蓝宝石单晶生长用坩锅和蓝宝石单晶生长用坩锅的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蓝宝石单晶生长用坩锅和蓝宝石单晶生长用坩锅的制造方法。
【背景技术】
[0002] 蓝宝石单晶是透射率和机械性能优异的材料，例如被广泛用作光学材料，被更多 地用作GaN生长用的外延基板。
[0003]以往，使用铱、钨、钼等的坩锅，利用提拉法（也称为Czochralski法、CZ法等）、 EFG(Edge-defined. Film-fed Growth)法（导模法）、Kyropoulos 法（泡生法）由晶种进 行生长，从而获得该蓝宝石单晶。
[0004] 其中，钼与铱、钨相比成本较低，因而被广泛用作坩锅的材料。
[0005] 另一方面，由于蓝宝石的熔点超过2000°C，因而在将钼用于坩锅的情况下，需要提 高坩锅的耐热性。
[0006] 作为提高使用钼的坩锅的耐热性的技术，已知用熔点高于钼的钨等的膜覆盖钼的 外周的技术（专利文献1)。
[0007] 另外，还已知在钼中掺杂镧元素或镧氧化物的技术（专利文献2)。
[0008] 此外，还已知在用钨被覆钼后进行加热处理，从而形成钨与钼的固溶层的技术 (专利文献3)。
[0009] 另外，还已知下述技术：以能够自由剥离的方式在钼坩锅上形成不与熔融物反应 且具有1800°C以上的熔点的金属箔（专利文献4)。
[0010] 另一方面，近年来，为了提高蓝宝石的成品率，蓝宝石单晶正在大型化，出现了在 上述提拉法之类的现有蓝宝石单晶的制造方法中难以生长的尺寸。
[0011] 于是，作为能够应对这样的蓝宝石单晶的大型化的生长方法，使用了 HEM(热交换 法）法（非专利文献1)。
[0012] 现有技术文献
[0013] 专利文献
[0014] 专利文献1 :日本特开平06-25855号公报
[0015] 专利文献2 :日本特开平07-62538号公报
[0016] 专利文献3 :日本实开平07-102376号公报
[0017] 专利文献4 :日本特开2010-132544号公报
[0018] 非专利文献
[0019] 非专利文献 1 〖Frederick Schmid, Chandra P. Khattak, and D. Mark Felt, "Producing Large Sapphire for Optical Applications"，American Ceramic Society Bulletin, Februaryl994Volume 73, No. 2, p39-44.
【发明内容】
[0020] 发明要解决的课题
[0021] 但是，专利文献1~4中记载的技术均不是为了得到蓝宝石单晶而进行了优化的 技术，因此，尤其是在非专利文献1中记载的利用了 HEM法的蓝宝石单晶的生长中，存在坩 埚使用完一次后必须扔掉的问题。
[0022] 另外，如上所述，近年来，为了提高蓝宝石的成品率，所制作的蓝宝石正在大型化， 蓝宝石生长用的钼坩锅随之也在大型化。在蓝宝石生长条件下，必然需要可使氧化铝熔融 的2050°C以上的温度，进而需要可在该温度下耐受重量、压力的坩锅。
[0023] 例如，装有深度为300_的蓝宝石用的氧化铝熔融液的坩锅的底面受到来自密度 为4g/cm 3的氧化铝的120g/cm2(即11.7MPa)的压力。因此，对于在以往的技术水平、即受 到来自深度为100mm左右的熔融液的40g/cm 2的压力下未曾产生的问题，需要考虑氧化铝 的密合力及压力来进行坩锅的设计。
[0024] 但是，如上所述，专利文献1~4中记载的技术并不是为了得到大型的蓝宝石单晶 而进行优化的技术，因而存在并未针对坩锅的大型化而进行过优化的问题。
[0025] 本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种按为得到蓝宝石单晶而进 行了优化且可重复利用的蓝宝石单晶生长用坩锅。
[0026] 用于解决课题的方案
[0027] 为了解决上述课题，本发明人再次对于坩锅所需条件、尤其是与蓝宝石接触的坩 锅内周面的形状、结构进行了研宄，以得到按为得到蓝宝石单晶而进行了优化且可重复利 用的蓝宝石单晶生长用坩锅。
[0028] 结果发现，通过对坩锅内周面的形状、结构进行设计，尤其是在坩锅内周面设置具 有特定结构的涂布层，能够按为得到蓝宝石单晶来进行优化，从而完成了本发明。
[0029] S卩，本发明的第1方式为一种蓝宝石单晶生长用坩锅，其具有：以钼为主要成分的 坩锅形状的母材；和涂布于上述母材的内周并由钨和不可避免的杂质构成的涂布层，上述 涂布层的表面粗糙度Ra为5 ym以上且20 ym以下。
[0030] 本发明的第2方式为一种蓝宝石单晶生长用坩锅的制造方法，其中，（a)对以钼为 主要成分的谢锅形状的母材的内周进行喷丸（shot blasting)，（b)利用热喷涂（thermal spraying)在上述母材的内周形成由鹤和不可避免的杂质构成的涂布层，由此制造第1方 式所述的坩锅。
[0031] 发明的效果
[0032] 根据本发明，可以提供一种按为得到蓝宝石单晶而进行了优化且可重复利用的蓝 宝石单晶生长用坩锅。
【附图说明】
[0033] 图1是示出蓝宝石单晶生长用坩锅1的截面图。
[0034] 图2是示出蓝宝石单晶生长用坩锅1的变形例的截面图。
[0035] 图3是示出蓝宝石单晶生长用坩锅1的变形例的截面图。
[0036] 图4是示出蓝宝石单晶生长用坩锅1的制造步骤的流程图。
[0037] 图5是用于说明基于热喷涂的涂布层5的形成方法的侧面图，其中，蓝宝石单晶生 长用坩锅1用截面图表示。
[0038] 图6是示出使用后（氧化铝熔融后）的涂布层5的截面组织的示例的图。
[0039] 图7是示出使用后（氧化铝熔融后）的涂布层5的截面组织和组成比的示例的图。
[0040] 图8为Mo中包含镧氧化物的母材的截面图的一个示例，其是示出La的分布的图。
[0041] 图9为Mo中包含镧氧化物的母材的截面图的一个示例，其是示出Mo的组织的图。
[0042] 图10为Mo中包含镧氧化物的母材的截面图的一个示例，其是示出Mo基底的分析 结果的图。
[0043] 图11是示出喷丸后残留于母材内周的颗粒的图。
【具体实施方式】
[0044] 下面，参照附图来详细说明适合于本发明的实施方式。
[0045] 首先，参照图1和图2对本发明的实施方式的蓝宝石单晶生长用坩锅1的形状进 行说明。
[0046] 此处，作为蓝宝石单晶生长用坩锅1，可以例示出基于HEM法的单晶生长用坩锅。
[0047] 如图1所示，蓝宝石单晶生长用坩锅1具有坩锅形状的母材3和于母材3的内周 涂布的鹤的涂布层5。
[0048] 下面，对构成蓝宝石单晶生长用坩锅1的部件的组成、形状以及蓝宝石单晶生长 用坩锅1的制造方法进行说明。
[0049] 〈母材 3>
[0050] 母材3具有坩锅形状，为耐热性优异的材料，本实施方式中由钼和不可避免的杂 质构成，但也可以使用添加有熔点高于钼的钨的高温强度更高的钨钼合金。此外，母材3也 可以为使用掺杂了镧或其氧化物的钼且晶粒具有互锁（interlocking)结构的母材。通过 形成这样的结构，可以进一步