WO2005003413A1

WO2005003413A1 - ルツボ及びルツボを用いた単結晶の育成方法

Info

Publication number: WO2005003413A1
Application number: PCT/JP2004/008624
Authority: WO
Inventors: Keiji Sumiya; Nachimuthu Senguttuvan; Hiroyuki Ishibashi
Original assignee: Hitachi Chemical Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2005-01-13
Also published as: US7399360B2; US20080173234A1; EP1643017A1; US7785416B2; EP1643017A4; US20060174822A1

Abstract

　多結晶化を防止して光学部品材料の単結晶を容易に育成することができるルツボ及びこれを用いた単結晶育成方法を提供する。　ルツボ本体１Ａのルツボ内面である原料収容部１Ｄの壁面１Ｈ、凹曲面１Ｊ、コーン面１Ｆ、凸曲面１Ｌ、シード収容部１Ｅの壁面１Ｋの表面粗さがＲｍａｘ３．２ｓ程度の平滑面となっているルツボ。

Description

明細書

ルツボ及びルツボを用いた単結晶の育成方法

技術分野

[0001] 本発明は、フッ化カルシウム等の光学部品材料を溶融して冷却することにより単結晶を育成するためのルツボ及びノレッボを用レ、た単結晶の製造方法に関するものである。

^景技術

[0002] 従来、フッ化カルシウムの単結晶を製造する方法として垂直ブリッジマン (以下、 VB と略記する）法が知られている。 VB法は、フッ化カルシウムの原料を収容したルツボをフッ化カルシウムの原料の融点前後の温度勾配を有する結晶成長装置の炉の中で垂直に移動させる方法である。言い換えると、まずルツボを上昇させることによりフッ化カルシウムの原料を溶融させて、次にルツボを徐々に降下させる（すなわち冷却する）ことにより、下部から上部に徐々に結晶化させフッ化カルシウムの単結晶を成長させる方法である。なお、ルツボを昇温させずに結晶成長装置のヒータの温度制御のみでフッ化カルシウムの原料を溶融する方法もある。

[0003] このような VB法で使用されるルツボとしては、例えば特許文献 1に記載のルツボが挙げられる。特許文献 1に記載のルツボは、シード（種子結晶）の結晶面に沿ってフッ化カルシウムを単結晶に育成するように構成されたものであり、フッ化カルシウムの原料が投入される大径の原料収容部と、原料収容部の下側に配置され、フッ化カルシゥムのシードが収容される小径のシード収容部とを有しており、原料収容部とシード収容部とがテーパ状のコーン面を介し連続して形成されている。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 本発明者らは、前述したルツボにおいては、ルツボ内で溶融されたフッ化カルシゥムが冷却される際、多結晶または異相が発生し易ぐフッ化カルシウムの単結晶を容易に育成することができなレ、とレ、う課題があることを見出した。

[0005] そこで、本発明は、多結晶化（異相ィ匕）を抑制し、単結晶化を助長することでフツイ匕カルシウム等の光学部品材料の単結晶を容易に育成することができるルツボ及び単結晶の育成方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題が以下の理由により生じることを見出した。

[0007] 即ちルツボ内で溶融されたフッ化カルシウム等の光学部品材料が冷却によりシードの結晶面に沿って結晶化する際、ルツボ内面の微小な凹凸が核となるため多結晶または異相が発生し易くなる。また、光学部品材料が冷却により収縮する際、ルツボ内面にフッ化カルシウム等の光学部品材料が付着して結晶内に残留応力や歪みが発生し、これが起点となって結晶粒界が発生し易くなるため、多結晶または異相が発生し易くなる。

[0008] そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。

[0009] 即ち本発明に係るルツボは、光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、ルツボ内面の最大高さ法による表面粗さが Rmax6. 4s以下であることを特徴とする。本明細書において、表面粗さ Rmaxは、 JIS B0601—1982の規格による値を意味する。

[0010] 本発明に係るルツボでは、ルツボ内面の表面粗さが Rmax6. 4s以下の平滑面となつているため、ルツボ内で溶融された光学部品材料が冷却によりシードの結晶面に沿って結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される。また、光学部品材料が冷却により収縮する際にルツボ内面から容易に離れるため、光学部品材料の結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制される。その結果、光学部品材料の単結晶が容易に育成される。

[0011] 本発明のルツボにおいて、ルツボ内面の最大高さ法による表面粗さは、 Rmax3. 2 s以下が好ましぐ Rmax2. Os以下がさらに好ましい。

[0012] また、この発明のルツボにおいて、ルツボ内面が光沢を有するガラス状カーボンにより構成されていると、ルツボ内面の表面粗さとして Rmax3. 2s以下の表面粗さが容易に得られるので好ましい。なお、この場合、ルツボ本体は、耐熱性が高ぐし力も表面の平滑性が容易に得られるカーボンを素材として構成されているのが好ましい。

[0013] また、本発明者らは、上記課題が以下の理由により生じることも見出した。

[0014] 即ち、ルツボ内で溶融された光学部品材料が冷却によりシードの結晶面に沿って結晶化する際、ルツボ内面の原料収容部の壁面とコーン面との境界の角部およびコーン面とシード収容部の壁面との境界の角部が核となるため、多結晶または異相が発生し易くなる。また光学部品材料が冷却により収縮する際、これらのルツボ内面の角部に光学部品材料が付着して結晶内に残留応力や歪みが発生し、これが起点となって結晶粒界が発生し易いため、多結晶または異相が発生し易くなり、その結果、光学部品材料の単結晶を容易に育成することができない。

[0015] そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。

即ち本発明に係るルツボは、光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、光学部品材料の原料が収容される原料収容部と、前記シードが収容されるシード収容部との間にテーパ状のコーン面が形成され、前記原料収容部の壁面とコーン面とが凹曲面を介して滑らかに連続し、かつ、前記コーン面とシード収容部の壁面とが凸曲面を介して滑らかに連続してレヽることを特徴とする。

[0016] 本発明に係るルツボでは、原料収容部の壁面とコーン面とが凹曲面を介して滑らかに連続し、かつ、コーン面とシード収容部の壁面とが凸曲面を介して滑らかに連続しているため、ルツボ内で溶融された光学部品材料が冷却によりシードの結晶面に沿つて結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される。また、光学部品材料が冷却により収縮する際にルツボ内面から容易に離れるため、光学部品材料の結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制される。その結果、光学部品材料の単結晶が容易に育成される。

[0017] 本発明のルツボにおいて、ルツボ内面の原料収容部の壁面とコーン面とシード収容部の壁面とを相互に連続する曲面の曲率半径は、原料収容部の壁面間の内径の 1/10以上、好ましく 1Z6以上、さらに好ましくは 1/4以上である。

[0018] 更に本発明者らは、上記課題が以下の理由により生じることも見出した。 [0019] 即ち、ルツボ内で溶融された光学部品材料が冷却によりシードの結晶面に沿って結晶化する際、コーン面のコーン角度が小さ過ぎると、結晶内に残留応力や歪みが発生し、これが起点となって結晶粒界が発生し易いため、多結晶または異相が発生し易くなる。一方、コーン面のコーン角度が大き過ぎると、単結晶の育成が阻害され易ぐその結果、光学部品材料の単結晶を容易に育成することができない。

[0020] そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。

[0021] 即ち本発明に係るルツボは、光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、光学部品材料の原料が収容される原料収容部と、前記シードが収容されるシード収容部との間に形成されるテーパ状のコーン面のコーン角度が 95° 150° の範囲に設定されていることを特徴とする。

[0022] 本発明に係るルツボでは、コーン面のコーン角度が 95° 以上に設定されているため、ルツボ内で溶融された光学部品材料が冷却によりシードの結晶面に沿つて結晶化する際、結晶内に残留応力や歪みが生じて結晶粒界が発生するのが抑制され、多結晶ィ匕（異相ィ匕）が抑制される。また、コーン部のコーン角度が 150° 以下に設定されているため、単結晶の育成が助長される。その結果、光学部品材料の単結晶が容易に育成される。

[0023] 本発明のルツボにおいて、コーン面のコーン角度は、 105° — 140° の範囲に設定されているのが好ましぐ 120° — 130° の範囲に設定されているのがさらに好ましい。

[0024] 更に本発明者らは、上記課題が以下の理由により生じることも見出した。

[0025] 即ちルツボ内で溶融された光学部品材料が冷却により収縮する際、ルツボ内面に光学部品材料が付着して結晶内に残留応力や歪みが発生し、これが起点となって結晶粒界が発生し易いため、多結晶または異相が発生し易くなり、その結果、光学部品材料の単結晶を容易に育成することができない。

[0026] そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。そして、本発明者等は、ルツボにより光学部品材料の単結晶を育成する実験の結果、以下のような現象を確認した。すなわち、ルツボ内面と水滴との濡れ性が高い程、良好な単結晶が育成されることを確認した。そして、ルツボ内面と水滴との接触角が 100° 以下であれば、ルツボ内面と光学部品材料の溶液との濡れ性が低くなり、良好な単結晶を育成できるとの知見を得て本発明を完成した。

[0027] すなわち、本発明に係るルツボは、光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、ルツボ内面と水滴との接触角が 100° 以下であることを特徴とする。

[0028] 本発明に係るルツボでは、ルツボ内面と水滴との接触角が 100° 以下であってルッボ内面と光学部品材料の溶液との濡れ性が低レ、ため、ルツボ内で溶融された光学部品材料が冷却により収縮する際、光学部品材料がルツボ内面から容易に離れるため、光学部品材料の結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制される。その結果、光学部品材料の単結晶が容易に育成される。

[0029] 本発明のルツボにおいて、ルツボ内面と水滴との接触角は、 90° 以下が好ましぐ 85° 以下がさらに好ましい。また、ルツボ内面がガラス状カーボンにより構成され、ルッボ内面を除く部分がカーボンを素材として構成されているのが好ましい。

[0030] 更に本発明者らは、上記課題が以下の理由により生じることも見出した。

[0031] 即ち、上記ルツボを用いて光学部品材料の単結晶を育成する場合、シード収容部にシード、原料収納部に光学部品材料の原料を収容したルツボを結晶成長炉内に配置し、結晶成長炉内を真空にすると共に温度勾配を形成し、ルツボを昇降させてシードの一部及び原料を溶融して冷却することにより単結晶が育成される。ここで、光学部品材料の原料の溶融時に、シードの一部のみが溶融するように温度をコントロールすることは困難であり、シードの全部が溶融する場合もある。ところ力シードの全部が溶融すると、目的の結晶方位の単結晶を得ることが困難となる。即ち目的の単結晶の歩留まりが大幅に低下する。

[0032] このため、ルツボは、支持棒を介して冷却棒に接続されており、原料の溶融時に、冷却棒によって支持棒を介してルツボが冷却され、これによりシードの底部が冷却されるようになっている。

[0033] し力、しながら、上記単結晶の育成方法に使用されるルツボのシード収容部は、先端の尖ったドリルで形成されるのが一般的であるため、シード収容部の底面が円錐状となる。一方、シードの底面は平坦面となっているのが一般的である。このため、シードをシード収容部に収容すると、シードの底面とシード収容部の底面との間に空隙ができる。その結果、原料の溶融時に、シードの底部が十分に冷却されず、シードの全体が溶融し、目的の結晶方位の単結晶を得ることが困難になる。

[0034] そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。

[0035] 即ち本発明は、光学部品材料を溶融して冷却することにより光学部品材料のシードの結晶面に沿って単結晶を育成するためのルツボであって、光学部品材料を原料として収容する原料収容部と、シードを収容するためのシード収容部とを有し、シード収容部の底部が、シードの端部と合致した形状を有することを特徴とする。

[0036] このルツボによれば、シードがシード収容部に収容されると、シード収容部の底部がシードの端部と合致した形状を有するため、シード収容部の底部を構成する面とシ一ドの端部表面との間に生じる空隙を十分に小さくすることができる。このため、このルツボの原料収容部に更に光学部品材料を原料として収容し、ルツボを介してシードの底部を冷却しながら原料を溶融する時に、シードの底部が十分に冷却される。従つて、シードの全体が溶融されることが十分に防止される。

[0037] 具体的には、上記ルツボにおいて、シードの端部力 S、端面と、端面に連続する側面とを有し、シード収容部の底部力底面と、底面に連続しシードの側面に合致する壁面とを有し、端面が平坦面であり、底面が平坦面である。

[0038] また本発明は、上記ルツボを用いて光学部品材料の単結晶を育成する単結晶の育成方法において、ルツボのシード収容部に、シードとして、シード収容部の底部と合致した形状の端部を有するシードを収容するシード収容工程と、原料収容部に光学部品用材料を原料として収容する原料収容工程と、ルツボ内の原料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って光学部品材料の単結晶を育成する育成ェ程とを含むことを特徴とする。

[0039] この単結晶の育成方法によれば、ルツボのシード収容部にシードが収容されると、シード収容部の底部がシードの端部と合致した形状を有するため、シード収容部の底部を構成する面とシードの端部表面との間に生じる空隙を十分に小さくすることができる。このため、このルツボの原料収容部に更に光学部品材料を原料として収容し、ルツボを介してシードの底部を冷却しながら原料を溶融する時に、シードの底部が十分に冷却される。従って、シードの全体が溶融されることが十分に防止される。

[0040] 更に本発明者らは、上記課題が以下の理由により生じることも見出した。

[0041] 即ち、上記ルツボを用いた場合、シード収容部内に収容されるシードの未溶融部分を種として単結晶を成長させることで、結晶方位の一定化を図ることができる。すなわち、シード収容部内のシードが全て溶融されると方位制御が全くできなくなる。一方、シード収容部の上端部近傍のシードだけが溶融された場合も、所望の結果を得ることができないことが分かっている。このような背景から、シード収容部の中間部近傍までのシードが溶融されると、その後の単結晶の育成が好適に行われることが経験的に知られている。そこで、従来、結晶成長装置のヒータの温度制御等を行い、シード収容部の中間部近傍までのシードを溶融するように調節を行っている。

[0042] し力しながら、上記単結晶の育成方法では、材料の成分の相違や結晶成長炉内の真空度、冷却水でルツボの冷却を制御している場合には冷却水の温度等により、シード収容部内のシードを常に所望の位置まで溶融することが困難であった。このため、シード収容部内のシードを所望の位置まで溶融し、所望の単結晶が得られるようにするためには、試行錯誤を繰り返さなければならなかった。

[0043] そこで、本発明者らは、更に鋭意検討を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。

[0044] 即ち本発明によるルツボは、単結晶を育成するためのルツボにおいて、シードを収容する垂直方向に延びる有底のシード収容部と、単結晶の原料を収容する原料収容部であって、シード収容部の上方に配置され、シード収容部と連通する原料収容部と、シード収容部の内部温度を検出するための温度検出手段とを備えることを特徴としている。ここで、垂直方向とは鉛直方向を意味するものとする。

[0045] また、上記のルツボを用いた光学部品材料の単結晶の育成方法としては、ルツボを用意するステップと、シード収容部に光学部品材料のシードを収容するステップと、原料収容部に光学部品材料の単結晶の原料を収容するステップと、ルツボを、内部が垂直方向に所定の温度勾配をもって加熱される結晶成長装置の炉内に配置し、ルツボを加熱して原料収容部に収容された原料及びシード収容部に収容されたシードを、上方から下方へと漸次溶融するステップと、ルツボの加熱中に温度検出手段によりシード収容部の内部温度を検出するステップと、温度検出手段により検出されたシード収容部の内部温度に基づき、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置がシード収容部の底端力所定の高さだけ上方の第 1位置と、第 1位置力所定の高さだけ上方の第 2位置との間にあると判断された場合に、加熱を終了し、冷却を開始して単結晶を育成するステップとを含んでいる。

[0046] これによれば、温度検出手段によってシード収容部の内部温度を検出することができるので、この検出された内部温度に基づいて、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を容易に定めることができる。

[0047] 温度検出手段としては熱電対があり、熱電対がシード収容部の側面の近傍位置に配置されていることが好適である。これによつて熱電対が配置された付近のシードの温度を容易に計測することができる。

[0048] また、熱電対が複数個あり、垂直方向に互いに隔離して配置されていることが好適である。これによつて各熱電対の配置と、各熱電対から計測された温度とを基に、シード収容部の温度勾配を理解することができる。

[0049] ここで、 2個の熱電対のうち一方力シード収容部の深さの 25— 50%に相当する高さだけシード収容部の底端の高さ位置から上方の位置に配置され、他方が、シード収容部の深さの 60— 80%に相当する高さだけシード収容部の底端の高さ位置から上方の位置に配置されていることが有効である。この場合、 2個の熱電対の配置に挟まれる範囲内までシードが溶融されると、その後の単結晶の育成が好適に行われる。そしてこのような状態にあるかどうかは、 2個の熱電対から計測される温度の間にシードの融点が存在するかどうかで容易に判断できる。

[0050] 本発明の光学部品材料の単結晶の育成方法においては、第 1位置が、シード収容部の深さの 25%に相当する高さだけシード収容部の底端から上方の位置であり、第 2位置が、シード収容部の深さの 80%に相当する高さだけシード収容部の底端から上方の位置であることが有効である。この第 1位置と第 2位置との範囲内に、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置が来たとき加熱を終了し、冷却を開始して単結晶を育成すると、未溶融部分のシードの結晶面に沿って光学部品材料の単結晶が好適に育成されるからである。

なお、上述したルツボ及びこれを用いた単結晶の育成方法は、光学部品材料がフッ化カルシウムである場合に有効である。

発明の効果

[0051] 本発明に係るルツボでは、ルツボ内面の表面粗さが Rmax6. 4s以下の平滑面となつていると、ルツボ内で溶融されたフッ化カルシウムが冷却によりシードの結晶面に沿って結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される。また、フッ化カルシウムが冷却により収縮する際にルツボ内面から容易に離れるため、フッ化カルシウムの結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制される。従つて、本発明によれば、フッ化カルシウムの単結晶を容易に育成することができる。

[0052] また本発明に係るルツボでは、原料収容部の壁面とコーン面とが凹曲面を介して滑らかに連続し、かつ、コーン面とシード収容部の壁面とが凸曲面を介して滑らかに連続していると、ルツボ内で溶融されたフッ化カルシウムが冷却によりシードの結晶面に沿って結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される。また、フッ化カルシウムが冷却により収縮する際にルツボ内面から容易に離れるため、フッ化カルシウムの結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制される。従つて、本発明によれば、フッ化カルシウムの単結晶を容易に育成することができる。

[0053] 更に本発明に係るルツボでは、コーン面のコーン角度が 95° 以上に設定されていると、ルツボ内で溶融されたフッ化カルシウムが冷却によりシードの結晶面に沿って結晶化する際、結晶内に残留応力や歪みが生じて結晶粒界が発生するのが抑制され、多結晶化（異相化）が抑制される。また、コーン面のコーン角度が 150° 以下に設定されているため、単結晶の成長が助長される。従って、本発明によれば、フツイ匕カルシウムの単結晶を容易に育成することができる。

[0054] 更にまた本発明に係るルツボでは、ルツボ内面と水滴との接触角が 100° 以下であると、ルツボ内面とフッ化カルシウムの溶液との濡れ性が低くなり、ルツボ内で溶融されたフッ化カルシウムが冷却により収縮する際、フッ化カルシウムがルツボ内面から容易に離れるため、フッ化カルシウムの結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制される。従って、本発明によれば、フッ化カルシウムの単結晶を容易に育成することができる。

[0055] また本発明に係るルツボ及びノレッボを用いた単結晶の育成方法によれば、光学部品材料を原料として収容する原料収容部と、シードを収容するためのシード収容部とを有し、シード収容部の底部が、シードの端部と合致した形状を有すると、シード収容部にシードを、原料収容部に原料を収容した場合において、ルツボを介してシードの底部を冷却しながら原料を溶融する時に、シードの底部が十分に冷却される。従つて、シードの全体が溶融されることが十分に防止され、単結晶を容易に育成することができる。

[0056] 更に、本発明に係るルツボ及びこれを用いた単結晶の育成方法によれば、ルツボが上述したような温度検出手段を備えると、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を容易に定めることができるので、所望のフッ化カルシゥムの単結晶をより確実に育成することができる。

図面の簡単な説明

[0057] [図 1]本発明の一実施形態に係るルツボを備えた真空 VB炉の概略構造を示す模式図である。

[図 2]図 1に示した一実施形態に係るルツボの構造を示す断面図である。

[図 3]図 1に示したルツボを真空 VB炉 2内で極微速度で下降させる育成速度を 1. 0 mmZhとした場合に得られた結晶中の結晶方位の分布状況を示す図である。

[図 4]図 1に示したルツボを真空 VB炉 2内で極微速度で下降させる育成速度を 2. 0 mmZhとした場合に得られた結晶中の結晶方位の分布状況を示す図である。

[図 5]本発明に係るルツボの第 2実施形態におけるシード収容部の底部を示す拡大図である。

[図 6]本発明の第 3実施形態に係るルツボを備えた真空 VB炉の概略構造を示す模式図である。

[図 7]図 6に示した第 3実施形態に係るルツボの構造を示す断面図である。

[図 8]本発明に係る実験例のルツボを備えた真空 VB炉における、ルツボの位置とヒータの温度と熱電対の温度との関係図である。

[図 9]本発明の実験例 13— 20に係る結晶状態、歩留りの試験結果である。

符号の説明

[0058] 1…ノレッボ、 1A…ルツボ本体、 1B…蓋部材、 1C…底部材、 1D…原料収容部、 1 E…シード収容部、 1F…コーン面、 1H…原料収容部の壁面、 1J…凹曲面、 1K…シード収容部の壁面、 1L…凸曲面、 2…真空 VB炉 (結晶成長装置の炉）、 2A…ヒータ、 2B…シャフト、 2C…真空ポンプ、 2D…伝熱部材、 M…フッ化カルシウム（CaF )の原料、 S…フッ化カルシウム（CaF )のシード (種子結晶）、 S1…シードの端面、 1CA

, 1CB…熱電対 (温度検出手段）、 100…結晶成長装置。

発明を実施するための最良の形態

[0059] 以下、図面を参照して本発明に係るルツボの実施形態を説明する。参照する図面におレ、て、図 1は一実施形態に係るルツボを備えた真空 VB炉の概略構造を示す模式図、図 2は図 1に示した一実施形態に係るルツボの構造を示す断面図である。なお、本実施形態では、シード (種子結晶）がフッ化カルシウムからなるものとして説明する。

[0060] (第 1実施形態）

図 1に示すように、本実施形態に係るルツボ 1は、垂直ブリッジマン (以下、 VBと略記する）法による単結晶育成装置としての真空 VB炉 2内において、ヒータ 2Aの内側に配置される。ルツボ 1は、シャフト 2Bを介して極微速度で昇降されることにより、フッ化カルシウム（CaF )の原料 Mを溶融して冷却し、 ^

単結晶からなるシード (種子結晶） Sの例えば（111)方位の結晶面に沿って単結晶に育成するためのものである。

[0061] 真空 VB炉 2の内部は、真空ポンプ 2Cによって 10— ⁴Pa以下に減圧され、ヒータ 2A によって例えば 1400— 1500°C前後に加熱される。このヒータ 2Aの加熱によってシード Sが溶融するのを防止するため、真空 VB炉 2のシャフト 2Bは、冷却水循環路を構成している。

[0062] すなわち、シャフト 2Bは、内管 2B1の上端が外管 2B2の上端より後退した 2重管で構成されており、その上端部にはキャップ状の伝熱部材 2Dが嵌合固定されている。そして、この伝熱部材 2Dが後述するルツボ 1の底部材 1Cの中央部に接続されることにより、シード Sの下部を強制冷却するように構成されてレ、る。

[0063] ここで、図 2に示すように、ルツボ 1は、ルツボ本体 1Aと、ルツボ本体 1Aの開口部を覆う蓋部材 1Bと、ルツボ本体 1Bの下部に固定される底部材 1Cとを備えている。ルツボ本体 1Aは、耐熱性があり、かつ、内面の平滑度を高められる材料として、高純度力一ボン材 (C)で構成されており、その内面は、光沢を有し、フッ化カルシウム（CaF )

2 の溶液との濡れ性を低くしうるガラス状カーボン（GC)でコーティングされている。

[0064] ルツボ本体 1Aには、フッ化カルシウム（CaF )の原料 M (図 1参照）などが収容され

2

る大径の原料収容部 1Dが形成されている。原料収容部 1Dは、円柱状の壁面 1Hと、壁面 1Hの底部材 1C側に連続して形成される凹曲面 1Jと、凹曲面 1Jの底部材 1C 側に連続して形成されるテーパ状（ロート状）のコーン面 1Fとを有している。従って、コーン面 1Fは原料収容部 1Dの底を構成する。また、ルツボ本体 1Aから底部材 1C に亘つてその中心部には、例えば円柱状のシード S (図 1参照）を収容する小径のシード収容部 1Eがストレートな円形孔として形成されている。そして、原料収容部 1Dとシード収容部 1Eとの間には、原料収容部 1Dの底を構成するテーパ状（ロート状）のコーン面 1Fが形成されている。

[0065] 一方、蓋部材 1Bおよび底部材 1Cも耐熱性のある高純度カーボン材で構成されている。そして、底部材 1Cの下面中央部には、真空 VB炉 2のシャフト 2Bの上端部に固定された伝熱部材 2D (図 1参照）を嵌合固定するための接続筒部 1C1が突設されている。

[0066] ここで、原料収容部 1Dの壁面 1Hとコーン面 1Fとの境界部分には凹曲面 1Jが形成され、この凹曲面 1Jを介して原料収容部 1Dの壁面 1Hとコーン面 1Fとが滑らかに連続している。また、コーン面 1Fとシード収容部 1Eの壁面 1Kとの境界部分には凸曲面 1Lが形成され、この凸曲面 1Lを介してコーン面 1Fとシード収容部 1Eの壁面 1Kとが滑らかに連続している。

[0067] 原料収容部 1Dの壁面 1Hはストレートに形成されており、その壁面 1H間の内径は、例えば 250mmに設定されている。また、シード収容部 1Eの内径は例えば 20mm に設定されている。 [0068] ここで、コーン面 IFのコーン角度 Θが小さ過ぎると、原料収容部 1D内で育成されるフッ化カルシウム（CaF )の結晶内に残留応力や歪みが発生し、これに起因して多

2

結晶または異相が発生し易い。一方、コーン面 1Fのコーン角度 Θが大き過ぎると、フッ化カルシウム（CaF )の単結晶の育成が阻害され易レ、。そこで、コーン面 1Fのコー

2

ン角度 Θは、 95° 150° の範囲のうち最も好ましい範囲として、 120° 130° の範囲に設定されている。

[0069] また、凹曲面 1Jおよび凸曲面 1Lは、曲率半径が小さ過ぎて角張っていると、原料収容部 1D内で溶融されたフッ化カルシウム（CaF )が冷却により結晶化する際、角

2

張った凹曲面 1Jおよび凸曲面 1Lの部分が核となって多結晶または異相が発生し易レ、。カロえて、フッ化カルシウム（CaF )が冷却により収縮する際、これらの角張った凹

2

曲面 1Jおよび凸曲面 1Lにフッ化カルシウム（CaF )が付着して結晶内に残留応力や

2

歪みが発生し、これに起因して多結晶または異相が発生し易い。

[0070] そこで、凹曲面 1Jおよび凸曲面 1Lの曲率半径は、原料収容部 1Dの壁面 1H間の内径（例えば 250mm)の 1/10以上の大きな曲率半径に設定されている。例えば、凹曲面 1Jの曲率半径は 60mm程度に設定され、凸曲面 1Lの曲率半径は 50mm程度に設定されている。

[0071] さらに、原料収容部 1Dの壁面 1Hやコーン面 1Fなどの表面粗さが粗いと、原料収容部 1D内で溶融されたフッ化カルシウム（CaF )が冷却により結晶化する際、壁面 1

2

Hやコーン面 1Fなどの微小な凹凸が核となって多結晶または異相が発生し易い。加えて、フッ化カルシウム（CaF )が冷却により収縮する際、壁面 1Hやコーン面 1Fにフ

2

ッ化カルシウム（CaF )が付着して結晶内に残留応力や歪みが発生し、これに起因し

2

て多結晶または異相が発生し易い。

[0072] そこで、ルツボ 1において、ルツボ本体 1 Aの原料収容部 1Dの壁面 1Hから凹曲面 1J、コーン面 1F、凸曲面 1Lを経てシード収容部 IEの壁面 1Kにわたるルツボ内面は、例えば、最大高さ法による表面粗さが Rmax6. 4s以下の例えば 3. 2s以下に仕上げられている。すなわち、高純度カーボン材（C)からなるルツボ本体 1Aの内面が例えば Rmax6. 4s程度に仕上げられており、その表面がガラス状カーボン（GC)によりコーティングされて R_max3. 2s程度に仕上げられている。 [0073] ここで、原料収容部 IDの壁面 1Hやコーン面 IFなどのルツボ内面とフッ化カルシゥム（CaF )の溶液との濡れ性が高いと、原料収容部 1D内で溶融されたフッ化カルシ

2

ゥム（CaF )が冷却により収縮する際、壁面 1Hやコーン面 1Fにフッ化カルシウム（Ca

2

F )が付着して結晶内に残留応力や歪みが発生し、これに起因して多結晶または異

2

相が発生し易い。

[0074] そして、このように Rmax3. 2s以下の表面粗さを有するガラス状カーボン（GC)で構成されたルツボ内面、すなわち、ルツボ本体 1Aの原料収容部 1Dの壁面 1Hから凹曲面 1J、コーン面 1F、凸曲面 1Lを経てシード収容部 IEの壁面 1Kにわたるルツボ内面は、フッ化カルシウム（CaF )の溶液との濡れ性を低くするため、水滴との接触

2

角が少なくとも 100° 以下の例えば 90° となっている。

[0075] 以上のように構成されたルツボ 1は、図 1に示すフッ化カルシウム（CaF )の原料 M

2 を溶融するため、 10— ⁴Pa以下に減圧された真空 VB炉 2 (図 1参照）内において、 140 0— 1500°C前後に加熱されたヒータ 2Aの内側をシャフト 2Bにより 10mm/h程度の微速度で上昇され、 10時間ほど上昇位置に保持される。その際、シャフト 2B内を内管 2B1から外管 2B2へ循環する冷却水により伝熱部材 2Dを介してシード Sの下部が強制冷却されることにより、シード Sの上部を除く部分の溶融が防止される。

[0076] そして、このルツボ 1は、溶融したフッ化カルシウム（CaF )の原料 Mを冷却してシ

2

ード (種子結晶） Sの例えば（111)方位の結晶面に沿って単結晶に育成するため、シャフト 2Bにより 1. 5mm/h以下の例えば 1. Omm/h程度の極微速度で下降され、 5時間ほど真空 VB炉 2内の下降位置に保持される。

[0077] その後、ルツボ 1内の溶融したフッ化カルシウム（CaF )は、タエンチ（熱衝撃による

2

割れ）を防止するため、真空 VB炉 2のヒータ 2Aをオン'オフ制御することにより、 70 °C/h以下の例えば 30°C/h程度の冷却速度で冷却される。

[0078] ここで、ルツボ 1においては、ルツボ本体 1 Aの原料収容部 1Dの壁面 1Hから凹曲面 1J、コーン面 1F、凸曲面 1Lを経てシード収容部 IEの壁面 1Kにわたるルツボ内面が例えば Rmax3. 2s程度の平滑面に仕上げられている。このため、原料収容部 1 D内で溶融されたフッ化カルシウム（CaF )が冷却によりシード Sの（111)方位の結

2

晶面に沿って結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される

[0079]

制される。その結果、単結晶が容易に育成される。

[0080] またルツボ 1においては、ルツボ本体 1Aの原料収容部 1Dの壁面 1Hとコーン面 1F とが 60mm程度の大きな曲率半径の凹曲面 1Jを介して滑らかに連続し、コーン面 1F とシード収容部 1Eの壁面 1Kとが 50mm程度の大きな曲率半径の凸曲面 1Lを介して滑らかに連続している。すなわち、原料収容部 1Dの壁面 1Hから凹曲面 1J、コーン面 1F、凸曲面 1Lを経てシード収容部 IEの壁面 1Kにわたるルツボ内面が滑らかに連続して角張ったところがなレ、。

[0081] このため、ルツボ 1においては、原料収容部 1D内で溶融されたフッ化カルシウム（ CaF )が冷却によりシード Sの（111)方位の結晶面に沿って結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される。また、フッ化カルシウム（C aF )が冷却により収縮する際にルツボ内面から容易に離れるため、フッ化カルシウム

(CaF )の結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制される。その結果、フツイ匕カルシウム（CaF )の単結晶が確実に育成される。

[0082] 更に、ルツボ 1においては、ルツボ本体 1Aのコーン面 1Fのコーン角度 Θが小さ過ぎず、大き過ぎない 95° — 150° の適度の範囲のうち、 120° 以上に設定されている。このため、原料収容部 1D内で溶融されたフッ化カルシウム（CaF )が冷却によりシード Sの（111)方位の結晶面に沿って結晶化する際、結晶内に残留応力や歪みが生じて結晶粒界が発生するのが抑制され、多結晶化 (異相化）が抑制される。また

、コーン角度 Q力 S130° 以下に設定されている。このため、フッ化カルシウム（CaF ) が冷却によりシード Sの（111)方位の結晶面に沿って結晶化する際に単結晶の育成が助長される。その結果、フッ化カルシウムの単結晶が確実に育成される。

[0083] 更にまたルツボ 1においては、ガラス状カーボン（GC)でコーティングされたルツボ本体 1の内面、すなわち、ルツボ本体 1Aの原料収容部 1Dの壁面 1Hから凹曲面 1J 、コーン面 1F、凸曲面 1Lを経てシード収容部 IEの壁面 1Kにわたるルツボ内面は、水滴との接触角が例えば 90° となるよう仕上げられており、ルツボ内面とフッ化カルシゥム（CaF )の溶液との濡れ性が極めて低くなつている。

[0084] このため、ルツボ内で溶融されたフッ化カルシウム（CaF )が冷却により収縮する際

、フッ化カルシウム（CaF )がルツボ内面から容易に離れる。その結果、フッ化カルシゥム（CaF )の結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑制され、フッ化カルシウム

(CaF )の単結晶が容易に育成される。

[0085] また、ルツボ本体 1の内面が例えば Rmax3. 2s程度の平滑面に仕上げられている。このため、原料収容部 1D内で溶融されたフッ化カルシウム（CaF )が冷却によりシード Sの（111)方位の結晶面に沿って結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される。その結果、フッ化カルシウム（CaF )の単結晶が容易に育成される。

[0086] また、ルツボ 1内の溶融したフッ化カルシウム（CaF )は、 70。C/h以下の例えば 30

°C/h程度の冷却速度で冷却されるため、クェンチ (熱衝撃による割れ）が防止されて良好な単結晶に育成される。

[0087] 力 Qえて、溶融したフッ化カルシウム（CaF )を冷却して単結晶に育成するためにルッボ 1を極微速度で下降させる速度、すなわち育成速度が 1. 5mm/h以下の例えば 1. Omm/h程度とされているため、育成される単結晶の結晶方位は、図 3に示すように安定する。なお、育成速度を 1. 5mm/h以上の 2mm/hとした場合には、図 4に示すように結晶方位が分散して安定しないことが判明した。

[0088] (第 2実施形態）

次に、本発明に係るルツボの第 2実施形態について説明する。なお、本実施形態では、シードとして、円柱状で且つ平坦な端面を有するシードの使用に適したルツボについて説明する。図 5は、シード収容部の底部を示す拡大図である。

本実施形態のルツボ 1は、シード収容部 1E力 S、シード Sと合致した形状を有すること以外は第 1実施形態と同様の構成を有している。シード収容部 1Eは、特に、シード収容部 1Eの底部が、シード Sの端部と合致した形状を有している。

[0089] シード収容部 1Eの底部をこのようにシード Sの端部と合致した形状とするのは、シード Sをシード収容部 1Eに収容した場合に、シード収容部 1Eの底部を構成する面とシード Sの端部表面との間の空隙を十分に小さくするためである。 [0090] 具体的には、シード Sの端部表面は、図 5に示すように、平坦な端面 S1と、端面 S1 に連続し端面 S1に垂直な円柱状の側面 S2とを有し、シード収容部 1Eの底部を構成する面は、平坦な底面 1Nと、底面 1Nに連続し底面 1Nに垂直な円柱状の壁面 1Kとを有している。そして、壁面 1Kの径は、シード Sの直径とほぼ一致している。なお、シード収容部の壁面 1Kは、原料収容部 1Dの壁面 1Hよりも小径となっている。

[0091] 次に、上記ルツボ 1を用いた光学部品材料としてのフッ化カルシウムの単結晶の育成方法について説明する。

[0092] まずルツボ 1を用意し、蓋部材 1Bを取り外して、ルツボ 1のシード収容部 1Eにフッ化カルシウムからなるシード Sを収容する（シード収容工程)。ここで、シード Sとしては、形状が円柱状であってその端面が平坦なものであり、その直径がシード収容部 1E の壁面 1Kの径とほぼ一致したものを用いる。このようなシード Sをシード収容部 1Eに収容すると、少なくともシード収容部 1Eの底部がシード Sの端部と合致するようになる。このため、シード Sの側面 S2とシード収容部 1Eの壁面 1Kとの間、及び、シード Sの端面 S1とシード収容部 1Eの底面 1Nとの間に生じる空隙を十分に小さくすることができる。

[0093] シード Sをシード収容部 1Eに収容した後は、フッ化カルシウムの原料 Mを原料収容部 1Dに収容する（原料収容工程)。

[0094] 続いて、蓋部材 1Bでルツボ本体 1 Aの原料収容部 1Dを閉じる。

[0095] 次に、真空 VB炉 2内を 10— ⁴Pa以下に減圧し、ヒータ 2Aを 1400— 1500°C前後に加熱する。そして、シャフト 2Bにより 10mm/h程度の微速度でルツボ 1を上昇させ、 10時間ほど上昇位置に保持する。その際、シード Sの全体が溶融すると、目的の結晶方位の単結晶を得ることが困難になるため、シャフト 2B内を内管 2B1から外管 2B 2へ循環する冷却水により伝熱部材 2Dを介してシード Sの下部を強制冷却する。このとき、シード Sの側面 S2とシード収容部 1Eの壁面 1Kとの間、及びシード収容部 1E の底面 1Nとシード Sの底面 S1との間に空隙ができていると、この空隙は、底部材 1C を構成するカーボンに比べて熱伝導率が低いため、シード収容部 1Eの底部の冷却が十分に行われなくなる力 S、上述したように、ルツボ 1においては、シード Sの側面 S2 とシード収容部 1Eの壁面 1Kとの間、及びシード収容部 1Eの底面 1Nとシード Sの底面 SIとの間の空隙が十分に小さくされている。従って、シード Sの底部が十分に冷却され、シード Sの全体が溶融することが十分に防止される。

[0096] フッ化カルシウムの原料 Mを溶融した後は、ルツボ 1を、シャフト 2Bにより 1. 5mm /h以下の例えば 1. OmmZh程度の極微速度で下降させ、 5時間ほど真空 VB炉 2 内の下降位置に保持する。これにより、溶融したフッ化カルシウム（CaF )の原料 Mを

2

冷却してシード Sの例えば（111)方位の結晶面に沿って単結晶に育成する（育成ェ程)。

[0097] その後、ルツボ 1内の溶融したフッ化カルシウム（CaF )は、タエンチ（熱衝撃による

2

[0098] ここで、ルツボ 1においては、ルツボ本体 1 Aの原料収容部 1Dの壁面 1Hから凹曲面 1J、コーン面 1F、凸曲面 1Lを経てシード収容部 IEの壁面 1Kにわたるルツボ内面が例えば Rmax3. 2s程度の平滑面に仕上げられている。このため、原料収容部 1 D内で溶融されたフッ化カルシウム（CaF )が冷却によりシード Sの（111)方位の結

2

晶面に沿つて結晶化する際、多結晶の原因となる核がルツボ内面に発生するのが抑制される。

[0099] また、フッ化カルシウム（CaF )が冷却により収縮する際にルツボ内面から容易に離

2

れるため、フッ化カルシウム（CaF )の結晶内に残留応力や歪みが発生するのが抑

2

制される。その結果、フッ化カルシウム（CaF )の単結晶が容易に育成される。

2

[0100] また、ルツボ 1内の溶融したフッ化カルシウム（CaF )は、 70。C/h以下の例えば 30

2

°C/h程度の冷却速度で冷却されるため、タエンチ (熱衝撃による割れ）が防止されて良好な単結晶に育成される。

[0101] カロえて、溶融したフッ化カルシウム（CaF )を冷却して単結晶に育成するためにル

2

ッボ 1を極微速度で下降させる速度、すなわち育成速度が 1. 5mmZh以下の例えば 1. OmmZh程度とされているため、育成される単結晶の結晶方位は、図 4に示すように安定する。なお、育成速度を 1. 5mm/h以上の 2mmZhとした場合には、図 5に示すように結晶方位が分散して安定しないことが判明した。

[0102] 上記実施形態では、ルツボ 1のシード収容部 1Eの壁面 1Kが円柱状となっているが、壁面 IKの形状は、角柱状のシードを収容する場合には角柱状であってもよい。

[0103] またシード収容部 1Eの底面は平坦面となっている力シード収容部の底面は平坦面に限られるものではなレ、。シード Sの端面 S1が円錐状の場合には、シード収容部 1 Eの底面 1Nも円錐状とされる。要するに、シード収容部 1Eの底面 1Nは、シード Sをシード収容部 1Eに収容した場合に、シード Sの端面 S1とシード収容部 1Eの底面 1N との間の空隙を十分に小さくすることができるような形状であればよい。

[0104] (第 3実施形態）

次に、本発明に係るルツボの第 3実施形態について説明する。参照する図面において、図 6は、本実施形態に係るルツボを備えた結晶成長装置の概略構造を示す模式図、図 7は図 6に示した本実施形態に係るルツボの構造を示す断面図である。

[0105] 図 6に示すように、本実施形態に係るルツボ 1は、 VB法による結晶成長装置 100としての真空 VB炉 2内において、主ヒータ 2AA及び副ヒータ 2ABの内側に配置される。このルツボ 1は、シャフト 2Bを介して極微速度で上昇されることにより、フッ化カルシゥムの原料 Mを溶融し、その後シャフト 2Bを介して極微速度で下降されることにより、原料 Mを冷却して、これをフッ化カルシウムの単結晶からなるシード Sの例えば（111 )方位の結晶面に沿って単結晶に育成するためのものである。

[0106] 真空 VB炉 2の内部は、真空ポンプ 2Cによって 10— ⁴Pa以下に減圧され、真空 VB 炉 2内の上部は主ヒータ 2AAによって例えば 1600°C前後に加熱される。また、真空 VB炉 2内の下部は副ヒータ 2ABによって加熱される。この真空 VB炉 2のシャフト 2B 内には、後述するウォータジャケット 1Gに連通する冷却水通路 2D、 2Eが形成されている。

[0107] ここで、図 7に示すように、本実施形態のルツボ 1は、ルツボ本体 1Aと、ルツボ本体

1Aの開口部を覆う蓋部材 1Bとを備えて構成されている。ルツボ本体 1Aは、耐熱性があり、かつ、内面の平滑度を高め、フッ化カルシウムの原料 Mとの濡れ性を低くできる材料、すなわち高純度カーボン材を素材として構成されている。また、蓋部材 1B も、耐熱性のある高純度カーボン材で構成されている。

[0108] ルツボ本体 1Aには、フッ化カルシウムの原料 M (図 6参照）が収容される大径の原料収容部 1Dが形成されている。また、ルツボ本体 1Aの中心部から底部付近にわたつて、例えば円柱状のシード S (図 6参照）を収容する小径のシード収容部 1Eがストレートな円形孔として形成されている。そして、原料収容部 1Dとシード収容部 1Eとの間には、原料収容部 1Dの底を構成するコーン面 1Fが形成されている。また、原料収容部 1Dとシード収容部 1Eとの境界面は、シード収容部 1Eに揷入されたシード Sの上端面とし、シード Sの長さによって決まるものとする。

[0109] ルツボ本体 1Aの底部には、シード収容部 1Eに収容されたシード S (図 6参照）の下部を強制冷却して溶融を防止するため、シード収容部 1Eの下部周辺にウォータジャケット 1Gが形成されている。このウォータジャケット 1Gは、シャフト 2B内の冷却水通路 2D、 2E (図 6参照）に連通して冷却水の循環路を構成している。

[0110] ここで、原料収容部 1Dの壁面 1Hとコーン面 1Fとの境界部分には凹曲面 1Jが形成され、この凹曲面 1Jを介して原料収容部 1Dの壁面 1Hとコーン面 1Fとが滑らかに連続している。また、コーン面 1Fとシード収容部 1Eの壁面 1Kとの間には凸曲面 1Lが形成され、この凸曲面 1Lを介してコーン面 1Fとシード収容部 1Eの壁面 1Kとが滑らかに連続している。

[0111] 原料収容部 1Dの壁面 1Hはストレートに形成されており、その壁面 1H間の内径は、例えば 250mmに設定されている。また、シード収容部 1Eの内径は例えば 20mm に設定されている。

[0112] ここで、本実施形態のルツボ 1においては、シード収容部の内部温度を測定する温度検出手段として、シード収容部 1Eの側面の近傍位置に、熱電対 1CAと熱電対 1C Bとが垂直方向に互いに隔離して配置されている。ここで、垂直方向とは、シード収容部 1Eの延び方向と言い換えることができる。この場合、ルツボ本体 1Aの素材である高純度カーボン材は多孔質構造を有しているため加工しやすぐルツボ内の温度に影響を与えない程度の熱電対揷入用の穴を好適に開けることができる。そして、高純度カーボン材は、熱電対に通常用いられる金属と反応を有さないため、熱電対をルツボ 1内に好適に設置することができる。

[0113] このとき、熱電対 1CA， 1CBとしては白金ロジウム合金を用いた熱電対であることが好ましレ、。このような熱電対は高温での精密測定に適しており、好適にシード収容部 1Eの内部温度を測定することができるからである。白金ロジウムを用いた熱電対としては、例えば JIS- B型（+脚：ロジウム 30%を含む白金ロジウム合金、 -脚：ロジウム 6 %を含む白金ロジウム合金）が挙げられる。

[0114] このような 2つの熱電対によって、熱電対 1CA及び熱電対 1CBの設置された位置 P 1 , P2と、熱電対 1CA及び熱電対 1CBから測定された温度とを基に、シード収容部 1Eの温度勾配を導き出すことができ、シード Sの融点を示す位置を割り出すことによつて、シード収容部 1Eのシード Sの溶融部分と未溶融部分との境界位置を容易に定めること力できる。

[0115] さらに、熱電対 1CAは，シード収容部 1Eの深さの 25 50%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nの高さ位置 P0から上方の位置（第 1位置) P1に配置され、熱電対 1 CBが、シード収容部 1 Eの深さの 60 80 %に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nの高さ位置 P0から上方の位置（第 2位置） P2に配置されていることが好ましい。この場合、熱電対 1CA及び熱電対 1CBによって温度測定されるシード収容部 1Eの 2箇所に挟まれた範囲内までシードが溶融されると、その後の単結晶の育成が好適に行われる。そしてこのような状態にあるかどうかは、シード収容部 1Eの温度勾配を導き出さなくとも、熱電対 1CA及び熱電対 1CBから計測される温度の間にシード Sの融点が存在するかどうかだけで容易に判断できる。

[0116] 次に、上記ルツボ 1を用いたフッ化カルシウム単結晶の育成方法について説明する

[0117] まずルツボ 1を用意し、蓋部材 1Bを取り外して、ルツボ 1のシード収容部 1Eにフッ化カルシウムからなるシード Sを収容する。その後、フッ化カルシウムの原料 Mを原料収容部 1Dに収容し、蓋部材 1Bでルツボ本体 1Aの原料収容部 1Dを閉じる。このとき、ルツボ 1はシャフト 2Bにより下降された状態にある。

[0118] 次に、真空 VB炉 2内を 10— ⁴Pa以下に減圧し、主ヒータ 2AAを 1600°C前後に加熱する。そして、シャフト 2Bにより 10mm/h程度の微速度でルツボ 1を上昇させ、 10時間ほど上昇位置に保持する。

[0119] このとき、熱電対 1CA及び熱電対 1CBによってシード収容部 1Eの内部温度を計測し、この内部温度に基づいて、シード Sの溶融部分と未溶融部分との境界位置がシード収容部 1Eの底端 1Nから所定の高さの範囲内にあると判断された場合に、ルッボ 1の加熱を終了する。この所定の高さの範囲というのは、シード収容部 1Eの深さの 25%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nから上方の第 1位置 P1と、シード収容部 1Eの深さの 80%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nから上方の第 2位置 P2とに挟まれた範囲であることが好ましい。さらに、第 1位置 P1がシード収容部 1Eの深さの 40%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nから上方にあり、第 2位置 P2がシード収容部 1Eの深さの 70%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nから上方にあることがより好ましぐ第 1位置 P1がシード収容部 1Eの深さの 50%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nから上方にあり、第 2位置 P2がシード収容部 1Eの深さの 60%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端 1Nから上方にあることが特に好ましい。これによつて、未溶融部分のシードの結晶面に沿ってフッ化カルシウムの単結晶が好適に育成される状態となるからである。

[0120] ルツボ 1の加熱を終了した後、続いて、ルツボ 1をシャフト 2Bにより 1. OmmZh程度の極微速度で下降させ、 5時間ほど真空 VB炉 2内の下降位置に保持する。これにより、溶融したフッ化カルシウムの原料 Mが冷却して、シード Sの例えば（111)方位の結晶面に沿って単結晶に育成し、目的のフッ化カルシウム単結晶が得られる。

[0121] 以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記第 1一第 3実施形態に限定されないことは言うまでもない。

[0122] また上記第 1実施形態では、ルツボ 1が、以下の（i)一 (vi)の要件を全て満たしている力上記ルツボ 1は、上記（i)一（vi)のいずれかの要件を満たしていれば、フッ化力ルシゥムの単結晶を容易に育成することが可能である。

(i)ルツボ内面の最大高さ法による表面粗さが Rmax6. 4s以下であること、

(ii)フッ化カルシウムの原料が収容される原料収容部と、シードが収容されるシード収容部との間にテーパ状のコーン面が形成され、原料収容部の壁面とコーン面とが凹曲面を介して滑らかに連続し、かつ、コーン面とシード収容部の壁面とが凸曲面を介して滑らかに連続してレ、ること、

(iv)フッ化カルシウムの原料が収容される原料収容部と、シードが収容されるシード収容部との間に形成されるテーパ状のコーン面のコーン角度が 95° — 150° の範囲に設定されていること、 (v)ルツボ内面と水滴との接触角が 100° 以下であること、

(vi)フッ化カルシウムを原料として収容する原料収容部と、シードを収容するためのシード収容部とを有し、シード収容部の底部が、シードの端部と合致した形状を有すること。

[0123] 例えば、上記第 3実施形態ではルツボ 1がシャフト 2Bを介して極微速度で上昇されることにより、フッ化カルシウムの原料 Mを溶融している力 S、あらかじめルツボ 1がシャフト 2Bで上昇された状態で、主ヒータ 2AAを制御してルツボ 1を加熱した場合も、第 3実施形態と同様の作用を得ることができる。

[0124] また、上記第 3実施形態において、原料収容部 1Dの側面の近傍位置にさらに熱電対を配置していれば、原料収容部 1D内の内部温度を計測することができ、例えば主ヒータ 2AA及び副ヒータ 2ABの温度調節を行い易くできる。また、ウォータジャケット 1Gに温度計を配置していれば、冷却水の温度調節を容易に行うことができ、シード Sの下部を冷却する温度をより一定に保つことができる。

[0125] また、上記第 3実施形態において、原料収容部 1Dとシード収容部 1Eとの境界面が凸曲面 1Lよりも下部にある場合、凸曲面 1Lとシード収容部 1Eの壁面 1Kとに挟まれた面の近傍位置と、シード収容部 1Eの壁面 1Kの近傍位置にそれぞれ熱電対を配置しても、シード収容部 1Eの温度勾配を導き出すことができる。

[0126] また、上記第 3実施形態ではルツボ 1内に熱電対を 2つ配置した力シード収容部 1 Eの深さの 25%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端から上方の第 1位置と、シード収容部 1Eの深さの 80%に相当する高さだけシード収容部 1Eの底端から上方の第 2位置とに挟まれた範囲内のシード収容部 1Eの側面の近傍位置に熱電対を 1 つだけ配置してもよい。この場合、熱電対の温度がシード Sの融点に達すると、シード収容部 1Eのシード Sの溶融部分と未溶融部分との境界位置が熱電対の温度計測位置に達したことになるので、このときにルツボ 1の加熱を終了すると、未溶融部分のシードの結晶面に沿ってフッ化カルシウムの単結晶が好適に育成される。なお、第 1位置及び第 2位置のより好ましい位置、特に好ましい位置は上記第 3実施形態と同様でめる。

[0127] また上記第 1一第 3実施形態では、シードがフッ化カルシウムである場合について説明しているが、本発明のルツボ及びこれを用いた単結晶の育成方法は、シードがフッ化カルシウム以外の他の光学部品材料 (例えばフッ化バリウム、フッ化マグネシゥム）である場合にも、適用可能である。

[0128] 以下、実験例を示す。

[0129] (実験例 1一 5)

実験例 1一 5として、ルツボ本体 1Aの内面の表面粗さが異なり、ガラス状カーボ： GC)のコーティングの厚さが異なるルツボ 1を使用して真空 VB炉 2によりフッ化カルシゥム（CaF )の単結晶を育成し、得られた結晶中に発生する多結晶体の発生率を測定して評価した。

[0130] 表面粗さは、島津製作所製の走査型共焦点レーザ顕微鏡 OLS 1100を使用した 3 次元形状計測により、最大高さ法によって測定した。また、多結晶体の発生率は、 Edmund Industrial Optics社製の Polarer Film (色：グレー、面積： 15インチ Χ 8· 5インチ、厚さ 0. 29mm) 2枚を使用して観察した。すなわち、 2枚のフィルムをフィルム面同士が平行となるように設置してフィルム間に結晶を挟み込み、フィルムの片面側から光源光を照射して反対面側から結晶を観察した。そして、結晶の角度や位置を変えて単結晶でない部分を多結晶体として計測した。最終的に多結晶部分の体積を計算し、結晶全体の体積と多結晶部分の体積の比率を多結晶体の発生率とした。そして、多結晶体の発生率が 30%以下のものを◎として評価し、 70%以上のものを〇として評価した。

[0131] 評価結果は表 1に示すとおりであり、実験例 1および実験例 2のように、ルツボ内面にガラス状カーボン（GC)がコーティングされていてその表面粗さが Rmax3. 2s程度であれば、多結晶体の発生率が 30%以下となってフッ化カルシウム（CaF )の単結晶が容易に育成されることが判明した。また、実験例 3のように、ガラス状カーボン (G C)がコーティングされていなくても、ルツボ内面の表面粗さが Rmax6. 4s程度であれば、多結晶体の発生率が 30%以下となってフッ化カルシウム（CaF )の単結晶が容易に育成されることが判明した。

[0132] 一方、実験例 4および実験例 5のように、ガラス状カーボン (GC)のコーティングの有無に拘わらず、ルツボ内面の表面粗さカ¾111& 253以下の粗面であれば、多結晶体の発生率が 70%以上となることが分かった。このことから、実験例 1一 3のルツボによれば、実験例 4一 5のルツボに比べて、フッ化カルシウム（CaF )の単結晶を容易に育成できることが判明した。

[表 1]

[0133] (実験例 6— 10)

実験例 6— 10として、ルツボ本体 1Aの内面と水滴との接触角が異なり、また、ガラス状カーボン (GC)のコーティングの厚さが異なるルツボ 1を使用して真空 VB炉 2によりフッ化カルシウム (CaF )の単結晶を育成し、得られた結晶中に発生する多結晶体の発生率を測定して評価した。

[0134] 接触角は、島津製作所製の走查型共焦点レーザ顕微鏡 OLS 1100を使用した 3次元形状計測により、最大高さ法によって測定した。また、多結晶体の発生率は、 Edmund Industrial Optics社製の Polarer Film (色：グレー、面積： 15インチ X 8. 5インチ、厚さ 0. 29mm) 2枚を使用して観察した。すなわち、 2枚のフィルムをフィルム面同士が平行となるように設置してフィルム間に結晶を挟み込み、フィルムの片面側から光源光を照射して反対面側から結晶を観察した。そして、結晶の角度や位置を変えて単結晶でない部分を多結晶体として計測した。最終的に多結晶部分の体積を計算し、結晶全体の体積と多結晶部分の体積の比率を多結晶体の発生率とした。そして、多結晶体の発生率が 30%以下のものを◎として評価し、 70%以上のものを〇として評価した。 [0135] 評価結果は表 2に示すとおりであり、実験例 6—実験例 8のように、ルツボ内面にガラス状カーボン（GC)が 1. 5mm以上の厚さでコーティングされていて、その表面の水滴との接触角が 100° 以下であれば、多結晶体の発生率が 30%以下となっていた。

[0136] 一方、実験 9および実験例 10のように、ガラス状カーボン (GC)のコーティングの厚さが lmm以下であって、その表面の水滴との接触角が 100° を超えている場合には、多結晶体の発生率が 70%以上となっていた。このこと力、実験例 6— 8に係るルッボによれば、実験例 9及び 10に係るルツボよりも、フッ化カルシウム（CaF )の単結晶が容易に育成されることが判明した。

[表 2]

[0137] (実験例 11)

まず図 1に示すルツボ 1を用意した。ルツボ本体 1A、蓋部材 IB及び底部材 1Cは全て高純度カーボン（日本カーボン製高純度カーボン）で構成した。シード収容部 1 Eの壁面 1Kは円柱状とし、その内径は 20mmとした。またシード収容部 1Eの底面は壁面 1Kに垂直な平坦面とした。また原料収容部の壁面も円柱状とし、その内径は 2 50mmとした。凹曲面 1Jの曲率半径は 60mmとし、凸曲面の曲率半径は 50mmとした。更に原料収容部 1Dの内面、シード収容部の内面には、含浸層厚さ 1. Ommのガラス状カーボン（日清紡製ガラス状カーボンコート）をコーティングし、水滴との接触角が 90° となるようにした。 [0138] このルツボ 1において、蓋部材 1Bを取り外し、ルツボ 1のシード収容部 1Eに、直径 10mm,長さ 10cmの円柱状のシード Sを収容した。ここで、用いるシード Sの材質はフッ化カルシウムとし、シード Sの形状は、その端面が平坦なものとした。

[0139] 次いで、フッ化カルシウムの原料 Mを原料収容部 1Dに収容した。続いて、蓋部材 1 Bでルツボ本体 1Aの原料収容部 1Dを閉じた。

[0140] 次に、真空 VB炉 2内を 10— ⁴Pa以下に減圧し、ヒータ 2Aを 1400— 1500°C前後に加熱し、シャフト 2Bにより 10mm/h程度の微速度でルツボ 1を上昇させ、 10時間ほど上昇位置に保持した。その際、シャフト 2B内を内管 2B1から外管 2B2へ循環する冷却水により伝熱部材 2Dを介してシード Sの下部を強制冷却した。

[0141] フッ化カルシウムの原料 Mを溶融した後は、ルツボ 1を、シャフト 2Bにより 1. Omm /h程度の極微速度で下降させ、 5時間ほど真空 VB炉 2内の下降位置に保持した。こうして、溶融したフッ化カルシウム（CaF )の原料 Mを冷却してシード Sの（111)方

2

位の結晶面に沿って単結晶に育成した。

[0142] その後、ルツボ 1内の溶融したフッ化カルシウム（CaF )は、真空 VB炉 2のヒータ 2

2

Aをオン'オフ制御することにより 30°C/h程度の冷却速度で冷却した。

[0143] (実験例 12)

シード収容部 1Eの底面を円錐状とした以外は実施例 1と同様のルツボを用意し、このルツボを用いて実験例 11と同様にしてフッ化カルシウムを単結晶に育成した。

[0144] (結晶品質の評価）

実験例 11及び実験例 12で得られたフッ化カルシウムの単結晶につレ、て、 Edmun d Industrial Optics社製 Polar Film (色：グレー、面積 15インチ X 8· 5インチ、厚さ 0. 29mm)を 2枚用いてフィルム面同士が平行になるように設置し、そのフィルム間に結晶を入れて、一方のフィルムの外側に光源を配置し、他方のフィルムの外側力結晶を観察し、結晶の角度や位置を変えて単結晶でない部分を多結晶体として計測した。最終的に多結晶部分の体積を計算し、結晶全体体積と多結晶体積の比率を多結晶体の発生率とした。その結果、実験例 11の単結晶においては多結晶体の発生率が 30%以下であつたのに対し、実験例 12の単結晶においては多結晶体の発生率が 30%を超えていた。このこと力、実験例 11の単結晶の方が実験例 12 の単結晶よりも結晶品質が優れていることが分かった。このことから、シード収容部の底面とシード収容部の底面との間の空隙をなくすることにより、良好な結晶品質の単結晶が得られることが実証された。

[0145] (実験例 13)

ノレッボとして、高純度カーボン製で外径 φ 175mm X高さ 325mm (うちシード収容部の内径 φ 10mm X高さ 100mm)で、シード収容部の底端から 50mm上方、シード収容部の底端から 95mm上方、及び、原料収容部付近の 3箇所にそれぞれ径 φ 3. 5mm X長さ 80mmの熱電対 ilS- B型）を取り付けたものを用意した。

[0146] ルツボ内部が空の状態で、真空 VB炉内を 10_⁴Pa以下に減圧し、主ヒータ及び副ヒータでルツボを加熱したときのルツボの位置と熱電対の温度との関係を図 8に示す。ルツボの位置 12は最初、図 6の位置にあり、時間とともにルツボを下降させた。主ヒータの温度 10は 1500°Cに維持し、畐ヒータの温度 11は 950°C付近まで上昇させて、その後温度調節を行った。この場合、シード収容部の底端から 50mm上方にある熱電対の温度 13、シード収容部の底端から 95mm上方にある熱電対の温度 14、及び、原料収容部付近にある熱電対の温度 15の、すなわちルツボの 3箇所の温度は、主ヒータの温度 10、畐 IJヒータの温度 11、及び、ルツボの位置 12と相関関係を持つことが分かる。

[0147] さて、上記のルツボに、シードとして高純度フッ化カルシウム単結晶（日立化成工業

(株）製、直径 φ lOmm X長さ 100mm、長さ方向の結晶方位（111) )をシード収容部に収容し、さらにフッ化カルシウムの原料として高純度フッ化カルシウム粉末 (ステラケミファ (株)製）を原料収容部内に収容した。また、フッ化カルシウムの原料には添加剤として、高純度フッ化亜鉛粉末 (ステラケミファ (株)製)を混合させた。このとき、ルツボの位置は最も降下された状態にした。

[0148] その後、真空 VB炉内を 10— ⁴Pa以下に減圧し、主ヒータを 1500°C前後まで加熱して、ルツボの位置を lOmmZhの速度で上昇させ、上昇位置に 10時間程度保持した。このとき、熱電対で各部位の温度を計測して、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置が、シード収容部の底端から 50mm上方の位置にきたときに主ヒータの加熱を停止し、ルツボの位置を 0. 7mm/h以下の速度で下降させて、真空 VB炉内の下降位置に 5時間保持した。その後、真空 VB炉内を 50 一 100°C/hの速度で冷却した。ルツボ内の温度が 50°C以下になったら、真空 VB 炉内に窒素を大気圧になるまで入れ、ルツボ内の結晶を取り出した。

[0149] (実験例 14一 18)

主ヒータ及び副ヒータの加熱を停止したときの、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を、シード収容部の底端から 80mm上方の位置とする以外は実験例 13と同様にして、実験例 14のフッ化カルシウムの結晶を得た。また、主ヒータ及び副ヒータの加熱を停止したときの、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を、シード収容部の底端から 70mm上方の位置とする以外は実験例 13と同様にして、実験例 15のフッ化カルシウムの結晶を得た。また、主ヒータ及び副ヒータの加熱を停止したときの、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を、シード収容部の底端から 60mm 上方の位置とする以外は実験例 13と同様にして、実験例 16のフッ化カルシウムの結晶を得た。また、主ヒータ及び副ヒータの加熱を停止したときの、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を、シード収容部の底端から 40 mm上方の位置とする以外は実験例 13と同様にして、実験例 17のフッ化カルシウムの結晶を得た。また、主ヒータ及び副ヒータの加熱を停止したときの、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を、シード収容部の底端から 25mm上方の位置とする以外は実験例 13と同様にして、実験例 18のフッ化カルシゥムの結晶を得た。

[0150] (実験例 19, 20)

主ヒータ及び副ヒータの加熱を停止したときの、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を、シード収容部の底端から 85mm上方の位置とする以外は実験例 13と同様にして、実験例 19のフッ化カルシウムの結晶を得た。また、主ヒータ及び副ヒータの加熱を停止したときの、シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置を、シード収容部の底端から 20mm上方の位置とする以外は実験例 13と同様にして、実験例 20のフッ化カルシウムの結晶を得た。実験例 13— 20のフッ化カルシウムの結晶において、各々その結晶を 90° ずらした 2枚の偏向フィルムで挟み、照明機で照明した場合の光の透過状態を目視で観察し、光の透過が見られないものを単結晶、透過部分があるものを多結晶と判断し、さらに切断機で円盤状（ Φ 150mm X厚さ 100mm)にカ卩ェし、鏡面研磨機で研磨した後、同様にして単結晶か多結晶かを再確認した。その後、 X線一ラウエ法で結晶方位を確認した。各方法の判定は、得られた結晶が多結晶である場合を不良とし、単結晶部分、すなわちシードと同じ結晶方位（111)である部分の体積が 50体積％未満である場合も不良とし、試験数（10個）に対する不良個数を評価した。実験例 13— 20の実施条件とその結果を図 9にまとめて示した。

図 9より明らかなように、実験例 13及び実験例 16がフッ化カルシウム単結晶の歩留りが特に良好であり、実験例 15及び実験例 17がフッ化カルシウム単結晶の歩留りが次に良好であり、実験例 14及び実験例 18がフッ化カルシウム単結晶の歩留りがその次に良好であることがわかった。また、実験例 19及び実験例 20においては、フツイ匕カルシウムの結晶状態が多結晶となってしまい、単結晶を得ることができなかった。

Claims

請求の範囲

[1] 光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、ルツボ内面の最大高さ法による表面粗さが Rmax6. 4 s以下であることを特徴とするルツボ。

[2] 請求項 1に記載のルツボであって、ルツボ内面が、光沢を有するガラス状カーボンにより構成されてレ、るルツボ。

[3] 請求項 1または 2に記載のルツボであって、カーボンを素材として構成されているルッボ。

[4] 光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、前記光学部品材料の原料が収容される原料収容部と、前記シードが収容されるシード収容部との間にテーパ状のコーン面が形成され、前記原料収容部の壁面とコーン面とが凹曲面を介して滑らかに連続し、かつ、前記コーン面とシード収容部の壁面とが凸曲面を介して滑らかに連続していることを特徴とするルツボ。

[5] 光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、前記光学部品材料の原料が収容される原料収容部と、前記シードが収容されるシード収容部との間に形成されるテーパ状のコーン面のコーン角度が 95° 150° の範囲に設定されていることを特徴とするルツボ。

[6] 光学部品材料を溶融して冷却することによりシードの結晶面に沿って単結晶に育成するためのルツボであって、ルツボ内面と水滴との接触角が 100° 以下であることを特徴とするルツボ。

[7] 請求項 6に記載のルツボであって、ルツボ内面がガラス状カーボンにより構成されているルツボ。

[8] 請求項 7に記載のルツボであって、ルツボ内面を除く部分がカーボンを素材として構成されているルツボ。

[9] 光学部品材料を溶融して冷却することにより光学部品材料のシードの結晶面に沿つて単結晶を育成するためのルツボであって、

前記光学部品材料を原料として収容する原料収容部と、前記シードを収容するためのシード収容部とを有し、

前記シード収容部の底部が、前記シードの端部と合致した形状を有することを特徴とするルツボ。

[10] 前記シードの端部が、端面と、前記端面に連続する側面とを有し、

前記シード収容部の底部が、底面と、前記底面に連続し前記シードの側面に合致する壁面とによって構成され、

前記端面が平坦面であり、前記底面が平坦面である請求項 9に記載のルツボ。

[11] 前記光学部品材料がフッ化カルシウムである請求項 1一 10のいずれか一項に記載のノレッボ。

[12] 請求項 9一 11のいずれか一項に記載のルツボを用いて光学部品材料の単結晶を育成する単結晶の育成方法であって、

前記ルツボの前記シード収容部に、前記シードとして、前記シード収容部の底部と合致した形状の端部を有するシードを収容するシード収容工程と、

前記原料収容部に前記光学部品用材料を原料として収容する原料収容工程と、前記ルツボ内の前記原料を溶融して冷却することにより前記シードの結晶面に沿つて前記光学部品材料の単結晶を育成する育成工程と、

を含むことを特徴とする単結晶の育成方法。

[13] 光学部品材料の単結晶を育成するためのルツボにおいて、

シードを収容する垂直方向に延びる有底のシード収容部と、

前記光学部品材料の単結晶の原料を収容する原料収容部であって、前記シード収容部の上方に配置され、前記シード収容部と連通する前記原料収容部と、前記シード収容部の内部温度を検出する温度検出手段と、

を備えることを特徴とするルツボ。

[14] 前記温度検出手段が熱電対であり、前記熱電対が前記シード収容部の壁面の近傍位置に配置されていることを特徴とする請求項 13に記載のルツボ。

[15] 前記熱電対が複数個あり、垂直方向に互いに隔離して配置されていることを特徴とする請求項 14に記載のルツボ。

[16] 2個の前記熱電対のうち一方が、前記シード収容部の深さの 25 50%に相当する高さだけ前記シード収容部の底端の高さ位置から上方の位置に配置され、他方が、前記シード収容部の深さの 60— 80%に相当する高さだけ前記シード収容部の底端の高さ位置から上方の位置に配置されていることを特徴とする請求項 15に記載のルッボ。

[17] 前記光学部品材料がフッ化カルシウムである請求項 13 16のいずれか一項に記載のノレッボ。

[18] 請求項 13— 17のいずれか 1項に記載のルツボを用意するステップと、

前記シード収容部に光学部品材料のシードを収容するステップと、

前記原料収容部に前記光学部品材料の単結晶の原料を収容するステップと、前記ルツボを、内部が垂直方向に所定の温度勾配をもって加熱される結晶成長装置の炉内に配置し、該ルツボを加熱して前記原料収容部に収容された原料及び前記シード収容部に収容されたシードを、上方から下方へと漸次溶融するステップと、前記ルツボの加熱中に前記温度検出手段により前記シード収容部の内部温度を検出するステップと、

前記温度検出手段により検出された前記シード収容部の内部温度に基づき、前記シード収容部に収容されたシードの溶融部分と未溶融部分との境界位置が前記シード収容部の底端から所定の高さだけ上方の第 1位置と、前記第 1位置から所定の高さだけ上方の第 2位置との間にあると判断された場合に、加熱を終了し、冷却を開始して単結晶を育成するステップと、

を含むことを特徴とする単結晶の育成方法。

[19] 前記第 1位置が、前記シード収容部の深さの 25%に相当する高さだけ前記シード収容部の底端から上方の位置であり、前記第 2位置が、前記シード収容部の深さの 8 0%に相当する高さだけ前記シード収容部の底端から上方の位置である請求項 18 に記載の単結晶の育成方法。