特許 6142208 ダイパック、サファイア単結晶育成装置、およびサファイア単結晶の育成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6142208

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】ダイパック、サファイア単結晶育成装置、およびサファイア単結晶の育成方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/20 20060101AFI20170529BHJP

   C30B 15/34 20060101ALI20170529BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/20

   C30B15/34

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-142035(P2016-142035)

(22)【出願日】2016年7月20日

【審査請求日】2016年9月9日

(31)【優先権主張番号】特願2016-10313(P2016-10313)

(32)【優先日】2016年1月22日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000240477

【氏名又は名称】並木精密宝石株式会社

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 弘倫

(72)【発明者】

【氏名】古滝 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】樋口 数人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 次男

(72)【発明者】

【氏名】矢口 洋一

【審査官】 神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２７２４１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ ２９／２０

Ｃ３０Ｂ １５／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＥＦＧ法によるサファイア単結晶の育成に使用するダイパックであって、
前記ダイパックの中心からの距離ｘにおいて
前記ダイパック中で最も低いダイ高さに対する段差Ｈを有し、
前記段差Ｈが、前記ｘの2次以上４次以下の、１つの共通の関数で規定されることを特徴とするダイパック。

【請求項2】

前記関数が、前記ｘの2次以上４次以下であり、かつ
前記ダイパックの中心における前記段差Ｈをｃ、
前記ダイパックの最も外側における前記段差Ｈをｄとし、
前記ダイパックの幅、長さ、坩堝の直径をそれぞれＷ、Ｌ、φとしたとき、
前記ｃは、ｃ＝Ｌ／Ｗ／４
前記ｄは、

【数1】

を満たすことを特徴とする請求項１に記載のダイパック。

【請求項3】

前記関数が、Ｈ=ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃであり、
前記ａは、ａ＝Ｌ／Ｗ／１００、
前記ｃは、ｃ＝Ｌ／Ｗ／４
を満たし、かつ、
前記ｂが、前記ｄを満たすように最小二乗法により求められた係数
であることを特徴とする請求項２に記載のダイパック。

【請求項4】

ＥＦＧ法におけるサファイア単結晶の育成装置であって、請求項１〜３のいずれかに記載のダイパックを用いることを特徴とするサファイア単結晶育成装置。

【請求項5】

ＥＦＧ法におけるサファイア単結晶の育成方法であって、請求項１〜３のいずれかに記載のダイパックを使用することを特徴とするサファイア単結晶の育成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイパック、サファイア単結晶育成装置、およびサファイア単結晶の育成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、単結晶を成長させる方法として、チョクラルスキー（ＣＺ）法、ヒートエクスチェンジ（ＨＥＭ）法、ベルヌイ法、エッジデファインド・フィルムフェッド・グロース（ＥＦＧ）法などが知られている。このうち、平板形状の単結晶を製造する方法としてはＥＦＧ法が唯一の方法として知られている。ＥＦＧ法は、所定の結晶方位を有する単結晶を製造する場合に極めて利用価値が高い結晶製造方法であり、ＥＦＧ法を用いて育成されたサファイア単結晶は、薄板状の基板加工への工数を減らすことができるという利点があることから、青色発光素子のエピタキシャル成長基板をはじめとする様々な用途に用いられている。

【0003】

ＥＦＧ法を用いたサファイア単結晶の量産方法として、特許文献１が知られている。特許文献１には、一枚の種結晶から複数枚の単結晶材を育成するサファイア単結晶の製造方法とダイパックが開示されている。

【0004】

特許文献２には、ＥＦＧ法を用いたサファイアリボンの製造方法および製造装置が開示されている。Ｆｉｇ．２には、中央から外側に向かってダイの高さを変化させたダイの形態が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４４６５４８１号公報

【特許文献2】米国特許公報２０１４／２７２４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本出願人らは、従来からＥＦＧ法を用いたサファイア単結晶の生産を行っていたが、さらに量産性を高めるため、坩堝径とダイパックを大型化し育成枚数を増やすことを検討していた。しかしながら、単にダイの枚数を増やしただけでは、結晶欠陥や結晶外形の細りが発生し、結晶品質のばらつきが大きくなることが問題となっていた。このばらつきは、特にダイパックの中心と外側の育成結晶において顕著であることから、ダイパックの枚数方向の温度勾配に起因していると考えられた。

【0007】

このようなＥＦＧ法特有の問題に対して、特許文献２のようにダイの高さを変化させる方法が開示されているが、あらゆるサイズの育成結晶に対応できる何らかの法則性を提供するものではなかった。一方、量産性を向上させるためには、あらゆるサイズ、すなわち、結晶幅や厚みの異なるサファイア単結晶を、坩堝径を最大限に生かした枚数で効率良く生産する必要がある。従来、このダイの高さは、育成試験を繰り返すことによって決定していたため、長い時間とコストがかかっていた。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、サファイア単結晶の結晶品質のばらつきを抑え、量産性を向上させることが可能なダイパックと、これを用いたサファイア単結晶育成装置、およびサファイア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】

【0009】

本発明者らは、育成試験の結果から、結晶品質のばらつきを抑え、量産性を向上できるダイパックの段差形状を見出した。さらに、育成結晶のサイズに応じたダイパックの段差形状を迅速に決定する手法を見出し、本発明を完成させた。すなわち、

【0010】

（１）本発明に係るＥＦＧ法によるサファイア単結晶の育成に使用するダイパックは、ダイパックの中心からの距離ｘにおいて、ダイパック中で最も低いダイ高さに対する段差Ｈを有し、この段差Ｈが、ｘの2次以上４次以下の、１つの共通の関数で規定されることを特徴とする。

【0011】

（２）また、本発明に係るダイの一実施形態は、この関数が、ｘの2次以上４次以下であり、かつ、ダイパックの中心における段差Ｈをｃ、ダイパックの最も外側における段差Ｈをｄとし、ダイパックの幅、長さ、坩堝の直径をそれぞれＷ、Ｌ、φとしたとき、ｃは、ｃ＝Ｌ／Ｗ／４、ｄは、

【数1】

を満たすことを特徴とする。

【0012】

（３）また、本発明に係るダイパックの別の実施形態は、この関数が、Ｈ=ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃであり、ａは、ａ＝Ｌ／Ｗ／１００、ｃは、ｃ＝Ｌ／Ｗ／４を満たし、かつ、ｂが、ｄを満たすように最小二乗法により求められた係数であることを特徴とする。

【0013】

（４）また、本発明に係るサファイア単結晶の育成装置は、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のダイパックを用いることを特徴とする。

【0014】

（５）また、本発明に係るサファイア単結晶の育成方法は、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のダイパックを使用することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、サファイア単結晶の結晶品質のばらつきを抑え、量産性を向上させることが可能なダイパックと、これを用いたサファイア単結晶育成装置、およびサファイア単結晶の育成方法を提供することができる。また、長い時間やコストをかけることなくダイパックの段差を決定できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係るダイパックを説明する図である。

【図2】本発明に係るダイパックの距離ｘと段差Ｈの関係を示すグラフである。

【図3】ＥＦＧ法の坩堝とダイパックを示す概略構成図である。

【図4】ＥＦＧ法によるサファイア単結晶製造装置を示す概略構成図である。

【図5】(ａ) 本発明の実施形態における種結晶とダイおよびダイパックの位置関係を模式的に示す図である。(ｂ) 本発明の実施形態における、種結晶の一部を溶融する様子を示す説明図である。 (ｃ) 本発明の実施形態における、ネッキング工程およびスプレーディング工程を示す図である。

【図6】本発明により得られる複数枚のサファイア単結晶を模式的に示す図である。

【図7】本実施例１および比較例１の結果を示すグラフである。

【図8】本実施例２および比較例２の結果を示すグラフである。

【図9】本実施例３および比較例３の結果を示すグラフである。

【図10】本実施例４および比較例４の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１に本発明に係るダイパックの一例を示す。本明細書中で記載する「ダイ」（１０１）とは、一対の仕切り板（２０１，２０１）によって構成されるものを呼ぶものとする。そして「ダイパック」（１０２）とは、前記ダイ１０１が複数組互いのスリットが平行になるように対向配置したものを呼ぶものとする。

【0018】

ダイ１０１において、対向する仕切り板２０１は同一の平板形状を有し、微少間隙（スリット２０２）を形成するように平行に配置されている。原料溶融液は、該微小間隙を伝ってダイ上部に導かれ、原料溶融液面を形成する。

【0019】

図１に示すように、本発明のダイパックは、ダイパックの中心（ｘ＝０）からの距離ｘにおいて、ダイパック中で最も低いダイ高さに対する段差Ｈを有し、この段差Ｈが、ｘの2次以上４次以下の関数で規定されるように構成される。以下の説明では、ｘとは絶対値のことを意味するものとする。すなわち、段差Ｈは、ｘに対して曲線的に変化するのが好ましく、その中でも、２次関数、３次関数、又は４次関数的に変化する構成とするのが好ましい。これは、本発明者らが実際に数種類のダイパックを準備して行った育成試験の結果導出されたものであり、育成結晶の幅、厚み、枚数やダイパックの大きさ、坩堝の大きさ等にはよらないものである。

【0020】

「段差Ｈ」とは、図１に例示するように、ダイパック中で最も低いダイ高さｈ１と、最も低いダイを除くその他のダイ高さｈ２との差である。なお、図１では一例として、ｘ＝０においてダイ高さが最も低いダイパックを示しているが、後述する実施例及び比較例の結果を示す図７〜１０を見ると分かるように、ダイ高さが最も低くなる位置が必ずしもダイパックの中心、すなわちｘ＝０の位置になるとは限らない。また、段差Ｈは、ダイの上面の同じ位置同士（例えば図１中、ｈ１およびｈ２の矢印が示す点）で計測されるものとする。ダイの上面の形状が図１のようにＶ字型であっても、あるいは水平面であっても、ダイの上面の同じ位置同士での差をとるものとする。また、段差Ｈは、ダイの側面で計測されるものとし、ダイの幅方向の形状は特に限定されない。

【0021】

段差Ｈをｘの２次以上４次以下の関数となるように構成することによって、ダイパックの中心と外側での温度勾配がより緩やかになるため、結晶品質のばらつきを抑えることができる。曲線が５次以上の関数になると、特にダイパックの中心付近において良好な温度勾配が得られないため、好ましくない。

【0022】

さらに、本発明者らの育成試験による検証によれば、段差Ｈが、ｘの2次以上４次以下の関数で規定されることに加えて、ダイパックの中心と最も外側の段差Ｈが以下の条件を満たす構成とするのが好ましい。図３に示すように、直径φの坩堝の中に、長さＬ、幅Ｗを有するダイパックを設置する場合を考える。この場合、ダイパックの中心からの距離ｘと段差Ｈとの関係は、図２に示すように、ｘの2次以上４次以下の関数で規定されることに加えて、ダイパックの中心（ｘ＝０）における段差ｃ、およびダイパックの最も外側（ｘ＝Ｌ／２）における段差ｄが、
ｃ＝Ｌ／Ｗ／４、および

【数2】

を満たす構成とするのが好ましい。

【0023】

このような構成とすることによって、結晶品質のばらつきを抑えるという効果に加え、ダイパックの初期設計で特に重要となるダイパックの中心と最も外側の段差Ｈを迅速に決定できる。この手法は、本発明者らが育成試験の結果をもとに検証し、あらゆるサイズのサファイア単結晶を効率良く生産するために見出した手法である。

【0024】

さらに本発明者らの検証によれば、ダイパックの中心と最も外側の段差Ｈを上記の構成とすることに加え、段差Ｈが、Ｈ＝ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃを満たす構成とするのが最も好ましい。本発明者らが見出した手法によれば、係数であるａ, ｂ, ｃは以下の手順で求められる。

【0025】

図３に示すように、直径φの坩堝の中に、長さＬ、幅Ｗを有するダイパックを設置するものとする。このとき、係数ａはａ= Ｌ／Ｗ／１００として求めることができる。係数ｃは上述したようにｃ＝Ｌ／Ｗ／４として求めることができる。ここで、係数ｂは、ダイパックの最も外側（ｘ＝Ｌ／２）において段差Ｈ＝ｄを満たすように最小二乗法によって調整された値となる。

【0026】

以上述べたように、本発明のダイパックは、段差Ｈを、坩堝の直径φ、ダイパックの長さＬ、ダイパックの幅Ｗといった簡単なパラメータを用いて計算により求めることが可能である。また、上記計算式により求められた段差形状を最終形状とせず、初期設計として用いてもよい。すなわち、初期設計のダイパックを用いて育成試験を行い、育成結晶の状態から段差を微調整した結果、段差の曲線が最終的に２次関数や４次関数になってもよい。上記計算式を用いた初期設計を行うことにより、目安となる段差形状が示されるため、育成試験が必要な場合でも大幅にその回数を減らすことが可能となり、時間とコストの両方に対する効果を有する。

【0027】

本発明によれば、長い時間やコストをかけることなく、ダイパックの段差形状を決定できるため、結晶品質のばらつきのないサファイア単結晶およびサファイア基板の量産が可能になる。さらに、ダイパックの設計が容易になるという効果をも有する。本発明のダイパックは、ＥＦＧ法で用いるものであればサファイア以外の単結晶にも適用できる。

【0028】

本発明のダイパックの材質は、サファイア単結晶育成時において２０００℃を超える高温下での使用に適している高融点金属のモリブデン又はモリブデンの合金が好ましい。

【0029】

本発明のダイパックを設置する坩堝の直径φは、量産への実用上、１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることが望ましい。

【0030】

本発明のダイパックにおいて、ダイパックの長さＬは、坩堝直径の３０％以上８０％以下であることが望ましい。３０％以下に設定すると育成枚数が少なくなるため量産効率が悪くなり、８０％以上に設定すると安定したダイパックの温度分布が得られにくいため好ましくない。

【0031】

上記と同様の理由により、ダイパックの幅Ｗおよび対角方向の長さも、坩堝直径の３０％以上８０％以下であることが望ましい。

【0032】

図１に示すように、育成結晶の厚みに対応するダイ１０１の厚みｔは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが望ましい。厚みｔを１ｍｍ以上とすることで、育成されたサファイア単結晶自身の強度と自立性を確保することができる。さらに、サファイア基板に加工する場合でも、十分な加工しろを確保することができる。また、厚みｔが１０ｍｍを超えると結晶品質に優れたサファイア単結晶を得ることが困難となるため、１０ｍｍ以下とするのが好ましい。

【0033】

また本発明のダイパックにおいて、育成結晶の枚数に対応するダイ１０１の組数は、２以上８０以下とすることが好ましい。育成結晶の枚数は、上述したダイパック長さＬおよび厚みｔによって制限を受けるものであるが、量産性を考慮しても、その数が８０を超えると枚数方向の温度バランス調整が難しくなるため好ましくない。

【0034】

以下、本発明に係るダイパックを使用して、ＥＦＧ法においてサファイア単結晶を育成する方法について、図４〜図６を参照しながら詳細に説明する。

【0035】

図４に示すように、サファイア単結晶の製造装置３は、サファイア単結晶を育成する育成容器４と、育成したサファイア単結晶を引き上げる引き上げ容器５とから構成され、ＥＦＧ法により複数枚のサファイア単結晶２０（以下、単にサファイア単結晶２０と記載する）を成長させる。

【0036】

育成容器４は、坩堝６、坩堝駆動部７、ヒータ８、電極９、ダイパック１０２、および断熱材１０を備える。坩堝６はモリブデン又はモリブデンの合金製であり、酸化アルミニウム原料を溶融する。坩堝駆動部７は、坩堝６をその鉛直方向を軸として回転させる。ヒータ８は坩堝６を加熱する。また、電極９はヒータ８を通電する。

【0037】

ダイパック１０２は坩堝６内に設置され、サファイア単結晶を引き上げる際の酸化アルミニウム融液（以下、必要に応じて単に「融液」と表記）の液面形状を決定する。また断熱材１０は、坩堝６とヒータ８とダイパック１０２を取り囲んでいる。

【0038】

更に育成容器４は、雰囲気ガス導入口１１と排気口１２を備える。雰囲気ガス導入口１１は、雰囲気ガスとして例えばアルゴンガスを育成容器４内に導入するための導入口であり、坩堝６やヒータ８、およびダイパック１０２の酸化消耗を防止する。一方、排気口１２は育成容器４内を排気するために備えられる。

【0039】

引き上げ容器５は、シャフト１３、シャフト駆動部１４、ゲートバルブ１５、および基板出入口１６を備え、種結晶２１から結晶成長した複数枚のサファイア単結晶２０を引き上げる。シャフト１３は種結晶２１を保持する。またシャフト駆動部１４は、シャフト１３を坩堝６に向けて昇降させると共に、その昇降方向を軸としてシャフト１３を回転させる。ゲートバルブ１５は育成容器４と引き上げ容器５とを仕切る。また基板出入口１６は、種結晶２１を出し入れする。

【0040】

なお製造装置３は、図示されない制御部も有し、この制御部により坩堝駆動部７およびシャフト駆動部１４の回転を制御する。

【0041】

次に、前記製造装置３を使用したサファイア単結晶２０の製造方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。最初にサファイア単結晶の原料である造粒された酸化アルミニウム原料粉末（99．99％酸化アルミニウム）をダイパック１０２が収納された坩堝６に所定量投入して充填する。酸化アルミニウム原料粉末には、製造しようとするサファイア単結晶の純度又は組成に応じて、酸化アルミニウム以外の化合物や元素が含まれていても良い。

【0042】

続いて、坩堝６やヒータ８若しくはダイパック１０２を酸化消耗させないために、育成容器４内をアルゴンガスで置換し、酸素濃度を所定値以下とする。

【0043】

次に、ヒータ８で加熱して坩堝６を所定の温度とし、酸化アルミニウム原料粉末を溶融する。酸化アルミニウムの融点は2050℃〜2072℃程度なので、坩堝６の加熱温度はその融点以上の温度（例えば2100℃）に設定する。加熱後しばらくすると原料粉末が溶融して、酸化アルミニウム融液１７が用意される。図５(ａ)に示すように、融液の一部はダイのスリット２０２を毛細管現象により上昇してダイパック１０２の表面に達し、スリット上部に融液溜まり１８が形成される。

【0044】

次に、図５(ｂ)に示すように、スリット上部の融液溜まり１８の長手方向に対して垂直な角度に種結晶２１を保持しつつ、種結晶２１の下端が全てのダイの融液溜まり１８の融液面に接触するまで降下させる。なお、種結晶２１は、予め基板出入口１６から引き上げ容器５内に導入しておく。

【0045】

図５(ａ),(ｂ)に示す種結晶２１の形状は一例である。種結晶２１の平面方向とダイパック１０２の長手方向が、互いに９０°の角度で直交となるように配置されることによって、一枚の種結晶から複数枚のサファイア単結晶を同時に育成することが可能となる。従って、育成されたサファイア単結晶２０の平面方向も、種結晶２１の平面方向に９０°の角度で以て直交することになる。

【0046】

次に、図５(ｃ)に示すようにネック部分２２を形成する。具体的には、まずシャフト１３により基板保持具を高速で上昇させながら細いネック部分２２を作製（ネッキング）する。以降ではこの工程をネッキング工程と称する。

【0047】

ネッキング工程を経た後、ヒータ８を制御して坩堝６の温度を降下させると共に、基板保持具の上昇速度を所定の速度に設定し、種結晶２１を中心に、サファイア単結晶２０をダイパックの幅方向に拡幅するように結晶成長させる（スプレーディング工程）。

【0048】

サファイア単結晶２０が、ダイの全幅まで拡幅すると（フルスプレッド）、ダイパックの幅Ｗで規定される結晶幅を有する直胴部分２３の育成が開始される（直胴工程）。直胴工程では、互いに略平行で対向する側面で規定される直胴部分を有する複数のサファイア単結晶２０が製造される。直胴長さは特に限定されないが、２インチ以上（50.8ｍｍ以上）が好ましい。

【0049】

前述のネッキング工程、スプレーディング工程および直胴工程を経て、図６に示すようなサファイア単結晶２０が得られる。

【0050】

この後、得られたサファイア単結晶２０を放冷し、ゲートバルブ１５を空け、引き上げ容器５側に移動して、基板出入口１６から取り出す。

【0051】

尚、種結晶２１の結晶面を任意に設定することで、サファイア単結晶２０の主面の結晶面も任意に変更することが可能となる。サファイア単結晶２０の主面は、ａ面に限定されず、例えばｃ面、ｒ面、ｍ面等、所望の結晶面に設定することが可能である。

【0052】

図６に示すように、本発明のダイパックを用いて育成されたサファイア単結晶２０は、種結晶と少なくとも直胴部分を有し、前記直胴部分の下端が前記各ダイの段差Ｈに応じた段差形状を有している。さらに、ダイパックの温度勾配が良好な状態で結晶育成が行われるため、直胴部分に結晶外形の細りが発生せず、育成結晶幅および厚みが均一なサファイア単結晶が得られる。

【0053】

また同様の理由で、直胴部分に線欠陥（slip）や結晶粒界（grain boundary）等の結晶欠陥のない結晶品質に優れたサファイア単結晶が得られる。「直胴部分に結晶欠陥を有さない」とは、育成結晶の直胴部分のうち、基板加工に使用される領域に上記のような結晶欠陥が存在しないことを意味する。具体的には、育成結晶の幅に対し95%以内の領域に結晶欠陥がないことを意味する。

【0054】

以上説明したような製造装置３、およびダイパック１０２を用いることにより、共通の種結晶２１から結晶品質にばらつきのないサファイア単結晶２０を製造することが出来るため、サファイア単結晶の量産性を向上させることが可能となる。このようにして得られたサファイア単結晶に研磨加工を施し、サファイア基板を提供することができるため、サファイア基板の量産性をも向上させることが可能となる。

【実施例】

【0055】

図１に一例として示すダイパック１０２および図４に示すサファイア単結晶製造装置を用いて、上述した方法でｃ面を主面とする複数のサファイア単結晶２０を製造した。

【0056】

表１に実施例１〜４で使用したダイパックの長さＬ、幅Ｗ、および坩堝の直径φの条件を示す。また、実施例１〜４のダイパックを用いてサファイア単結晶を育成した結果、結晶欠陥や結晶外形の細りが発生せず、最も良好な育成が行われたダイパックの段差Ｈを◆印でプロットし、図７〜１０に示す。

【比較例】

【0057】

表２の比較例１〜４には、実施例１〜４と同じＬ、Ｗ、φの条件を用いて、すでに説明した方法により求められた係数ａ、ｃ、ｄを示す。また、係数ｂを調整し得られた曲線を図７〜１０に示す。

【0058】

図７〜１０に示すように、最も良好な育成が行われたダイパックの段差Ｈの変化は、ｘの２次以上４次以下の関数として規定されることがわかった。さらに、計算によって求めた比較例１〜４の曲線は、実際の段差形状を示す実施例１〜４の結果とよく合うという結果が得られた。従って、計算によって段差形状を決定する本発明の手法は有効であるという結果が示された。

【0059】

【表1】

【0060】

【表2】

【符号の説明】

【0061】

１０１ ダイ
１０２ ダイパック
２０１ 仕切り板
２０２ スリット
３ サファイア単結晶の製造装置
４ 育成容器
５ 引き上げ容器
６ 坩堝
７ 坩堝駆動部
８ ヒータ
９ 電極
１０ 断熱材
１１ 雰囲気ガス導入口
１２ 排気口
１３ シャフト
１４ シャフト駆動部
１５ ゲートバルブ
１６ 基板出入口
１７ 酸化アルミニウム融液
１８ 酸化アルミニウム融液溜まり
２０ 複数枚のサファイア単結晶
２１ 種結晶
２２ ネック部分
２３ 直胴部分
Ｌ ダイパックの長さ
Ｗ ダイパックの幅
φ 坩堝の直径

【要約】

【課題】
ＥＦＧ法によるサファイア単結晶育成に使用するダイパックにおいて、枚数方向の段差Ｈを迅速に決定することにより、サファイア単結晶の結晶品質のばらつきを抑え、量産性を向上させることが可能なダイパックと、これを用いたサファイア単結晶育成装置、およびサファイア単結晶の育成方法を提供すること。
【解決手段】
ダイパックの中心からの距離ｘにおいて、ダイパック中で最も低いダイ高さに対する段差Ｈを有し、段差Ｈが、ｘの2次以上４次以下の関数で規定されるように構成される。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】