(57)【要約】【課題】高速化と長尺化を両立可能なＳｉＣ単結晶成長装置を提供することである。【解決手段】本発明のＳｉＣ単結晶製造装置は、坩堝内に配置された種結晶の成長面上に結晶成長させてＳｉＣ単結晶を製造するＳｉＣ単結晶製造装置であって、坩堝１はＳｉＣ単結晶用原料Ｍを内部に収容でき、底部１Ａａと側部１Ａｂとを有する坩堝下部１Ａと、種結晶ＳＤを設置する種結晶設置部１Ｂｃが設けられた頂部１Ｂａと側部１Ｂｂとを有する坩堝上部１Ｂとからなり、坩堝下部１Ａの側部１Ａｂの外周１ＡＡには雄ねじ山１ＡＡａが設けられ、坩堝上部１Ｂの側部１Ｂｂの内周１ＢＢには雄ねじ山と螺合する雌ねじ山１ＢＢａが設けられ、坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの少なくとも一方を回転して、坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａを相対的に上下移動させる回転機構１０を備える。【選択図】図１
2020079190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝内に配置された種結晶の成長面上に結晶成長させてＳｉＣ単結晶を製造するＳｉＣ単結晶製造装置であって、
前記坩堝は、ＳｉＣ単結晶用原料を内部に収容でき、底部と側部とを有する坩堝下部と、種結晶設置部が設けられた頂部と側部とを有する坩堝上部とからなり、
前記坩堝下部の側部の外周には雄ねじ山が設けられ、
前記坩堝上部の側部の内周には前記雄ねじ山と螺合する雌ねじ山が設けられ、
前記坩堝上部及び前記坩堝下部の少なくとも一方を回転して、前記坩堝上部及び前記坩堝下部を相対的に上下移動させる回転機構を備える、ＳｉＣ単結晶製造装置。
【請求項２】
前記回転機構は、
前記坩堝上部の外径よりも大きな内径を有し、上端又は下端の少なくとも一方から切り込まれた溝部を有する円筒体と、
前記坩堝上部の側部の外周に備えた側部突起部と、を有し、
前記円筒体の溝部に前記側部突起部が挿入された状態で、前記坩堝上部を前記坩堝下部に対して相対的に回転する、請求項１に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
【請求項３】
前記回転機構は、
前記坩堝上部の頂部の上面に備えられた頂部突起部と、
前記頂部突起部に嵌めこまれる嵌合部を有するプレートと、を有し、
前記プレートの嵌合部に前記頂部突起部が挿入された状態で、前記坩堝上部を前記坩堝下部に対して相対的に回転する、請求項１に記載のＳｉＣ単結晶製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＳｉＣ単結晶製造装置を用いてＳｉＣ単結晶を製造する方法であって、
ＳｉＣ単結晶の成長中に、前記頂部と前記底部との距離が大きくなるように、前記坩堝上部及び前記坩堝下部の少なくとも一方を回転して、前記坩堝上部及び前記坩堝下部を相対的に上下移動する工程を有する、ＳｉＣ単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ単結晶製造装置及びＳｉＣ単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、ＳｉＣは、Ｓｉに比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため、ＳｉＣは、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。
【０００３】
ＳｉＣ単結晶を製造する方法の一つとして、昇華法が広く知られている。昇華法は、坩堝内において、炭化珪素原料を高温に加熱して昇華ガスを発生させ、相対的に低温のＳｉＣ単結晶からなる種結晶上でその昇華ガスを再結晶化させてＳｉＣ単結晶を成長させる方法である。結晶成長に伴うコストを下げるため、成長の高速化・長尺化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昇華法において、炭化珪素原料と種結晶あるいは単結晶の成長面との距離を近くすることで、結晶成長の高速化を図ることができるが、結晶成長に伴って距離が縮まっていくのでＳｉＣ単結晶の長尺化を両立させることができない。
【０００６】
特許文献１には、ＳｉＣ単結晶の長尺化を可能にする手段として、坩堝を構成する坩堝上部及び坩堝下部のうち、坩堝上部を昇降装置を用いて上下移動させることによって炭化珪素原料と成長面との距離を一定に保持可能とする構成を備えた炭化珪素単結晶の製造装置が記載されている。
【０００７】
図５に、特許文献１に開示されている炭化珪素単結晶の製造装置の概略図を示す。図５（ａ）は、坩堝上部１２が押し上げられる前の構成であり、図５（ｂ）は、坩堝上部１２が押し上げられた後の構成であり、図５（ｃ）は、シャフト部５１とシャフトガイド５２とで囲まれた空間の近傍の拡大図である。
坩堝１は、坩堝上部１２と坩堝下部１１とからなる。坩堝上部１２は、種結晶３が配置される台座１２ａと、底部１２ｂと、小径部１２ｅと、大径部１２ｆとからなる。一方、坩堝下部１１は、底部１１ａと、側壁１１ｃとからなる。
坩堝上部１２を上下移動させる昇降機構５は、坩堝下部１１を保持するシャフト部５１と、シャフト部５１の側壁面に沿って軸方向に上下移動するシャフトガイド５２と、シャフトガイド５２を上下移動する昇降駆動装置５３とを備えている。坩堝上部１２の大径部１２ｆにおける開口部１２ｃ側の端部がシャフトガイド５２の大径部５２ｂの開口端に嵌め込まれることで、坩堝上部１２がシャフトガイド５２に固定されており、シャフトガイド５２が上下移動すると坩堝上部１２が上下移動する構成とされている。
ここで、坩堝上部１２の大径部１２ｆの内周面と坩堝下部１１の側壁１１ｃの外周面との間は、坩堝上部１２が上下移動可能なように若干の隙間（図５（ｃ）参照）を有するものとなる。また、シャフトガイド５２の大径部５２ｂの内周面とシャフト部５１のフランジ部５１ｂの外周面との間にも、シャフトガイド５２が上下移動可能なように若干の隙間（図５（ｃ）参照）を有するものとなる。
【０００８】
特許文献１に開示された、炭化珪素原料２と種結晶３あるいは単結晶４の成長面との距離を調整する構成では、結晶成長に伴い、相対的に移動する面間に存在する隙間（図５（ｃ）参照）を原料ガスが抜けて、シャフト部５１とシャフトガイド５２とで囲まれた空間Ｓに入り、シャフト部５１とシャフトガイド５２とを跨ぐように多結晶デポが形成されてしまう。この多結晶デポによって、シャフトガイド５２の上下移動が困難になることが予想される。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高速化と長尺化を両立可能なＳｉＣ単結晶成長装置及びＳｉＣ単結晶の製造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】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１１】
（１）本発明の一態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置は、坩堝内に配置された種結晶の成長面上に結晶成長させてＳｉＣ単結晶を製造するＳｉＣ単結晶製造装置であって、前記坩堝は、ＳｉＣ単結晶用原料を内部に収容でき、底部と側部とを有する坩堝下部と、種結晶設置部が設けられた頂部と側部とを有する坩堝上部とからなり、前記坩堝下部の側部の外周には雄ねじ山が設けられ、前記坩堝上部の側部の内周には前記雄ねじ山と螺合する雌ねじ山が設けられ、前記坩堝上部及び前記坩堝下部の少なくとも一方を回転して、前記坩堝上部及び前記坩堝下部を相対的に上下移動させる回転機構を備える。
【００１２】
（２）上記（１）に記載のＳｉＣ単結晶製造装置において、前記回転機構は、前記坩堝上部の外径よりも大きな内径を有し、上端又は下端の少なくとも一方から切り込まれた溝部を有する円筒体と、前記坩堝上部の側部の外周に備えた側部突起部と、前記円筒体の溝部に前記側部突起部が挿入された状態で、前記坩堝上部を前記坩堝下部に対して相対的に回転する構成でもよい。
【００１３】
（３）上記（１）に記載のＳｉＣ単結晶製造装置において、前記回転機構は、前記坩堝上部の頂部の上面と、前記頂部突起部に嵌めこまれる嵌合部を有するプレートと、を有し、前記プレートの嵌合部に前記頂部突起部が挿入された状態で、前記坩堝上部を前記坩堝下部に対して相対的に回転する構成でもよい。
【００１４】
（４）本発明の他の態様に係るＳｉＣ単結晶の製造方法は、上記態様に係るＳｉＣ単結晶製造装置を用いてＳｉＣ単結晶を製造する方法であって、ＳｉＣ単結晶の成長中に、前記頂部と前記底部との距離が大きくなるように、前記坩堝上部及び前記坩堝下部の少なくとも一方を回転して、前記坩堝上部及び前記坩堝下部を相対的に上下移動する工程を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＳｉＣ単結晶製造装置によれば、高速化と長尺化を両立可能なＳｉＣ単結晶成長装置を提供できる。
本発明のＳｉＣ単結晶の製造方法によれば、高速化と長尺化を両立可能なＳｉＣ単結晶の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置の断面模式図であり、（ａ）は坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの相対的上下移動前の構成であり、（ｂ）は坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの相対的上下移動後の構成である。
【図２】結晶成長後のデポの状況を説明するために図１（ｂ）に示したＳｉＣ単結晶製造装置の断面模式図においてデポを模式的に描いた図である。
【図３】回転機構の一例を説明するための模式図であり、（ａ）は、坩堝１及び回転機構１０を描いた斜視模式図であり、（ｂ）は、回転機構１０の断面模式図である。
【図４】回転機構の他の例を説明するための模式図であり、（ａ）は、坩堝上部１Ｂ（及びその上面に設けられた回転機構２０の一部）を描いた斜視模式図であり、（ｂ）は、回転機構２０（及び坩堝１の一部）の断面模式図である。
【図５】特許文献１に開示されている炭化珪素単結晶の製造装置の断面概略図であり、（ａ）は、るつぼ上部１２が押し上げられる前の構成であり、（ｂ）は、るつぼ上部１２が押し上げられた後の構成であり、（ｃ）は、シャフト部５１とシャフトガイド５２とで囲まれた空間の近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用したＳｉＣ単結晶成長装置およびＳｉＣ単結晶成長方法について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となっている部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１８】
（ＳｉＣ単結晶製造装置）
図１は、本発明の一実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置が備える坩堝の断面模式図であり、（ａ）は坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの相対的上下移動前の構成であり、（ｂ）は坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの相対的上下移動後の構成である。
本発明のＳｉＣ単結晶製造装置が備える坩堝１は、ＳｉＣ単結晶用原料Ｍを内部に収容でき、底部１Ａａと側部１Ａｂとを有する坩堝下部１Ａと、種結晶ＳＤを設置する種結晶設置部１Ｂｃが設けられた頂部１Ｂａと側部１Ｂｂとを有する坩堝上部１Ｂとからなり、坩堝下部１Ａの側部１Ａｂの外周１ＡＡには雄ねじ山１ＡＡａが設けられ、坩堝上部１Ｂの側部１Ｂｂの内周１ＢＢには雄ねじ山と螺合する雌ねじ山１ＢＢａが設けられ、坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの少なくとも一方を回転して、坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａを相対的に上下移動させる回転機構１０（回転機構の一部として、側部突起部１０Ａを図示）を備える。
【００１９】
本発明のＳｉＣ単結晶製造装置が備える坩堝は、坩堝下部の側部の少なくとも開口端側の外周に雄ねじ山が形成されており、一方、坩堝上部（坩堝蓋部）の側部の少なくとも開口端側の内周に上記雄ねじ山に嵌りあう雌ねじ山が形成されており、坩堝上部と坩堝下部とを相対的に周回させることによって、坩堝全体の長さが伸縮する構成を有している。
坩堝は、ねじを最も締めた場合には坩堝全体の長さは最も短く、ねじを最も緩めた場合には坩堝全体の長さは最も長くなる。前者の場合には、種結晶又はその上に成長した単結晶の成長面とＳｉＣ原料との距離が最も小さく、後者の場合には、その距離が最も大きい。
本発明のＳｉＣ単結晶製造装置を用いてＳｉＣ単結晶（インゴット）を製造する場合、結晶成長開始時、その後の結晶成長中、結晶成長終了時において、坩堝の長手方向の長さを徐々に長くすることによって、種結晶又はその上に成長した単結晶の成長面とＳｉＣ原料との距離Ｄ０が近接し過ぎることがない状態で（例えば、距離Ｄ０を一定にした状態で）結晶成長の開始から終了まで行うことができる。
【００２０】
また、坩堝１は雄ねじ山１ＡＡａや雌ねじ山１ＢＢａなど本発明の特徴的な部分以外、ＳｉＣ単結晶を昇華法により製造するための坩堝として公知のものと同様のものとすることができる。坩堝１の材料としては例えば、黒鉛製、黒鉛に炭化タンタルを被覆したもの等を用いることができる。坩堝１は、成長時に高温となるため、高温に耐えることのできる材料によって形成されている必要がある。例えば、黒鉛は昇華温度が３５５０℃と極めて高く、成長時の高温にも耐えることができる。
【００２１】
坩堝下部１Ａは、ＳｉＣ単結晶成長用原料Ｍを内部に収容でき、底部１Ａａと底部１Ａａから立設する側部１Ａｂとからなり、側部１Ａｂの外周１ＡＡには雄ねじ山１ＡＡａが設けられている。
図１に示す坩堝下部１Ａでは、雄ねじ山１ＡＡａを側部１Ａｂの外周１ＡＡ全面に形成されているが、坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの相対的な移動範囲に基づき、適宜選定した範囲に形成することができる。
【００２２】
坩堝上部１Ｂは、頂部１Ｂａと側部１Ｂｂとを有する。
頂部１Ｂａの内側中央部には下方に突出した種結晶設置部（台座）１Ｂｃが設けられており、台座１Ｂｃの一面（種結晶側表面）にＳｉＣ種結晶ＳＤが接合される。台座１Ｂｃは、坩堝上部１Ｂによって坩堝下部１Ａを覆う（坩堝下部１Ａに蓋をする）ことで、坩堝１内に収容されたＳｉＣ単結晶成長用原料Ｍと対向する。ＳｉＣ単結晶成長用原料Ｍと台座１Ｂｃに設置された種結晶ＳＤが対向することで、種結晶ＳＤへの効率的な原料ガスの供給を行うことができる。坩堝上部１Ｂと台座１Ｂｃは一体の部材で構成されてもよく、別個の部材であってもよい。
【００２３】
台座１Ｂｃは、坩堝上部１Ｂの左右方向中央に設けることが好ましい。台座１Ｂｃを坩堝上部１Ｂの左右方向中央に設けることで、ＳｉＣ単結晶ＳＣの成長速度を左右方向で一定とすることができる。
【００２４】
坩堝上部１Ｂ及び台座１Ｂｃの材質は、高温に耐えることができれば特に制限はなく、坩堝１と同様の材質を用いることができる。
【００２５】
ＳｉＣ単結晶ＳＣの結晶成長が進められる反応空間Ｋは、坩堝上部１Ｂと坩堝下部１Ａによって形成される。反応空間Ｋは、原料ガスの無駄を抑制するために閉空間であることが望ましく、本実験形態でも、坩堝上部１Ｂの側部１Ｂｂの内周１ＢＢに雌ねじ山１ＢＢａを設け、坩堝下部１Ａの側部１Ａｂの外周１ＡＡに雄ねじ山１ＡＡａを設けたことにより、閉空間を実現している。
【００２６】
雄ねじ山１ＡＡａ及び雌ねじ山１ＢＢａのピッチには特に限定はないが、目安を例示すると、３ｍｍ〜６ｍｍとすることができる。
また、雄ねじ山１ＡＡａ及び雌ねじ山１ＢＢａの山の高さ及びそれに対応する谷の深さについても特に限定はないが、目安を例示するとそれぞれ３ｍｍ〜６ｍｍとすることができる。
【００２７】
図２は、結晶成長後のデポの状況を説明するため、図１（ｂ）に示したＳｉＣ単結晶製造装置の断面模式図においてデポを模式的に描いた図である。図２では、説明に必要な箇所にのみデポを描いている。
ＳｉＣの結晶成長中、坩堝１の内壁や坩堝１内の部材にも原料ガス（Ｓｉ、ＳｉＣ２、Ｓｉ２Ｃ等）が析出して、デポ（析出物）が形成されてしまう。このようなデポは主に多結晶デポである。
【００２８】
デポは原料ガスが入り込み得る場所には形成され得る。図２に示すように、坩堝上部１Ｂの側部１Ｂｂの内周１ＢＢに設けられた雌ねじ山１ＢＢａ上にもデポが形成される。ただ、雌ねじ山１ＢＢａ全体のうち、デポが実質的に形成されるのは坩堝１の内部空間に露出している部分だけであり、坩堝上部１Ｂに対する坩堝下部１Ａの相対的な移動方向（あるいは坩堝下部１Ａに対する坩堝上部１Ｂの移動方向）は、デポが形成された雌ねじ山１ＢＢａから逃げる方向である。そのため、坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの相対的上下移動には影響がない。
【００２９】
デポは、坩堝内の低温の領域に昇華ガスが飽和することで析出する。そのため、高温領域である原料充填部周辺にあるねじの途中でデポを生じることはない。例えば、図５に示す構成のＳｉＣ単結晶製造装置では、るつぼ１の下部に空間Ｓ等低温の領域が存在する。よって、昇華ガスがるつぼ下部１１とるつぼ上部１２とが嵌め込まれる箇所を流れ、デポが形成される。これに対し、本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置１では、低温の領域である種結晶ＳＤに近い部分に析出する。すなわち、高温に加熱されるＳｉＣ種結晶原料粉末Ｍが配置された箇所の周辺である坩堝下部１Ａと坩堝上部１Ｂとが噛み合っている箇所に、坩堝下部１Ａと坩堝上部１Ｂとの相対的上下移動に影響するほどのデポが形成されることはない。従って、坩堝上部１Ｂ及び坩堝下部１Ａの相対的上下移動が円滑に行われ、高速化と長尺化を両立しつつ、ＳｉＣ単結晶（インゴット）を製造することができる。
【００３０】
また、坩堝上部と坩堝下部がかみ合う箇所の構造は、雄ねじ山１ＡＡａと雌ねじ山１ＢＢａとが噛み合っており、雄ねじ山１ＡＡａと雌ねじ山１ＢＢａとの隙間はジグザグ状であるため、図５に示した直線状の隙間に比べて、原料ガスが入り込みにくい。
【００３１】
図３は、回転機構の一例を説明するための模式図であり、（ａ）は、坩堝１及び回転機構１０を描いた斜視模式図であり、（ｂ）は、回転機構１０（１０Ａ〜１０Ｅ）の断面模式図である。図３（ｂ）において、符号３０は、坩堝１の中心軸方向を軸方向とし、坩堝下部１Ａを支持するシャフトである。
回転機構１０は、坩堝上部１Ｂの側部１Ｂｂの外周１ＢｂＡに備えた側部突起部１０Ａと、坩堝上部１Ｂの外径よりも大きな内径を有し、上端から切り込まれた溝部１０Ｂａを有する円筒体１０Ｂと、を備える。また、坩堝下部１Ａを支持するシャフト３０を回転させる回転駆動手段（回転手段）１０Ｄをさらに備えていてもよい。
【００３２】
図３に示す例ではさらに、円筒体１０Ｂを支持する円筒体支持部材１０Ｃを備えている。円筒体支持部材１０Ｃは、円筒体１０Ｂの中心軸を坩堝１の中心軸と一致するように円筒体１０Ｂの下端を支持する。
回転駆動手段１０Ｄは、例えば、外部に設けられた駆動モーターであり、連結手段１０Ｅを介してシャフト３０に接続されており、回転駆動手段１０Ｄの駆動によって、シャフト３０を介して坩堝下部１Ａを回転させることができる。円筒体１０Ｂは炉チャンバーの床面や壁面（図中の符号１０Ｆ）により回転しないよう支持されている。この状態で、坩堝下部１Ａを支持するシャフト３０を回転駆動手段１０Ｄによってねじを緩める方向へ回転させる。なお、側部突起部１０Ａは円筒体１０Ｂの側部１Ｂｂ方向に沿ってしか移動できないので、坩堝下部１Ａが回転しても坩堝上部１Ｂは回転できず、その結果、ねじを緩める方向に坩堝下部１Ａを回転可能である。坩堝下部１Ａを回転させることによって、坩堝下部１Ａに対して坩堝上部１Ｂを上方に移動させることができる。
【００３３】
回転駆動手段１０Ｄの駆動速度は例えば、ＳｉＣ単結晶用原料粉末Ｍの表面と種結晶又はその上に成長した単結晶の成長面との距離が一定になるように、ＳｉＣ単結晶の成長速度に対応して、坩堝下部１Ａに対して坩堝上部１Ｂが上方に移動するように調整する。
【００３４】
側部突起部１０Ａの形状あるいは構造は、溝部１０Ｂａに挿入した状態で安定して回転できる構造であれば特に制限はない。側部突起部１０Ａの材質としては、坩堝と同様な材料を用いることができる。
【００３５】
円筒体支持部材１０Ｃの材質も、坩堝と同様な材料を用いることができる。
【００３６】
図３に示す例では、円筒体１０Ｂを、坩堝下部１Ａ側から通して円筒体１０Ｂの溝部１０Ｂａに側部突起部１０Ａが挿入された状態とする構成であるが、円筒体１０Ｂを、坩堝上部１Ｂ側から通して円筒体１０Ｂの溝部１０Ｂａに側部突起部１０Ａが挿入された状態とする構成としてもよい。
【００３７】
また、図３に示す例では、坩堝上部１Ｂの側部１Ｂｂの外周に備える側部突起部は２個であり、それに伴い、円筒体１０Ｂが備える溝部も２個であるが、側部突起部の数及びそれに伴う溝部の数に特に制限はない。
【００３８】
回転機構は、図３に例示したようにシャフト３０を回転させる構成ても良いし、円筒体１０Ｂを回転させても良い。
【００３９】
図４は、回転機構の他の例を説明するための模式図である。図４（ａ）は、坩堝上部１Ｂ及びその頂部１Ｂａの上面１ＢａＡに設けられた頂部突起部２０Ａ（回転機構２０の一部）と、頂部突起部２０Ａに嵌めこまれる嵌合部２０Ｂａを有するプレート２０Ｂ等を描いた斜視模式図である。図４（ｂ）は、回転機構２０および坩堝１の一部の断面模式図である。
【００４０】
回転機構２０は、頂部突起部２０Ａと、頂部突起部２０Ａに嵌め込まれる嵌合部２０Ｂａを有するプレート２０Ｂと、を有する。また、回転機構２０は、回転駆動手段（回転手段）２０Ｄと、をさらに備えるものであってもよい。
【００４１】
プレート２０Ｂは、連結手段２０Ｃにより炉チャンバーの天井や壁面により、回転できないように支持されている。プレート２０Ｂの嵌合部２０Ｂａに坩堝上部１Ｂの頂部突起部２０Ａを嵌合させた状態で、坩堝下部１Ａに固定されたシャフト３０を回転手段２０Ｄによってねじを緩める方向に回転させる。すると、坩堝下部１Ａが坩堝上部１Ｂに対して回転し、プレート２０Ｂと頂部突起部２０Ａとが上下方向に擦れながら、坩堝上部１Ｂが坩堝下部１Ａに対して上方に移動する。
【００４２】
回転駆動手段２０Ｄは、例えば、外部に設けた駆動モーターであり、駆動速度は例えば、ＳｉＣ単結晶用原料粉末Ｍの表面と種結晶又はその上に成長した単結晶の成長面との距離が一定になるように、ＳｉＣ単結晶の成長速度に対応して、坩堝下部１Ａに対して坩堝上部１Ｂが上方に移動するように調整する。
【００４３】
頂部突起部２０Ａの形状あるいは構造は、嵌合部２０Ｂａに挿入した状態で安定して回転できる構造であれば特に制限はない。頂部突起部２０Ａの材質としては、坩堝と同様な材料を用いることができる。
【００４４】
プレート２０Ｂの材質も、坩堝と同様な材料を用いることができる。
【００４５】
また、図４に示す例では、坩堝上部１Ｂの頂部１Ｂａの上面１ＢａＡに備えた頂部突起部２０Ａは１個であり、それに伴い、プレート２０Ｂが備える嵌合部２０Ｂａも１個であるが、頂部突起部の数及びそれに伴う嵌合部の数に特に制限はない。
【００４６】
回転機構は図４に例示したようにシャフト３０を回転させても良いし、プレート２０Ｂを回転させても良い。プレート２０Ｂを回転させる構成である場合、連結手段２０Ｃは、プレート２０Ｂが回転しないようにプレート２０Ｂを支持する構成を有さない。
【００４７】
本発明のＳｉＣ単結晶製造装置は、以上説明したような本発明に特徴的な坩堝や回転機構に加えて、公知の手段や部材例えば、断熱材、高周波コイル等の加熱手段などを備えることができる。
【００４８】
（ＳｉＣ単結晶の製造方法）
本発明の一実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法は、上述したような本発明のＳｉＣ単結晶製造装置を用いてＳｉＣ単結晶を製造する方法であって、ＳｉＣ単結晶の成長中に、頂部と底部との距離が大きくなるように、坩堝上部及び坩堝下部の少なくとも一方を回転して、坩堝上部及び前記坩堝下部を相対的に上下移動する工程を有する。
【符号の説明】
【００４９】
１        坩堝
１Ａ      坩堝下部
１Ａａ    底部
１Ａｂ    側部
１ＡＡ    外周  
１ＡＡａ  雄ねじ山
１Ｂ      坩堝上部
１Ｂａ    頂部
１Ｂｂ    側部
１ＢａＡ  上面
１ＢｂＡ  外周
１ＢＢ    内周
１ＢＢａ  雌ねじ山
１Ｂｃ    台座
１０      回転機構
１０Ａ    側部突起部
１０Ｂ    円筒体
１０Ｂａ  溝部
１０Ｃ    円筒体支持部材
１０Ｄ    回転駆動手段（回転手段）
１０Ｅ    連結手段
２０      回転機構
１０Ｆ    炉チャンバーの床面や壁面
２０Ａ    頂部突起部
２０Ｂ    プレート
２０Ｂａ  嵌合部
２０Ｃ    連結手段
２０Ｄ    回転駆動手段（回転手段）
２０Ｅ    連結手段
３０      シャフト
Ｄ０      単結晶の成長面とＳｉＣ原料との距離
Ｋ        反応空間
Ｍ      ＳｉＣ単結晶用原料粉末
ＳＣ            ＳｉＣ単結晶
ＳＤ            ＳｉＣ種結晶
【図１】
2020079190.tif 000003
【図２】
2020079190.tif 000004
【図３】
2020079190.tif 000005
【図４】
2020079190.tif 000006
【図５】
2020079190.tif 000007