TW202342831A - 金屬氧化物單晶的製造裝置及金屬氧化物單晶的製造方法 - Google Patents
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Abstract
[課題]在金屬氧化物單晶的製造裝置、特別是在氧化氣體環境下製造高熔點的金屬氧化物單晶之金屬氧化物單晶的製造裝置中，提供一種在進行播種之際使種晶確實產生結晶成長方向的溫度差，可確實進行播種的金屬氧化物單晶的製造裝置及製造方法。
[解決手段]本發明的金屬氧化物單晶的製造裝置10具備：坩堝18，具有第1端部18a與第2端部18b，且在第1端部18a側配置結晶原料36、在第2端部18b側配置種晶34，用以收容結晶原料36及種晶34；加熱坩堝18之發熱體30；及冷卻棒44，具有第3端部44a與第4端部44b，且第3端部44a與坩堝18的第2端部18b抵接或接近地設置，透過奪取第2端部18b的熱以將第2端部18b冷卻。
Description
本發明係有關一種用以製造金屬氧化物單晶之裝置即金屬氧化物單晶的製造裝置、及製造方法。
已知悉一種金屬氧化物單晶的製造裝置(以下，有時記載成「裝置」)。作為一例，在專利文獻1(日本特開2021-134140號公報)記載一種應用了垂直布里奇曼法(VB法)之氧化鎵單結晶(以下，有時記載成「氧化鎵結晶」)的製造裝置。該裝置中，首先，於坩堝的底部收容種晶(氧化鎵結晶)，再於種晶(seed crystal)之上收容結晶原料(例如，氧化鎵的燒結體)。其次，將該坩堝配置於爐內。其次，藉由發熱體對爐內(坩堝)加熱，使結晶原料、及種晶的一部分(成為結晶成長之起點的結晶原料側的部位)熔解。其次，將該熔液冷卻而從種晶的熔融部開始結晶成長，朝向上方使結晶原料熔液固化，藉此使結晶化進行，最終使結晶原料熔液整體結晶化。
專利文獻1中，係構成為使將坩堝從下方支持的坩堝軸作動而可將該坩堝在上下方向移動，並將該坩堝對發熱體的位置相對地降下而使結晶成長。相對地，亦知悉一種應用垂直溫度梯度凝固法(VGF法)的裝置，其取代使坩堝移動，透過使爐內的溫度分布變化而使結晶成長界面移動。又，亦知悉一種應用在水平方向結晶成長的水平布里奇曼法(HB法)或水平溫度梯度凝固法(HGF法)的裝置等。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2021-134140號公報
[發明欲解決之課題]
如同前述，將結晶成長之際使種晶產生結晶成長方向的溫度差(結晶原料側的溫度相對地變高而其相反側的溫度相對地變低之溫度差)，使種晶的一部分(成為結晶成長之起點的結晶原料側的部位)熔解之情事稱為「播種」。
此處，如同專利文獻1所例示之氧化鎵結晶的製造裝置，有關在氧化氣體環境下製造高熔點的金屬氧化物單晶之金屬氧化物單晶的製造裝置中特別會成為問題的課題方面，具有針對播種的確實性之課題。作為一例，氧化鎵的熔點係成為1800℃附近。於是，當欲將爐內設為氧化氣體環境(本案中，指含有像氧等之氧化性的氣體之環境，例如，「氧氣環境」及「大氣環境」係包含於此)，使氧化鎵結晶的原料熔解而結晶化時，在可使用於作出此種溫度環境及氣體環境之用的爐材方面係受限於氧化鋁等之預定的材料。當於此種爐中藉由發熱體將坩堝加熱時，爐內溫度會達到該材料的耐熱限度附近。於是，以對爐不施加負荷之方式，作為一例，專利文獻1中，沿著圓筒型爐的內壁設置藉由保溫材所構成的爐內管。藉此，抑制來自於爐內(例如，供配設發熱體的發熱部之高度區域且成為發熱體的發熱範圍之區域)的熱放出，使爐內的保溫性提升。
然而，依據此構成，因為爐內的保溫性提升而難以使配置在爐內的坩堝周邊產生溫度梯度，種晶的溫度控制變難。其結果，成為在進行播種之際難以使種晶產生結晶成長方向的溫度差(此處為種晶的上下部位間之溫度差)(例如，有時溫度差小到0.5～1.0℃左右)，會產生播種的確實性降低之不良情況。
又，專利文獻1中，作為氧化鎵結晶成長用的坩堝，使用應用在高溫環境及氧化氣體環境之鉑銠合金製的坩堝，並且在將該坩堝從下方支持的坩堝軸的上端部，設置耐熱溫度高且與鉑銠也不會反應之氧化鋯製的支持體(adapter；配接器)。然而，即便是該構成，由於利用熱傳導率低的氧化鋯之保溫效果，形成在進行播種之際變得難以使種晶產生結晶成長方向的溫度差之結果。於是，期望可確實使進行播種之際的種晶產生結晶成長方向(例如，利用VB法和VGF法等為上下方向，利用HB法和HGF法等為水平方向)的溫度差之構成。
[用以解決課題之手段]
本發明係有鑒於上述情事所研創，目的在於，提供一種在金屬氧化物單晶的製造裝置，特別在氧化氣體環境下製造高熔點的金屬氧化物單晶之金屬氧化物單晶的製造裝置中，在進行播種之際，使種晶確實產生結晶成長方向的溫度差(結晶原料側的溫度相對地變高而其相反側的溫度相對地變低之溫度差)，可確實進行播種的金屬氧化物單晶的製造裝置及製造方法。
本發明藉由作為一實施形態的以下記載那樣的解決手段來解決前述課題。
本發明的金屬氧化物單晶的製造裝置之特徵為具備：
坩堝，具有第1端部與第2端部，在前述第1端部側配置結晶原料，在前述第2端部側配置種晶，用以收容前述結晶原料及前述種晶；
發熱體，將前述坩堝加熱；及
冷卻棒，具有第3端部與第4端部，透過前述第3端部以與前述坩堝的前述第2端部抵接或接近的方式設置，奪取前述第2端部的熱以將前述第2端部冷卻。
據此，在將結晶原料與種晶排列於結晶成長方向並收容的坩堝中，透過將冷卻棒與種晶部位(結晶原料側的相反側)所接觸的坩堝部位、即第2端部抵接或接近地設置，可奪取第2端部的熱以將第2端部冷卻，該種晶部位被設定成在進行將種晶的一部分(結晶原料側)熔解的播種之際會成為非熔融部。其結果，可產種晶在結晶原料側的溫度相對地變高而其相反側的溫度相對地變低之溫度差，亦即產生結晶成長方向的溫度差。其結果，成為在種晶的結晶原料側作出熔融部，在其相反側作出非熔融部而可確實進行播種。
又，較佳為，在前述冷卻棒的內部具有供流體流通用之流通路。據此，使流體流通於冷卻棒的內部，可藉由流體奪取坩堝的第2端部的熱以將第2端部冷卻。
又，亦可構成為：前述流通路係由從前述冷卻棒的前述第4端部側朝前述第3端部側供流體流通之往程流路、及從前述冷卻棒的前述第3端部側朝前述第4端部側供流體流通之返程流路所構成，前述往程流路與前述返程流路是在前述冷卻棒的前述第3端部的內部連通。較佳為，於該構成中，前述冷卻棒成為雙層管構造，前述雙層管構造中之內管的內部成為前述往程流路，前述內管與外管之間的間隙成為前述返程流路。據此，被導入冷卻棒的流通路之流體流通內周路、即往程流路而到達冷卻棒的第3端部，從坩堝的第2端部奪取熱，並在該第3端部進入返程流路，流通外周路、即返程流路而排出到冷卻棒外(亦即，爐外)，藉此，可將坩堝的第2端部冷卻。
又，在前述冷卻棒的前述第3端部與前述坩堝的前述第2端部接近而設置的構成中，亦可構成為在前述冷卻棒的前述第3端部具有開口部，從前述冷卻棒的前述第4端部側朝前述第3端部側在前述流通路流通的流體是從前述開口部朝前述坩堝的前述第2端部排出。據此，透過朝坩堝的第2端部吹送的流體碰到第2端部，可奪取第2端部的熱而冷卻。
又，在前述冷卻棒的前述第3端部與前述坩堝的前述第2端部抵接設置的構成中，較佳為構成為前述冷卻棒的前述第3端部與前述坩堝的前述第2端部是面接觸。據此，透過構成為加大冷卻棒相對於冷卻對象、即坩堝的第2端部之接觸面積，以冷卻棒接收更多的熱，可提升冷卻效果。
又，前述冷卻棒較佳為，延伸設置於使前述坩堝移動之坩堝移動部的內部。據此，在應用具備使坩堝移動的移動機構之VB法或HB法等之裝置中，可適當設置冷卻棒。
又，前述坩堝係設有將前述第1端部朝上，且前述第2端部朝下地配置，並且將前述坩堝的前述第2端部從下方支持之坩堝軸，前述冷卻棒較佳為延伸設置於前述坩堝軸的內部。據此，在應用使結晶沿上下方向成長的VB法或VGF法等之裝置中，可適當設置冷卻棒。
又，前述冷卻棒較佳為，以與前述坩堝軸的中心軸一致之方式配置。據此，防止冷卻棒接觸坩堝軸的內壁，可防止因高溫所致之冷卻棒的燒結、變形及裂縫。
又，本發明的金屬氧化物單晶的製造裝置，可適合應用作為在氧化氣體環境下製造金屬氧化物單晶之裝置，又製造屬於高熔點的氧化鎵結晶之裝置。
又，本發明的金屬氧化物單晶的製造方法，係藉由發熱體將收容有種晶及結晶原料的坩堝加熱，使前述種晶產生溫度差以令前述種晶的一部分熔解，並且使前述結晶原料熔解，使已熔解之前述種晶的一部分與前述結晶原料從前述種晶側朝向前述結晶原料側固化而結晶化，其特徵為：透過從前述坩堝的外部使冷卻棒抵接或接近地設置於種晶部位所接觸之坩堝部位，藉由前述冷卻棒奪取前述坩堝部位的熱而使之冷卻，該種晶部位被設定成在使前述種晶產生前述溫度差之際溫度會變最低。
[發明之效果]
依據本發明，使種晶確實地產生結晶成長方向的溫度差(結晶原料側的溫度相對地變高而其相反側的溫度相對地變低之溫度差)，可確實地進行播種。
[用以實施發明的形態]
(第1實施形態)
以下，參照圖面，針對本發明第1實施形態作說明。此外，在所有實施形態的全部圖面中，有對具有同一功能的構件賦予同一符號，省略其重複說明之情況。本發明第1實施形態係可應用在上下方向進行結晶成長的VB法或VGF法等之金屬氧化物單晶的製造裝置10的例子。
圖1及圖2係顯示本實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置10的例子之垂直剖面圖。圖1A及圖1B係顯示應用利用電阻加熱的發熱體30作為發熱體30之例子。圖2係顯示應用利用感應加熱的發熱體30作為發熱體30之例子。以下，作為一例，將金屬氧化物設為氧化鎵(Ga
2O
3)，依據圖1A說明本實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置10的基本構成。
如圖1A所示，本實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置10(氧化鎵結晶的製造裝置10)具備有：用以收容結晶原料36及種晶34的坩堝18；用以收容坩堝18的爐14；將坩堝18從下方支持並使坩堝18移動的坩堝軸16；包圍坩堝18及坩堝軸16的爐心管26；包圍爐心管26的爐內管28；以及以在爐心管26與爐內管28之間的空間配置有發熱部30a之方式設置並將坩堝18加熱的發熱體30。再者，本裝置10具備有將坩堝18的下端部18b冷卻之冷卻棒44。
爐14係設在基體12，、形成筒狀且上部被封閉著。爐14係由氧化鋁等之耐熱材所構成，各自具有固有的大小(高度、外徑及內徑)的環狀構件14a呈嵌套狀組合，且上下疊層形成筒狀，並且在內部形成有空間(各環狀構件14a間的交界未圖示)。此外，該環狀構件14a係透過由從中心分割成放射狀的分割片接合而成，各自被實現固有的大小。爐14內係形成為具有相對大的內徑空間的結晶成長部15a，相對小的內徑空間即凹部15b係連通於該結晶成長部15a的底面的中央部。
又，坩堝軸16係以與爐14的中心軸一致之方式貫通基體12，並且經過凹部15b而在上下方向延伸設置到結晶成長部15a的中央高度附近。坩堝軸16係構成為藉由驅動機構(未圖示)而可在上下方向移動且軸可旋轉。進行結晶成長之際係透過在坩堝軸16上配置坩堝18，使坩堝軸16作動，可使該坩堝18在爐14內上下移動、使軸旋轉。亦即，本實施形態中，坩堝軸16具有兩種功能，即支持坩堝18的功能及使坩堝18移動的功能。本案請求項的「將前述坩堝的前述第2端部從下方支持之坩堝軸」及「使前述坩堝移動的坩堝移動部」在本實施形態中均相當於坩堝軸16。另一方面，在應用VGF法的裝置10中，坩堝軸16未必需要具有使坩堝18移動的功能，至少具有支持坩堝18的功能即可。又，坩堝軸16構成為可從凹部15b的底部取出到爐14外。因此，在坩堝18被取放於爐14內外之際，連同坩堝軸16一起取放。
又，作為本實施形態的氧化鎵結晶成長用坩堝18，適合應用鉑系合金製的坩堝，例如，鉑銠合金製的坩堝18(例如，Rh含量為10～30wt％)或鉑銥合金製的坩堝18(例如，Ir含量為20～30wt％)等。本實施形態的坩堝軸16係以氧化鋁等之耐熱材構成軸狀，再於其上設置有耐熱溫度更高(例如，2000℃左右)且在高溫下與構成坩堝18的鉑銠合金等也不會反應之由氧化鋯所成的支持體16a(配接器16a)。據此，可將坩堝18更穩定地配置。其中，支持體16a(配接器16a)係任意的構成。又，支持體16a(配接器16a)係作為坩堝軸16的一部分而被包含於坩堝軸16的概念之構成。
又，用以收容結晶原料36及種晶34的坩堝18，如圖3A所示，係形成為由一端封閉筒狀的小徑部38、兩端開口筒狀的大徑部42、及在小徑部38與大徑部42之間從小徑部38朝大徑部42擴徑並延伸的擴徑部40所成的漏斗狀。其中，坩堝18的形狀未受此所限定。在其他例子方面，如圖3B所示，亦可僅被形成為一端封閉筒狀。坩堝18係以開口的一端作為上端部18a且封閉的另一端作為下端部18b(圖3A中，使大徑部42側朝上且小徑部38側朝下)，配置在坩堝軸16(支持體16a)上。此外，坩堝軸16(支持體16a)的形狀亦配合坩堝18的形狀而適當設定即可。
又，在中空的坩堝軸16的內部，延伸設置有將坩堝18的下端部18b冷卻的冷卻棒44。冷卻棒44之詳細如後述。又，在坩堝軸16的內壁與冷卻棒44之間的間隙，設有測量坩堝18的預定部位的溫度之熱電偶20(於圖10，以符號20表示熱電偶20的一部分、即測溫部)。熱電偶20的數量和測溫部的設置場所未受限定。
又，設置有將基體12貫通並在凹部15b開口，將爐14的內外連通的吸氣管22。又，以與爐14的中心軸一致之方式設置有貫通爐14的上部，且將爐14的內外連通的排氣管24。爐14內通常藉由吸氣管22及排氣管24構成為形成大氣環境，但亦可例如調整源自於吸氣管22之大氣的流入量等以調整爐14內的氣體環境(例如，氧濃度)。又，亦可從吸氣管22導入大氣以外之預定的氣體(例如，氧)而將爐14內調整成預定的氣體環境(例如，氧氣環境)。此外，吸氣管22係設於爐14中之下部側，排氣管24只要設在爐14中的上部側即可，吸氣管22及排氣管24的位置未受限定。
又，爐心管26係沿著凹部15b的內壁，從該凹部15b的底部延伸設置到結晶成長部15a的上部。又，爐心管26的上部係被頂板26a覆蓋，爐心管26係包圍坩堝18及坩堝軸16的側方及上方(其中，排氣管24的下端部貫通頂板26a，連通至爐心管26內)。依據爐心管26，控制坩堝18周邊的熱之流動，於結晶成長時，可在坩堝18周邊作出所要的溫度梯度條件。
又，爐內管28係沿著結晶成長部15a的內壁，從結晶成長部15a的底部延伸設置到上部。爐內管28係包圍配置在結晶成長部15a之發熱體30的發熱部30a的側方。依據爐內管28，抑制源自於發熱體30的熱之流動，可防止因高溫所致之爐14(環狀構件14a)的燒結、變形及裂縫。因此，爐內管28較佳為由熱傳導率低的氧化鋯等所構成。此外，爐內管28係被環狀的支持板28a所支持。
又，發熱體30係設置成發熱部30a被配置在結晶成長部15a中之爐心管26與爐內管28之間的空間。圖1A及圖1B所示之發熱體30係利用電阻加熱的發熱體30，且為藉由通電而發熱。在圖1A所示之例子中，發熱部30a在結晶成長部15a沿上下方向延伸設置，且連結於發熱部30a的導電部30b照原樣沿上下方向延伸設置並貫通爐14的上部，藉由爐14連接於外部電源(未圖示)(圖4、圖5亦相同)。又，在圖1B所示之例子中，發熱部30a在結晶成長部15a沿上下方向延伸設置，且連結於發熱部30a的導電部30b在水平方向彎折並貫通爐14的側部，藉由爐14連接於外部電源(未圖示)。如此，藉由在圖1A及圖1B任一例中，發熱部30a均在上下方向延伸設置，成為在坩堝18的周邊可作出上方的溫度變高而下方的溫度變低那樣的上下方向的溫度梯度條件。此外，在圖1A及圖1B中雖無法視覺辨認，但發熱部30a的前端部係形成U字狀，發熱部30a及導電部30b係成為一對並延伸設置。
又，圖1A及圖1B中顯示二個發熱體30，但發熱體30的數量未受限定。較佳為，發熱體30係將坩堝18的周圍以夾住爐心管26之方式圍成圓形且以均等間隔配設複數個。利用電阻加熱的發熱體30，例如由二矽化鉬(MoSi
2)等所構成。
另一方面，圖2所示之發熱體30係利用感應加熱的發熱體30，在連接到交流電源的線圈32流通預定的頻率之電流，使配置在線圈32中的發熱體30發熱。在圖2所示之例子中，線圈32設在爐14外(爐14的周圍)。又，發熱體30是在結晶成長部15a以包夾爐心管26將坩堝軸16的上部、及坩堝18的側方及上方包圍之方式設置(其中，排氣管24的下端部貫通發熱體30，再貫通爐心管26的頂板26a而連通到爐心管26內)。利用感應加熱的發熱體30，例如由鉑系合金，更詳言之，由鉑銠合金(例如，Rh含量為10～30wt％)等所構成。在這情況，較佳為發熱體30的表背全面被塗布氧化鋯等。據此，可防止因高溫使發熱體30的銠氧化分解。
對於按以上方式構成的本實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置10(氧化鎵結晶的製造裝置10)，例如，能以如下方式應用VB法來製造氧化鎵結晶。
首先，在坩堝18的底部收容種晶34(例如，氧化鎵結晶)，再於種晶34之上收容結晶原料36(例如，氧化鎵的燒結體)，在坩堝18的下端部18b側配置種晶34，在上端部18a側配置結晶原料36。藉此，種晶34及結晶原料36，係以與結晶成長方向(VB法中，從下方朝向上方的方向)相同排列方向且在結晶成長方向的起點側配置種晶34，在終點側配置結晶原料36之方式收容於坩堝18。其結果，成為能以種晶34的熔融部34A為起點，使已熔解的結晶原料36從下方朝上方結晶成長。本案請求項的「第1端部」在本實施形態中相當於上端部18a。又，本案請求項的「第2端部」在本實施形態中相當於下端部18b。
其中，此處所說的在坩堝18的下端部18b側配置種晶34，在上端部18a側配置結晶原料36，是指在種晶34與結晶原料36之相對的排列關係，在下端部18b側配置種晶34，在上端部18a側配置結晶原料36。因此，例如，如圖3B所示，結晶原料36亦可未必充填到上端部18a或其附近，又，種晶34與結晶原料36亦可未必完全分離成上下二層。
此外，依據本實施形態的漏斗狀的坩堝18，如圖3A所示，透過在小徑部38內收容種晶34，可將種晶34以沿結晶成長方向伸長的姿勢且穩定的姿勢收容於坩堝18。
其次，在爐14內的坩堝軸16上配置坩堝18，藉由發熱體30對爐14內(坩堝18)加熱。藉由調整坩堝18的上下位置等而進行使種晶34產生溫度差並使種晶34的一部分(成為結晶成長之起點的結晶原料36側的部位)熔解的播種，並將坩堝18周邊加熱到約1800℃左右使結晶原料36熔解。又，在坩堝18的周邊作出適合於結晶成長之溫度梯度條件。其次，使坩堝軸16作動讓坩堝18慢慢下降，以種晶34的熔融部34A為起點，將已熔解的結晶原料36從下側冷卻使之固化，使結晶朝上方逐漸成長。藉此，可製造氧化鎵結晶。
接著，針對本發明具特徵構成的冷卻棒44作說明。圖4A係將圖1A所示之冷卻棒44放大的放大圖。又，圖4B-圖4D、及圖5係顯示冷卻棒44的其他例子。又，圖6係說明利用冷卻棒44的作用效果之說明圖。任一圖均為顯示冷卻棒44及其周邊構成之垂直剖面圖，但為了易於視覺辨認冷卻棒44之構成，視需要將一部分的周邊構成省略顯示。
本實施形態的冷卻棒44，作為一例，如圖1A及其放大的圖4A所示，其一端(此處為上端部44a)係與坩堝18的下端部18b接近地設置。又，本實施形態的冷卻棒44，在其他例子方面，如圖4B所示，其一端(此處為上端部44a)係與坩堝18的下端部18b抵接地設置。
依據冷卻棒44，透過將冷卻棒44抵接(圖4B)或接近地(圖4A)設置於坩堝18的下端部18b，可奪取坩堝18的下端部18b的熱以將下端部18b冷卻。因此，可將接觸於坩堝18的下端部18b的種晶34部位(種晶34的下部)冷卻，使種晶34產生下部側的溫度相對地變低而上部側的溫度相對地變高之溫度差，亦即結晶成長方向的溫度差。由此可知，此處所說的冷卻棒44的上端部44a與坩堝18的下端部18b接近地設置，是指以冷卻棒44可接收坩堝18的下端部18b的熱之程度的方式將冷卻棒44的上端部44a配置在坩堝18的下端部18b的附近。
具體言之，作為一例，後述的實施例中，可使種晶34的上下方向產生6.6℃左右(在圖4A的構成為6.40℃，在圖4B的構成為6.80℃)的溫度差。又，當使2.0L/min的空氣流通於設在冷卻棒44的內部之流通路46時，可產生9.5℃左右(在圖4A的構成為9.25℃，在圖4B的構成為9.80℃)的溫度差(冷卻棒44之詳細將敘述如後)。再者，即便在使坩堝18的高度位置上升而讓種晶34的收容部亦即小徑部38位在上下方向的溫度梯度變極小的區域之情況，亦可使種晶34的上下方向產生2.6℃左右(在圖4A的構成為2.65℃，在圖4B的構成為2.45℃)的溫度差。又，當使2.0L/min的空氣流通於設在冷卻棒44的內部之流通路46時，可產生3.7℃左右(在圖4A的構成為3.50℃，在圖4B的構成為3.80℃)的溫度差。
另一方面，在未設置冷卻棒44之習知的構成中，依據發明者的測定，種晶34的上下方向的溫度差為例如小到0.5～1.0℃左右。由此知知悉依據冷卻棒44，可使種晶34確實地產生結晶成長方向的溫度差。其結果，如圖6所示，使種晶34的一部分熔解，在種晶34的結晶原料36側(結晶原料熔液36A側)作出熔融部34A，在其相反側作出非熔融部34B而可確實進行播種。進一步使結晶原料36熔解以作成結晶原料熔液36A，接著能以種晶34的熔融部34A為起點使結晶原料熔液36A成長為結晶。
冷卻棒44乃係具有一端(此處為上端部44a)及另一端(此處為下端部44b)的兩端部之延設構件。本實施形態中，如圖4A及圖4B所示，雖整體形成一根軸狀，但未受此所限定，亦可在中途彎曲或彎折。又，本實施形態中，雖沿著結晶成長方向延伸設置，但未受此所限定，亦可相對於結晶成長方向取任意的角度。本案請求項的「第3端部」在本實施形態中相當於上端部44a。又，本案請求項的「第4端部」在本實施形態中相當於下端部44b。
冷卻棒44的材料未受限定。作為一例，可使用氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂等之陶瓷材料，且，可使用鉑系合金(例如，鉑銠合金、鉑銥合金等)等之金屬材料等。因為是作為具備冷卻功能的構件而設置，所以可說是由具有預定的熱傳導率之材料構成即可。其中，冷卻棒44的內部構成(例如，實心、中空等)，又，只要因應於爐14內的氣體環境、起因於屬製造對象的金屬氧化物的熔點之爐14內的溫度環境等來選擇適當的材料即可。
冷卻棒44的內部構成未受限定。如圖4C所示，可構成為實心，如圖4D所示，亦可構成為中空。或者，亦可由實心部與中空部所構成(未圖示)。本實施形態中，如圖4A及圖4B所示，在冷卻棒44的內部設有流體流通用之流通路46。
依據流通路46，使流體流通於冷卻棒44的上端部44a，藉由流體奪取坩堝18的下端部18b的熱以將下端部18b冷卻，並使已收到熱的流體任意流通，使熱從下端部18b周邊適當地散逸，藉此，可發揮更優異的冷卻效果。
作為流通路46的構成例，如圖4A及圖4B所示，本實施形態的冷卻棒44係成為雙層管構造。更詳言之，雙層管構造中之內管48的內部成為從冷卻棒44的下端部44b側朝向上端部44a側而供流體流通之往程流路46a。又，雙層管構造中之內管48與外管50之間的間隙成為從冷卻棒44的上端部44a側朝向下端部44b側而供流體流通之返程流路46b。再者，往程流路46a與返程流路46b成為在冷卻棒44的上端部44a的內部連通之構成。藉此，被導入到冷卻棒44的流通路46之流體係在內周路、即往程流路46a流通而到達冷卻棒44的上端部44a，從坩堝18的下端部18b奪取熱，並且在該上端部44a進入返程流路46b，再流通於外周路、即返程流路46b而被排出於冷卻棒44外(亦即，爐14外)(參照虛線箭頭記號)。
依據此構成，透過使流體在冷卻棒44內往復，將接收到熱的流體朝爐14外排出，抑制對爐14內的溫度環境或氣體環境之影響，可確實獲得冷卻對象、即坩堝18的下端部18b之冷卻效果。又，透過將往程流路46a作為內周路而與外部環境(亦即，爐14內)隔離地設置，可防止在往程流路46a流通的流體到達冷卻棒44的上端部44a之前接收爐14內的熱之情況。因此，使流體對坩堝18的下端部18b穩定地作用，可提升冷卻效果。
又，作為流通路46的其他構成例，如圖5所示，裝置10亦可構成為在冷卻棒44的上端部44a設有開口部44c，從下端部44b側朝上端部44a側流通於流通路46的流體，從開口部44c朝坩堝18的下端部18b排出(參照虛線箭頭記號)。
依據此構成，因為流體被導入爐14內，所以產生有必要適當地控制爐14內的溫度環境或氣體環境，透過將流體直接朝坩堝18的下端部18b碰觸，可提升冷卻效果。在這情況，作為一例，透過將與爐14內的氣體同樣的氣體(例如，氧濃度相等的氣體)作為流體使用，可減少對爐14內環境之影響。
此處，作為一例，亦可構成為將圖4D所示之中空管照原樣作為冷卻棒44使用，使流體在管內流通，並使流體從開口的上端部44a排出。據此，可簡易地實現具備在上端部44a具有開口部44c之流通路46的冷卻棒44。另一方面，作為其他例子，如圖5所示，冷卻棒44構成為在大徑的中空管內設有小徑的中空管之雙層管構造，亦可構成為使流體流通於小徑的中空管內並使流體從開口的上端部44a排出。據此，透過將流通路46作為內周路46c而與外部環境(亦即，爐14內)隔離地設置，可防止在內周路46c流通的流體在到達冷卻棒44的上端部44a之前接收爐14內的熱之情況。因此，使流體穩定地對坩堝18的下端部18b作用，可提升冷卻效果。
在流通路46流通的流體未受限定，可為氣體也可為液體，因為會在高溫的爐14內流通，所以氣體比起可能蒸發的液體還適合。氣體的種類亦未受限定，亦可使設置有裝置10之室內的空氣(亦即，大氣)原樣地流通，亦可使大氣以外的預定的氣體流通。氣體的流量(流速)亦未受限定，作為一例，在後述的實施例中，能以1.0L/min對種晶34產生預定的溫度差。
又，如圖4B所示，較佳為，在冷卻棒44的上端部44a抵接設置於坩堝18的下端部18b的構成中，以冷卻棒44的上端部44a與坩堝18的下端部18b面接觸之方式，冷卻棒44被加工(視需要使坩堝18亦被加工)而形成。據此，透過構成為加大冷卻棒44對冷卻對象、即坩堝18的下端部18b之接觸面積，以冷卻棒44接收更多的熱，可提升冷卻效果。
又，如圖1A所示，本實施形態的冷卻棒44設於中空的坩堝軸16的內部。據此，透過將冷卻棒44與外部環境(亦即，爐14內)隔離地設置，可防止冷卻棒44收到爐14內(結晶成長部15a或凹部15b)的熱之情況。
此時，冷卻棒44較佳為以與坩堝軸16的中心軸一致之方式配置。據此，防止冷卻棒44與坩堝軸16的內壁接觸，防止因高溫所致之冷卻棒44的燒結、變形及裂縫。又，透過坩堝18的中心軸與冷卻棒44的中心軸一致，可從坩堝18的下端部18b的中央奪取熱，將坩堝18的下端部18b整體均等且穩定地冷卻。
作為一例，本實施形態中，如圖1A所示，透過在坩堝軸16的內部設置將冷卻棒44固定在其中心的導引構件52(例如，導引環)，以實現坩堝18的中心軸與冷卻棒44的中心軸一致的構成。導引構件52的材料未受限定。作為一例，可使用氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂等之陶瓷材料，且，可使用鉑、鉑系合金(例如，鉑銠合金、鉑銥合金等)等之金屬材料等。又，導引構件52的數量、位置等亦未受限定。
此外，亦可冷卻棒44的一部分或全部被設置於坩堝軸16的外部。此時，例如，在坩堝軸16的外部，係藉由冷卻棒44的周圍被保溫材覆蓋的構成等而與外部環境(亦即，爐14內)隔離即可。
(第2實施形態)
接著，針對本發明第2實施形態作說明。本實施形態乃係可應用使水平方向結晶成長的HB法或HGF法等之金屬氧化物單晶的製造裝置10的例子。由於裝置10的基本構成係應用公知的HB爐或HGF爐等，故省略說明。此處針對本發明具特徵的冷卻棒44作說明。
圖7A顯示本實施形態的冷卻棒44。又，圖7B及圖7C顯示冷卻棒44的其他例子。又，圖8A、圖8B及圖8C係說明冷卻棒44的配置例之說明圖。又，圖9係說明冷卻棒44的作用效果之說明圖。任一圖均為顯示冷卻棒44及其周邊構成之垂直剖面圖，但為了易於視覺辨認冷卻棒44的構成，視需要將一部分的周邊構成省略來顯示。
如圖7A所示，本實施形態的坩堝18乃係應用於在水平方向進行結晶成長的爐14之船(boat)型的坩堝18。本案請求項的「第1端部」在本實施形態中相當於側壁的一端部18c。又，本案請求項的「第2端部」在本實施形態中相當於側壁的一端部18c的相反側、即側壁的另一端部18d。關於本實施形態的坩堝18，在側壁的一端部18c側配置結晶原料36，側壁的另一端部18d側配置種晶34而收容結晶原料36及種晶34。藉此，種晶34及結晶原料36係以與結晶成長方向(水平方向)相同排列方向收容於坩堝18。透過該坩堝18以預定的朝向配置在爐14內而在結晶成長方向的起點側配置種晶34，在終點側配置結晶原料36。
本實施形態的冷卻棒44，如圖7A所示，乃係具有相當於本案請求項的第3端部之一端部44d及相當於本案請求項的第4端部之另一端部44e的兩端部之延設構件。本實施形態的冷卻棒44，作為一例，一端部44d係與坩堝18的另一端部18d接近地設置。又，本實施形態的冷卻棒44，在其他例子方面，如圖7B所示，一端部44d係與坩堝18的另一端部18d抵接地設置。
如圖7A及圖7B所示，本實施形態為，與圖4A所示之第1實施形態具有同樣的構造之冷卻棒44以傾斜90°的狀態，如上述，與坩堝18的另一端部18d接近或抵接地設置。依據冷卻棒44，奪取種晶34部位(結晶原料36側的相反側)所接觸的坩堝18部位、即另一端部18d的熱，可將另一端部18d冷卻，該種晶34部位被設定成在進行將種晶34的一部分(結晶原料36側)熔解的播種之際會成為非熔融部34B。因此，如圖9所示，在應用本實施形態的沿水平方向進行結晶成長的結晶成長方法之裝置10中，藉由冷卻棒44產生結晶成長方向的溫度差，於種晶34的結晶原料36側(結晶原料熔液36A側)作出熔融部34A，在其相反側作出非熔融部34B而可確實進行播種。進一步使結晶原料36熔解以作成結晶原料熔液36A，接著能以種晶34的熔融部34A為起點使結晶原料熔液36A成長為結晶。
其中，冷卻棒44未必需要沿著結晶成長方向延伸設置，作為一例，如圖8A所示，亦可相對於結晶成長方向取任意的角度來設置。
本實施形態的冷卻棒44的構造係與第1實施形態同樣，因而省略詳細的說明。作為一例，亦可在其內部設有流體流通用之流通路46。流通路46係如圖7A及圖7B所示，設有往程流路46a與返程流路46b，亦可構成為與圖4A及圖4B同樣的構成。或者，流通路46係如圖7C所示，在一端部44d設有開口部44c，亦可構成為與圖5同樣。
又，在應用本實施形態的沿水平方向結晶成長的結晶成長方法之裝置10中，未如同第1實施形態在坩堝18的下方設置沿上下方向延伸設置的坩堝軸16。另一方面，就本實施形態而言，在應用HB法等的裝置10中，如圖8B及圖8C所示，設有使坩堝18在水平方向移動之坩堝移動部17。如圖8B所示，冷卻棒44亦可其一部分或全部被設在坩堝移動部17的外部，如圖8C所示，亦可設在坩堝移動部17的內部。
具備以上那種冷卻棒44的第1及第2實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置10，特別適合應用在氧化氣體環境下製造高熔點的金屬氧化物單晶之裝置10。例如，在真空環境或氬等之非活性氣體環境中，構成超過2000℃的高溫爐也比較容易，但在氧化氣體環境下具有高熔點且穩定的材料係受限。因此，在氧化氣體環境的高溫爐中，作為一例，在爐14內設置爐內管28以使爐14內的保溫性提升，或在坩堝軸16的上部設置支持體16a以保護坩堝18。然而，藉此構成難以使爐14內的坩堝18周邊產升溫度梯度，種晶34的溫度控制變難。對此，依據冷卻棒44，成為使種晶34確實產生結晶成長方向的溫度差，可確實進行播種。由此可見，第1及第2實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置10，作為一例，可適合應用作為爐14內在氧化氣體環境下被加熱到1800℃以上之氧化鎵結晶的製造裝置10等。
(金屬氧化物單晶的製造方法)
又，本實施形態的金屬氧化物單晶的製造方法，係藉由發熱體將收容有種晶及結晶原料的坩堝加熱，使前述種晶產生溫度差以令前述種晶的一部分熔解，並且使前述結晶原料熔解，使已熔解之前述種晶的一部分與前述結晶原料從前述種晶側朝向前述結晶原料側固化而結晶化，其特徵為：透過從前述坩堝的外部使冷卻棒抵接或接近地設置於種晶部位所接觸之坩堝部位，藉由前述冷卻棒奪取前述坩堝部位的熱而使之冷卻，該種晶部位被設定成在使前述種晶產生前述溫度差之際溫度會變最低。
本實施形態的金屬氧化物單晶的製造方法，作為一例，可例示使用第1及第2實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置10來製造金屬氧化物單晶之方法。
[實施例]
使用在圖1A所示之基本構成應用了圖4A所示之冷卻棒44或圖4B所示之冷卻棒44的金屬氧化物單晶的製造裝置10，在氧化氣體環境下的爐14內，對將氧化鎵(β-Ga
2O
3)結晶作為種晶34收容的坩堝18加熱，並藉由冷卻棒44將坩堝18的下端部18b冷卻，利用熱電偶20測量坩堝18的預定部位之溫度。以下，有將應用圖4A所示的冷卻棒44(冷卻棒44與坩堝18接近地設置的構成)之裝置10記載成「接近型裝置」之情況。又，有將應用圖4B所示的冷卻棒44(冷卻棒44與坩堝18抵接地設置的構成)之裝置10記載成「抵接型裝置」之情況。將接近型裝置中之坩堝18的下端部18b與冷卻棒44的上端部44a之間隔設定為4mm。如圖10所示，坩堝18為使用大徑部42的剖面直徑為4吋大小者，將β-Ga
2O
3結晶作為種晶34充填到小徑部38的上端部38a為止。又，將熱電偶20的測溫部配置在坩堝18的小徑部38的上端部38a的高度位置(測溫點1)，與距離測溫點1約40mm下方的高度位置(測溫點2)(測溫點1與測溫點2之間隔L1係40mm)。
(實施例1)
在使坩堝18位在小徑部38的上端部38a與發熱體30的發熱部30a的前端部大致一致的高度位置之狀態(圖10所示之狀態)下，加熱該坩堝18並藉由冷卻棒44將坩堝18的下端部18b冷卻，藉由熱電偶20測量溫度。結果顯示於表1。
[表1]
| 抵接型 裝置 | 空氣的流量[L/min] | 接近型 裝置 | 空氣的流量[L/min] | ||||
| 0.0 | 1.0 | 2.0 | 0.0 | 1.0 | 2.0 | ||
| 測溫點1 | 7.80 | 6.20 | 2.05 | 測溫點1 | 7.40 | 5.60 | 1.95 |
| 測溫點2 | 1.00 | -0.85 | -7.75 | 測溫點2 | 1.00 | -1.30 | -7.30 |
| 溫度差 | 6.80 | 7.05 | 9.80 | 溫度差 | 6.40 | 6.90 | 9.25 |
表1所示之溫度[℃]係以將在未使空氣流通於冷卻棒44內的流通路46時(流量：0.0L/min)的測溫點2的溫度換算為1.00℃的相對值(以下，表2及表3亦相同)來表示。如表1所示，依據冷卻棒44，在未使空氣流通冷卻棒44內的流通路46的狀態(流量：0.0L/min)下，將β-Ga
2O
3結晶作為種晶34收容的小徑部38的上部(測溫點1)與下部(測溫點2)之間，在接近型裝置可產生6.40℃的溫度差，而在抵接型裝置可產生6.80℃的溫度差。此乃實質地呈現利用構成為一端封閉的筒狀之中空的冷卻棒44的冷卻效果。
又，當使空氣流通於冷卻棒44內的流通路46時，在接近型裝置及抵接型裝置任一者中均可使小徑部38的上部(測溫點1)與下部(測溫點2)之間的溫度差產生更大。空氣的流量越多者則溫度差越大，以2.0L/min的流量而言，在接近型裝置可產生9.25℃，而在抵接型裝置可產生9.80℃之大的溫度差。當使空氣流通於冷卻棒44內的流通路46時，不僅小徑部38的下部的溫度比預定的程度還降低，連上部的溫度也比預定的程度還降低。然而，上部的溫度之降低受到抑制，透過使下部的溫度大幅降低，能更加大上部與下部的溫度差。另外，就冷卻棒44與坩堝18抵接的裝置10(抵接型裝置)和冷卻棒44與坩堝18接近的裝置10(接近型裝置)而言，抵接型裝置的溫度差較大。
(實施例2)
在使坩堝18位在從實施例1的高度位置上升35mm的高度位置之狀態下，加熱該坩堝18並藉由冷卻棒44將坩堝18的下端部18b冷卻，藉由熱電偶20測量溫度。結果顯示於表2。
[表2]
| 抵接型 裝置 | 空氣的流量[L/min] | 接近型 裝置 | 空氣的流量[L/min] | ||||
| 0.0 | 1.0 | 2.0 | 0.0 | 1.0 | 2.0 | ||
| 測溫點1 | 5.00 | 3.45 | -0.15 | 測溫點1 | 5.15 | 3.65 | 0.40 |
| 測溫點2 | 1.00 | -1.15 | -6.55 | 測溫點2 | 1.00 | -0.75 | -5.60 |
| 溫度差 | 4.00 | 4.60 | 6.40 | 溫度差 | 4.15 | 4.40 | 6.00 |
關於爐14內，越是朝向結晶成長部15a的上部，上下方向的溫度梯度隨著侵入發熱體30的成為發熱範圍之區域而變小。伴隨地，成為亦難以產生種晶34的上下方向的溫度差之環境。因此，在將坩堝18的高度位置設為高於實施例1的實施例2中，如表2所示，在將β-Ga
2O
3結晶作為種晶34收容的小徑部38的上部(測溫點1)與下部(測溫點2)之間的溫度差，整體上比實施例1小。然而，依據冷卻棒44，在未使空氣流通於冷卻棒44內的流通路46的狀態(流量：0.0L/min)下，在接近型裝置可產生4.15℃，而在抵接型裝置可產生4.00℃的溫度差。又，當使空氣流通於冷卻棒44內的流通路46時，在接近型裝置及抵接型裝置任一者中均能使溫度差更加大。與實施例1同樣地，空氣的流量越多者則溫度差變越大。又，與實施例1同樣地，另外，就冷卻棒44與坩堝18抵接的裝置10(抵接型裝置)和冷卻棒44與坩堝18接近的裝置10(接近型裝置)而言，在使空氣流通的狀態下，抵接型裝置的溫度差較大。
(實施例3)
在使坩堝18位在從實施例2的高度位置再上升35mm的高度位置之狀態下，加熱該坩堝18並藉由冷卻棒44將坩堝18的下端部18b冷卻，藉由熱電偶20測量溫度。結果顯示於表3。
[表3]
| 抵接型 裝置 | 空氣的流量[L/min] | 接近型 裝置 | 空氣的流量[L/min] | ||||
| 0.0 | 1.0 | 2.0 | 0.0 | 1.0 | 2.0 | ||
| 測溫點1 | 3.45 | 2.30 | -0.85 | 測溫點1 | 3.65 | 2.10 | -0.70 |
| 測溫點2 | 1.00 | -0.65 | -4.65 | 測溫點2 | 1.00 | -0.45 | -4.20 |
| 溫度差 | 2.45 | 2.95 | 3.80 | 溫度差 | 2.65 | 2.55 | 3.50 |
實施例3中，坩堝18的高度位置比實施例2更高35mm，成為更難以產生種晶34的上下方向的溫度差之環境。因此，實施例3中，如表3所示，在將β-Ga
2O
3結晶作為種晶34收容的小徑部38的上部(測溫點1)與下部(測溫點2)之間的溫度差，整體上比實施例1及實施例2更小。然而，依據冷卻棒44，在未使空氣流通於冷卻棒44內的流通路46之狀態(流量：0.0L/min)下，在接近型裝置可產生2.65℃，而在抵接型裝置可產生2.45℃的溫度差。又，當使空氣流通於冷卻棒44內的流通路46時，在抵接型裝置中以1.0L/min以上的流量，而在接近型裝置中以2.0L/min以上的流量，能使溫度差更加大。又，與實施例1及實施例2同樣地，空氣的流量越多則溫度差越大。就冷卻棒44與坩堝18抵接的裝置10(抵接型裝置)和冷卻棒44與坩堝18接近的裝置10(接近型裝置)而言，在使空氣流通的狀態下，抵接型裝置的溫度差較大。
10:金屬氧化物單晶的製造裝置
12:基體
14:爐
14a:環狀構件
15a:結晶成長部
15b:凹部
16:坩堝軸
16a:支持體
17:坩堝移動部
18:坩堝
18a:上端部
18b:下端部
18c:一端部
18d:另一端部
20:熱電偶
22:吸氣管
24:排氣管
26:爐心管
26a:頂板
28:爐內管
28a:支持板
30:發熱體
30a:發熱部
30b:導電部
32:線圈
34:種晶
34A:熔融部
34B:非熔融部
36:結晶原料
36A:結晶原料熔液
38:小徑部
38a:上端部
40:擴徑部
42:大徑部
44冷卻棒
44a:上端部
44b:下端部
44d:一端部
44e:另一端部
44c:開口部
46:流通路
46a:往程流路
46b:返程流路
46c:內周路
48:內管
50:外管
52:導引構件
圖1A及圖1B係顯示本發明第1實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置之例子的概略圖(垂直剖面圖)，顯示發熱體是應用利用電阻加熱的發熱體之例子。
圖2係顯示本發明第1實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置之例子的概略圖(垂直剖面圖)，顯示發熱體是應用利用感應加熱的發熱體之例子。
圖3A係將圖1A所示之金屬氧化物單晶的製造裝置中之坩堝放大的放大圖。圖3B係顯示圖3A所示之坩堝的其他例子的概略圖(垂直剖面圖)。
圖4A係將圖1A所示之金屬氧化物單晶的製造裝置中之冷卻棒放大的放大圖。圖4B、圖4C及圖4D係顯示圖4A所示之冷卻棒的其他例子的概略圖(垂直剖面圖)。
圖5係顯示圖4A所示的冷卻棒的其他例子之概略圖(垂直剖面圖)。
圖6係針對本發明第1實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置中之冷卻棒的作用效果作說明之說明圖。
圖7A係顯示本發明第2實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置中之冷卻棒的例子之概略圖(垂直剖面圖)。圖7B及圖7C係顯示圖7A所示的冷卻棒的其他例子之概略圖(垂直剖面圖)。
圖8A、圖8B及圖8C係顯示圖7A所示的冷卻棒之配置例的說明圖。
圖9係針對本發明第2實施形態的金屬氧化物單晶的製造裝置中之冷卻棒的作用效果作說明之說明圖。
圖10係針對實施例1的方法作說明之說明圖。
10:金屬氧化物單晶的製造裝置
12:基體
14:爐
14a:環狀構件
15a:結晶成長部
15b:凹部
16:坩堝軸
16a:支持體
18:坩堝
18a:上端部(第1端部)
18b:下端部(第2端部)
22:吸氣管
24:排氣管
26:爐心管
26a:頂板
28:爐內管
28a:支持板
30:發熱體
30a:發熱部
30b:導電部
34:種晶
36:結晶原料
44:冷卻棒
44a:上端部(第3端部)
44b:下端部(第4端部)
46:流通路
46a:往程流路
46b:返程流路
48:內管
50:外管
52:導引構件
Claims (13)
- 一種金屬氧化物單晶的製造裝置，其特徵為具備： 坩堝，具有第1端部與第2端部，在前述第1端部側配置結晶原料，在前述第2端部側配置種晶，用以收容前述結晶原料及前述種晶； 發熱體，將前述坩堝加熱；及 冷卻棒，具有第3端部與第4端部，透過前述第3端部係與前述坩堝的前述第2端部抵接或接近而設置，奪取前述第2端部的熱以將前述第2端部冷卻。
- 如請求項1之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 在前述冷卻棒的內部具有流通流體用之流通路。
- 如請求項2之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 前述流通路係由從前述冷卻棒的前述第4端部側朝前述第3端部側供流體流通之往程流路、及從前述冷卻棒的前述第3端部側朝前述第4端部側供流體流通之返程流路所構成， 前述往程流路與前述返程流路是在前述冷卻棒的前述第3端部的內部連通。
- 如請求項3之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 前述冷卻棒係成為雙層管構造，前述雙層管構造中之內管的內部成為前述往程流路，前述內管與外管之間的間隙成為前述返程流路。
- 如請求項2之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 在前述冷卻棒的前述第3端部與前述坩堝的前述第2端部接近而設置的構成中， 在前述冷卻棒的前述第3端部具有開口部， 從前述冷卻棒的前述第4端部側朝前述第3端部側流通於前述流通路之流體是從前述開口部朝前述坩堝的前述第2端部排出。
- 如請求項1至4中任一項之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 在前述冷卻棒的前述第3端部與前述坩堝的前述第2端部抵接而設置的構成中，構成為前述冷卻棒的前述第3端部與前述坩堝的前述第2端部面接觸。
- 如請求項1至6中任一項之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 前述冷卻棒係延伸設置於使前述坩堝移動之坩堝移動部的內部。
- 如請求項1至6中任一項之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 前述坩堝係將前述第1端部朝上，且前述第2端部朝下而配置， 設有將前述坩堝的前述第2端部從下方支持之坩堝軸， 前述冷卻棒係延伸設置於前述坩堝軸的內部。
- 如請求項8之金屬氧化物單晶的製造裝置，其中 前述冷卻棒係以與前述坩堝軸的中心軸一致之方式配置。
- 如請求項1至9中任一項之金屬氧化物單晶的製造裝置，其係在氧化氣體環境下製造金屬氧化物單晶之裝置。
- 如請求項1至10中任一項之金屬氧化物單晶的製造裝置，其係製造氧化鎵結晶之裝置。
- 一種金屬氧化物單晶的製造方法，係藉由發熱體將收容有種晶及結晶原料的坩堝加熱，使前述種晶產生溫度差以令前述種晶的一部分熔解，並且使前述結晶原料熔解，使已熔解之前述種晶的一部分與前述結晶原料從前述種晶側朝向前述結晶原料側固化而結晶化，其特徵為： 透過從前述坩堝的外部使冷卻棒抵接或接近而設置於種晶部位所接觸之坩堝部位，藉由前述冷卻棒奪取前述坩堝部位的熱而使之冷卻，該種晶部位被設定成在使前述種晶產生前述溫度差之際溫度會變最低。
- 如請求項12之金屬氧化物單晶的製造方法，其中 在前述冷卻棒的內部具有供流體流通用之流通路。
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