報知部32に実行させる。   The notification instruction unit 43 causes the notification unit 32 to execute notification in accordance with the evaluation result of the evaluation device 1. The notification instruction unit 43 causes the notification unit 32 to automatically execute the process (notification) of step S14 of FIG. 5 according to the evaluation result of the evaluation device 1. For example, according to the configuration (aspect) of the notification unit 32, the notification instruction unit 43 processes the evaluation device 1 (the value of the fluctuation range C, the value and time of the stable region B, various evaluation results by the evaluation device 1) Output of specific information to a display device such as a display of a predetermined message, transmission of an E-mail to a predetermined e-mail address, Output of a predetermined terminal such as the above specific information, a portable terminal or a telephone (mobile phone), predetermined The informing unit 32 is made to output a voice of the above, a drive pattern (lighting, blinking) of a lighting device (alarm device) such as a lamp (emergency light), or outputting a predetermined sound (for example, a warning).

特定処理部44は、評価装置1の評価結果に応じて、予め設定された所定の処理を実行する。特定処理部44は、例えば、上記の評価結果が予め設定される所定の条件を満たすか否かを判定し、この判定結果に応じて予め設定された所定の処理を行う。特定処理部44は、例えば、上記した図5のステップS12(ステップS13からステップS16)の処理を実行することにより、予め設定された所定の処理を自動的に行う。特定処理部44は、例えば、上記したステップS13と同様に、評価結果が「異常」であると評価された場合、単結晶の育成を中止し、評価結果が「正常」であると評価された場合、種結晶SCの引き上げを開始する等の処理を実施する。   The identification processing unit 44 executes a predetermined process set in advance in accordance with the evaluation result of the evaluation device 1. The identification processing unit 44 determines, for example, whether the above evaluation result satisfies a predetermined condition set in advance, and performs a predetermined process set in advance according to the determination result. The identification processing unit 44 automatically performs a predetermined process set in advance, for example, by executing the process of step S12 (step S13 to step S16) of FIG. 5 described above. For example, when the evaluation result is evaluated as “abnormal”, for example, as in step S13 described above, the specific processing unit 44 stops the growth of the single crystal and is evaluated as “normal”. In the case, processing such as starting pulling up of the seed crystal SC is performed.

単結晶製造装置20は、上記の構成により、図5に示した本実施形態の単結晶の製造方法を実施し、品質の良い単結晶CRを製造することができる。   The single crystal production apparatus 20 can carry out the method for producing a single crystal of the present embodiment shown in FIG. 5 with the above-described configuration, and produce a good quality single crystal CR.

このように、本実施形態の単結晶の製造装置は、本実施形態の評価方法を実施可能であるので、種結晶SCの融解に関する状態を精度よく評価して、品質の高い単結晶CRを製造することができる。本実施形態の単結晶の製造装置は、高いコストを必要とする装置あるいは装置の改良等を行う必要がなく、簡単かつ低コストで実施することができる。   As described above, since the apparatus for producing a single crystal of the present embodiment can carry out the evaluation method of the present embodiment, the condition relating to the melting of the seed crystal SC is accurately evaluated to produce a high quality single crystal CR. can do. The apparatus for manufacturing a single crystal according to the present embodiment can be implemented easily and at low cost without the need for improvement of the apparatus or the apparatus requiring high cost.

以上説明したように、本実施形態の単結晶の育成状態の評価方法、評価装置、及び評価プログラムは、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することができる。   As described above, the method of evaluating the growth state of the single crystal, the evaluation apparatus, and the evaluation program of the present embodiment can accurately evaluate the state related to the melting of the seed crystal.

また、本実施形態の単結晶の製造方法及び製造装置は、上記した評価方法又は評価装置を備えるので、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することにより、種結晶の融解状態のバラツキを抑制し、種結晶の融解状態の最適化を図ることができ、その結果、種結晶の融解に関する状態に応じて生じる、育成結晶の落下及び多結晶化等の単結晶の育成不良を抑制し、大幅な生産性の向上及びコストダウンを図ることができる。また、本実施形態の単結晶の製造方法は、変動幅Cを定量的に調整することにより、種結晶の融解を安定して制御することができるので、高品質の単結晶を容易且つ安定に製造することができる。   In addition, since the method and apparatus for manufacturing a single crystal according to the present embodiment includes the above-described evaluation method or apparatus, it is possible to suppress variations in the melting state of the seed crystal by accurately evaluating the state related to melting of the seed crystal. And optimize the melting state of the seed crystal, and as a result, suppress the growth failure of the single crystal such as the falling of the grown crystal and the polycrystallization which occur depending on the state related to the melting of the seed crystal, Productivity and cost reduction can be achieved. In addition, since the method of producing a single crystal of the present embodiment can stably control the melting of the seed crystal by adjusting the fluctuation range C quantitatively, high quality single crystal can be easily and stably It can be manufactured.

また、本実施形態の単結晶の育成状態の評価方法、評価装置、評価プログラム、単結晶の製造方法、及び、単結晶製造装置によれば、特に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の単結晶、また、サイズが大きい大型の単結晶の製造において、従来法よりも顕著な効果を発揮し、高単結晶化率で得ることが可能となり、大幅な生産性向上、コストダウンが図れる。また、本実施形態の単結晶の育成状態の評価方法、評価装置、及び評価プログラムは、高いコストを必要とする装置あるいは装置の改良等を行う必要がなく、簡単かつ低コストで実施することができる。   Further, according to the evaluation method, evaluation apparatus, evaluation program, single crystal production method, and single crystal production apparatus of single crystals of the present embodiment, single crystals such as lithium tantalate and lithium niobate are particularly preferred. Also, in the production of a large single crystal having a large size, a remarkable effect is exerted as compared with the conventional method, and it is possible to obtain a high single crystallization rate, thereby achieving significant improvement in productivity and cost reduction. In addition, the evaluation method, the evaluation apparatus and the evaluation program of the growth state of the single crystal of the present embodiment can be implemented simply and at low cost without the need for improvement of the apparatus or apparatus requiring high cost. it can.

以下、本発明を実施例と比較例に基づき詳細に説明するが、本発明は実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the examples.

[実施例1]
図6の一部に示すような高周波誘導加熱炉により、種々の条件でLT単結晶の育成を行い、図3に示した調査結果を得た。LT単結晶の育成は、Ir製坩堝内にLT原料をチャージし、原料融解後に、種結晶先端部を原料融液に浸し、回転させながら引き上げることにより行い、直径φ6インチ、直胴部長さ120mmのLT単結晶を得た。得られた単結晶の重量は約20kgであった。なお、種結晶は、その直径が10mmである種結晶を用いた。
Example 1
Using a high frequency induction heating furnace as shown in a part of FIG. 6, LT single crystals were grown under various conditions, and the investigation results shown in FIG. 3 were obtained. The LT single crystal is grown by charging the LT raw material in an Ir crucible and immersing the tip of the seed crystal in the raw material melt after melting the raw material and pulling it up while rotating, diameter φ 6 inches, straight barrel length 120 mm LT single crystals were obtained. The weight of the obtained single crystal was about 20 kg. In addition, the seed crystal whose diameter is 10 mm was used for the seed crystal.

得られた結果から、上記したように、本実施形態の評価方法は、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することができることが確認された。また、本実施形態の単結晶の製造方法は、高品質の単結晶を安定して製造できることが確認された。   From the obtained results, as described above, it was confirmed that the evaluation method of the present embodiment can accurately evaluate the state regarding melting of the seed crystal. Moreover, it was confirmed that the method of producing a single crystal of the present embodiment can stably produce high quality single crystals.

[実施例2]
種結晶先端部の融解量(変動幅C、絶対値)を、本実施形態の評価方法により定めた変動幅である0.5gを超え0.9g未満となるよう高周波誘導加熱炉の出力操作を行い、原料融液Lの温度を調整して、LT単結晶育成を行った。これ以外は、実施例1と同様の条件でLT単結晶育成を行い、LT単結晶を得た。
Example 2
The output operation of the high-frequency induction heating furnace is performed so that the melting amount (variation range C, absolute value) of the tip of the seed crystal exceeds 0.5 g which is the variation range determined by the evaluation method of this embodiment and is less than 0.9 g. Then, the temperature of the raw material melt L was adjusted to grow LT single crystals. Except for this, LT single crystal was grown under the same conditions as in Example 1 to obtain a LT single crystal.

同様の条件で繰り返し育成を50run行った結果、育成結晶の多結晶発生は2runであった。多結晶発生以外の不良の発生があったために、育成50runの内、得られた単結晶本数は47本であり、単結晶化率は94%であった。   As a result of performing 50 runs repeatedly under the same conditions, polycrystal generation of the grown crystal was 2 runs. Among the 50 runs of growth, the number of single crystals obtained was 47, and the single crystallization rate was 94% because there were defects other than the occurrence of polycrystal generation.

得られた結果から、本実施形態の評価方法により得られた条件は、品質に優れる単結晶を安定して製造することが可能なことが確認された。   From the obtained results, it was confirmed that the conditions obtained by the evaluation method of the present embodiment can stably produce single crystals excellent in quality.

[実施例3]
種結晶先端部融解量(変動幅C、絶対値)を、本実施形態の評価方法により定めた多結晶化がしにくい条件である0.9g〜1.1gとなるように高周波誘導加熱炉の出力操作を行い、原料融液Lの温度を調整して、LT単結晶育成を行った。これ以外は、実施例1と同様の条件でLT単結晶を行い、LT単結晶を得た。
[Example 3]
In the high frequency induction heating furnace, the seed crystal front end melting amount (variation range C, absolute value) is 0.9 g to 1.1 g which is a condition under which polycrystallization is difficult to be determined by the evaluation method of this embodiment. The output operation was performed, the temperature of the raw material melt L was adjusted, and LT single crystal growth was performed. An LT single crystal was obtained under the same conditions as in Example 1 except for the above to obtain a LT single crystal.

同様の条件で、φ6インチ、直胴長さ120mm、結晶重量約20kgのLT結晶の繰り返し育成を50run行った結果、育成結晶の多結晶発生は1runも発生しなかったが、種結晶先端部からの落下は15runであった。種結晶先端部からの落下以外の不良が発生したために、育成50runの内、得られた単結晶本数は、33本で、単結晶化率66%であった。   As a result of repeating 50 runs of LT crystals of φ 6 inch, straight barrel length 120 mm, and crystal weight of about 20 kg under similar conditions, there was no occurrence of 1 run of polycrystals of grown crystals, but from the seed crystal tip The fall was 15 run. Since defects other than the drop from the tip of the seed crystal occurred, the number of single crystals obtained in the 50 runs of growth was 33, and the single crystallization rate was 66%.

得られた結果から、本実施形態の評価方法により得られた条件は、精度が高いことが確認された。   From the obtained results, it was confirmed that the conditions obtained by the evaluation method of the present embodiment have high accuracy.

[比較例1]
種結晶先端部の融解量(変動幅C)は定めず、高周波誘導加熱炉上部の観察窓に設置したカメラで撮影された映像をもとに、形成される種結晶先端部のメニスカス状態を目視確認しながら高周波誘導加熱炉の出力操作を行い、メニスカス径を縮小させるよう温度を調整した以外は、実施例1と同一の条件で結晶育成を行い、LT単結晶を得た。
Comparative Example 1
The melting amount (variation range C) of the tip of the seed crystal is not determined, and the meniscus state of the tip of the seed crystal to be formed is visually observed based on the image taken by the camera installed in the observation window at the top of the high frequency induction heating furnace The crystal was grown under the same conditions as in Example 1 except that the output operation of the high-frequency induction heating furnace was performed while checking and the temperature was adjusted so as to reduce the meniscus diameter, to obtain an LT single crystal.

同様の条件で、φ6インチ、直胴長さ120mm、結晶重量約20kgのLT結晶の繰り返し育成を50run行った結果、育成結晶の多結晶発生は15runであった。種結晶先端部からの落下は9runであった。多結晶発生、結晶落下以外の不良が発生したために、育成50runの内、得られた単結晶本数は、23本で、単結晶化率46%であった。   As a result of repeating 50 runs of LT crystals having a diameter of 6 inches, a straight barrel length of 120 mm, and a crystal weight of about 20 kg under the same conditions, 50 generations of polycrystalline crystals were generated. The drop from the seed crystal tip was 9 run. Among the 50 runs of growth, the number of single crystals obtained was 23 and the single crystallization rate was 46% because of the occurrence of defects other than polycrystal generation and crystal fall.

得られた結果から、従来の単結晶の製造方法は、品質のばらつきが多く、育成する単結晶の落下及び多結晶化が多いことが確認された。   From the obtained results, it was confirmed that the conventional single crystal manufacturing method has many variations in quality, and there are many falling and polycrystallization of the grown single crystal.

以上、実施例及び比較例から、本実施形態の評価方法は、種結晶の融解に関する状態を精度よく評価することができることが確認される。   As mentioned above, it is confirmed from the Example and the comparative example that the evaluation method of this embodiment can evaluate the state regarding melt | dissolution of a seed crystal precisely.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に限定されない。上記した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者において明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態などで説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。また、本実施形態において示した各処理(工程、ステップ)の順序は、前の処理の出力を後の処理で用いるものでない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記した実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。   As mentioned above, although the embodiment of the present invention was described, the technical scope of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. It is apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be added to the above-described embodiment. Moreover, the form which added such a change or improvement is also contained in the technical scope of this invention. In addition, one or more of the requirements described in the above-described embodiment and the like may be omitted. Further, the requirements described in the above-described embodiment and the like can be combined as appropriate. In addition, the disclosures of all the documents cited in the above-described embodiments and the like are incorporated as part of the description of the text as far as the laws and regulations permit. In addition, the order of each process (step, step) shown in the present embodiment can be realized in any order, as long as the output of the previous process is not used in the subsequent process. Further, even if the operations in the above-described embodiment are described using “first”, “next”, “following” and the like for convenience, it is not essential to carry out in this order.

本発明は、上記したように、Cz法を用いて単結晶、中でも、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムの単結晶を生産する場合に有効である。本発明によれば、融解時の重量差で種結晶先端部の融解量を判断することで多結晶化、種結晶先端部からの落下が抑制され、特に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の大型の酸化物単結晶を高単結晶化率で得ることが可能となり、大幅な生産性向上、コストダウンが図れる。   The present invention, as described above, is effective in producing a single crystal, particularly, lithium tantalate and lithium niobate single crystal, using the Cz method. According to the present invention, by determining the melting amount of the front end of the seed crystal by the weight difference at the time of melting, polycrystallization and falling from the front end of the seed crystal are suppressed, and in particular, lithium tantalate, lithium niobate, etc. It is possible to obtain a large oxide single crystal at a high single crystallization rate, and a significant improvement in productivity and cost reduction can be achieved.

1…評価装置
2…記憶部
3…評価部
B…安定領域
C…変動幅
L…原料融液
M…メニスカス
N…ネック部
P…評価プログラム
10…ルツボ(坩堝)
20…単結晶製造装置
21…ルツボ台
22…断熱材
23…耐火物
24…加熱部
25…電源
26…支持台
27…チャンバ
28…回転引き上げ軸
29…回転引き上げ軸駆動部
30…重量測定部
31…制御部
32…報知部
34…アフター・ヒーター
38…種結晶保持部
41…加熱制御部
42…駆動制御部
43…報知指示部
44…特定処理部
CR…単結晶(結晶)
D1…測定重量
MD…メニスカス径
MT…原料
ND…ネック径
SC…種結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Evaluation apparatus 2 ... Storage part 3 ... Evaluation part B ... Stability area C ... Fluctuation width L ... Raw material melt M ... Meniscus N ... Neck part P ... Evaluation program 10 ... Crucible (坩 堝)
20: single crystal manufacturing apparatus 21: crucible base 22: heat insulating material 23: refractory 24: heating unit 25: power supply 26: support base 27: chamber 28: rotation pulling shaft 29: rotation pulling shaft drive unit 30: weight measuring unit 31 ... control unit 32 ... notification unit 34 ... after heater 38 ... seed crystal holding unit 41 ... heating control unit 42 ... drive control unit 43 ... notification instructing unit 44 ... identification processing unit CR ... single crystal (crystal)
D1 Measured weight MD Meniscus diameter MT Raw material ND Neck diameter SC Seed crystal

Claims (12)

原料を溶融した原料融液に、種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する際において、前記種結晶を前記原料融液に接触させることにより前記種結晶が融解する際に測定された前記種結晶の測定重量における前記測定重量の変動幅に基づいて、前記種結晶の融解に関する状態の評価をする、単結晶の育成状態の評価方法。   The seed crystal is brought into contact with a raw material melt obtained by melting the raw material, and the seed crystal is raised by rotating the seed crystal to grow a single crystal by bringing the seed crystal into contact with the raw material melt. The evaluation method of the growth state of the single crystal which evaluates the state regarding melt | dissolution of the said seed crystal based on the fluctuation range of the said measurement weight in the measured weight of the said seed crystal measured when melt | dissolving. 前記種結晶の重量を測定することを含む、請求項1に記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 1, comprising measuring the weight of the seed crystal. 前記種結晶が融解する際に測定された前記種結晶の測定重量に基づいて、前記変動幅を求めることを含む、請求項1又は請求項2に記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 1, further comprising: determining the fluctuation range based on a measured weight of the seed crystal measured when the seed crystal is melted. 前記種結晶の融解に関する状態の評価は、
前記変動幅に基づいて、前記種結晶の融解量に関する評価をすることを含む、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の評価方法。
The evaluation of the state concerning melting of the seed crystal is
The evaluation method according to any one of claims 1 to 3, further comprising evaluating the melting amount of the seed crystal based on the fluctuation range.
前記種結晶の融解に関する状態の評価は、
前記変動幅に基づいて、育成される前記単結晶の落下のしやすさに関する評価をすることと、
前記変動幅に基づいて、育成される前記単結晶の多結晶化の生じやすさに関する評価をすることと、を含む、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の評価方法。
The evaluation of the state concerning melting of the seed crystal is
Evaluating the ease of fall of the grown single crystal based on the fluctuation range;
The evaluation method according to any one of claims 1 to 4, comprising: evaluating the susceptibility of the grown single crystal to be polycrystallized on the basis of the fluctuation range.
前記変動幅は、
前記種結晶を前記原料融液に接触させた直後における前記測定重量が前記種結晶の実際の重量よりも上昇した時の値と、
前記種結晶を前記原料融液に接触させた直後の後における前記測定重量の時間当たりの変動が所定値以下となる安定領域の時の値と、の差分である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の評価方法。
The fluctuation range is
A value when the measured weight immediately after bringing the seed crystal into contact with the raw material melt is higher than the actual weight of the seed crystal;
The difference between the measured weight and the value at the time of a stable region where the fluctuation per hour of the measured weight immediately after bringing the seed crystal into contact with the raw material melt is a predetermined value or less. The evaluation method according to any one of the above.
前記単結晶は、タンタル酸リチウム、又はニオブ酸リチウムである、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の評価方法。   The evaluation method according to any one of claims 1 to 6, wherein the single crystal is lithium tantalate or lithium niobate. 前記単結晶は、タンタル酸リチウムであり、
前記変動幅が0.5gを超えて0.9未満である場合、前記種結晶の融解に関する状態において、育成される前記単結晶は、落下せず、且つ、多結晶化しないと評価すること、を含む、請求項7に記載の評価方法。
The single crystal is lithium tantalate,
When the fluctuation range is more than 0.5 g and less than 0.9, it is evaluated that the grown single crystal does not fall and does not polycrystallize in the state related to melting of the seed crystal. The evaluation method according to claim 7, comprising
原料を溶融した原料融液に種結晶を接触させ、前記種結晶を回転させながら上昇させて結晶を育成することと、
請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の評価方法により、前記種結晶の融解に関する状態の評価を行うことと、を含む、単結晶の製造方法。
Bringing a seed crystal into contact with a raw material melt obtained by melting the raw material, and raising the seed crystal while rotating to grow the crystal;
A method for producing a single crystal, comprising: evaluating a state related to melting of the seed crystal by the evaluation method according to any one of claims 2 to 8.
原料を溶融した原料融液に、種結晶を接触させて、前記種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する際において、前記種結晶を前記原料融液に接触させることにより前記種結晶が融解する際に測定された前記種結晶の測定重量における前記測定重量の変動幅に基づいて、前記種結晶の融解に関する状態の評価をする評価部を備える、単結晶の育成状態の評価装置。   The seed crystal is brought into contact with a raw material melt obtained by melting the raw material, and the seed crystal is raised while rotating the seed crystal to grow a single crystal by contacting the seed crystal with the raw material melt. An evaluation device of a growth state of a single crystal, comprising: an evaluation unit that evaluates a state related to melting of the seed crystal based on a fluctuation range of the measured weight in the measured weight of the seed crystal measured when is melted. コンピュータに、
原料を溶融した原料融液に、種結晶を接触させて、前記種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する際において、前記種結晶を前記原料融液に接触させることにより前記種結晶が融解する際に測定された前記種結晶の測定重量における前記測定重量の変動幅に基づいて、前記種結晶の融解に関する状態の評価をする処理を、実行させる、単結晶の育成状態の評価プログラム。
On the computer
The seed crystal is brought into contact with a raw material melt obtained by melting the raw material, and the seed crystal is raised while rotating the seed crystal to grow a single crystal by contacting the seed crystal with the raw material melt. A program for evaluating the growth state of a single crystal, which executes a process of evaluating a state related to melting of the seed crystal based on the fluctuation range of the measured weight in the measured weight of the seed crystal measured when W melts. .
ルツボ内の原料を溶融した原料融液に種結晶を接触させて、前記種結晶を回転させながら上昇させて単結晶を育成する装置であって、
前記ルツボと、
前記ルツボを加熱し前記原料を溶融する加熱部と、
前記種結晶を保持しかつ前記種結晶を回転させながら昇降させる回転引き上げ軸と、
前記種結晶の重量、及び前記種結晶を含む育成中の単結晶の重量を、経時的に測定する重量測定部と、
前記加熱部の温度を制御する加熱制御部と、
前記回転引き上げ部の回転及び昇降を制御する駆動制御部と、
前記重量測定部の測定結果を使って、前記種結晶の融解に関する状態の評価をする請求項10に記載の評価装置と、
前記評価装置の評価結果に応じて予め設定された所定の処理を実行する特定処理部と、
を備える、単結晶製造装置。
A seed crystal is brought into contact with a raw material melt obtained by melting a raw material in a crucible, and the seed crystal is rotated and raised to grow a single crystal.
Said crucible,
A heating unit which heats the crucible and melts the raw material;
A rotating pulling shaft that holds the seed crystal and raises and lowers the seed crystal while rotating the seed crystal;
A weight measurement unit that measures with time the weight of the seed crystal and the weight of a growing single crystal containing the seed crystal;
A heating control unit that controls the temperature of the heating unit;
A drive control unit that controls rotation and elevation of the rotation pulling unit;
11. The evaluation device according to claim 10, wherein a state related to melting of the seed crystal is evaluated using the measurement result of the weight measurement unit;
A specific processing unit that executes a predetermined process preset according to the evaluation result of the evaluation device;
An apparatus for producing a single crystal, comprising:
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WO2023219035A1 (en) * 2022-05-11 2023-11-16 信越化学工業株式会社 Manufacturing method and manufacturing device for oxide single crystal
WO2023246035A1 (en) * 2022-06-23 2023-12-28 天通控股股份有限公司 Method for growing 6-inch lithium tantalate crystal

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