(57)【要約】【課題】  炭化珪素単結晶の表面の炭化を防止しつつ、昇華用原料の底部に炭化珪素の多結晶が析出することを抑制する。【解決手段】  炭化珪素単結晶の製造装置１では、黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、黒鉛製坩堝１０の上下方向の長さよりも誘電加熱コイル３０を長くし、反応容器本体５０の底部５２を誘電加熱コイル３０の中央部付近に配置したことにより、誘電加熱コイル３０によって自然に形成される温度分布における最高温度領域Ｓｔｍａｘを反応容器本体５０の底部５２に対応させている。炭化珪素単結晶の製造装置１は、昇華用原料８０が昇華するに連れて、黒鉛製坩堝１０内における最高温度領域Ｓｔｍａｘを黒鉛製坩堝１０の底部５１から種結晶７０と対向する昇華用原料８０の上面部８０ａに向けて変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素を含む種結晶、及び前記種結晶の下方に配設され、前記種結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝と、
前記坩堝の側部の周囲に配設され、前記坩堝を加熱する加熱部と
を備える炭化珪素単結晶の製造装置であって、
前記昇華用原料は、前記坩堝の底部に配設され、
前記加熱部は、前記昇華用原料が昇華するに連れて、前記坩堝内における最高温度領域を前記坩堝の底部から、前記種結晶と対向する前記昇華用原料の上面部に向けて変化させる炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記昇華用原料の昇華開始時において、前記坩堝の底部を前記最高温度領域に設定する請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項３】
前記加熱部を前記坩堝の上下方向に沿って移動させる移動機構を備え、
前記移動機構は、前記昇華用原料が昇華するに連れて、前記加熱部を前記坩堝の底部の側方から前記坩堝の上方に向けて移動させる請求項１または２に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項４】
炭化珪素を含む種結晶と、前記種結晶の下方に配設され、前記種結晶の成長に用いられる昇華用原料とを収容する坩堝と、前記坩堝の側部の周囲に配設され、前記坩堝を加熱する加熱部とを備え、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶を製造する炭化珪素単結晶の製造方法であって、
前記昇華用原料が昇華する温度まで、前記坩堝が加熱される工程と、
昇華した昇華用原料が種結晶上に再結晶する工程とを有し、
前記昇華用原料が種結晶上に再結晶する工程では、
前記昇華用原料が昇華するに連れて、前記坩堝内における最高温度領域を前記坩堝の底部から前記種結晶と対向する前記昇華用原料の上面部に向けて変化させる炭化珪素単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素単結晶を昇華再結晶法により製造する炭化珪素単結晶の製造装置及び炭化珪素単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化珪素によって形成された種結晶と、昇華用原料とが収容された坩堝を用いて炭化珪素単結晶（以下、単結晶と適宜省略する）を製造する炭化珪素単結晶の製造装置が広く用いられている。このような炭化珪素単結晶の製造装置では、粉体状の昇華用原料が坩堝内の底部に載置されるとともに、坩堝内の上部に単結晶の種結晶が配設される。また、坩堝の外側周囲には、坩堝を加熱する誘導加熱コイルが配設される。
【０００３】
このような構造を有する炭化珪素単結晶の製造装置において、昇華用原料の表面に炭化珪素の多結晶が析出することによる種結晶の成長阻害を抑制するため、昇華用原料の表面部の温度を昇華用原料の底部の温度よりも高くなるように誘導加熱コイルを制御する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−３２１６７８号公報（第７−８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の炭化珪素単結晶の製造装置には、次のような問題があった。すなわち、昇華用原料の上面部の温度を昇華用原料の底部の温度よりも高くなるように誘導加熱コイルを制御すると、相対的に昇華用原料の底部の温度が昇華用原料の表面部の温度よりも低くなる。このため、今度は昇華用原料の底部、つまり、坩堝の底部に多結晶が析出する問題がある。
【０００５】
また、坩堝の底部に析出した多結晶の熱伝導率は、昇華用原料の熱伝導率よりも高いため、坩堝の底部の温度を昇華用原料の底部に伝達し易くなる。そのため、昇華用原料の底部の温度が更に低下する。つまり、坩堝の底部への多結晶の析出が加速される問題もある。
【０００６】
このように、坩堝の底部への多結晶の析出が顕著になると、昇華用原料の温度が全体に亘って低下するために、昇華用原料の昇華が妨げられ、投入した昇華用原料が理論値通りに昇華されない。すなわち、昇華用原料の利用率が低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、昇華用原料の利用率を向上させることができる炭化珪素単結晶の製造装置及び炭化珪素単結晶の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、炭化珪素を含む種結晶（種結晶７０）、及び前記種結晶の下方に配設され、前記種結晶の成長に用いられる昇華用原料（昇華用原料８０）を収容する坩堝（黒鉛製坩堝１０）と、前記坩堝の側部の周囲に配設され、前記坩堝を加熱する加熱部（誘電加熱コイル３０）とを備える炭化珪素単結晶の製造装置であって、前記昇華用原料は、前記坩堝の底部に配設され、前記加熱部は、前記昇華用原料が昇華するに連れて、前記坩堝内における最高温度領域（最高温度領域Ｓｔｍａｘ）を前記坩堝の底部から、前記種結晶と対向する前記昇華用原料の上面部（上面部８０ａ）に向けて変化させることを要旨とする。
【０００９】
本発明の特徴によれば、最高温度領域が坩堝の底部に位置するため、坩堝内側の底部の昇華用原料の温度低下を防止することができる。これにより、坩堝の底部に多結晶が析出するのを抑制することができる。また、昇華用原料の昇華温度が保持され、昇華用原料の昇華が妨げられることなく進行する。従って、昇華用原料の利用率を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の特徴によれば、昇華用原料が昇華するに連れて、最高温度領域を坩堝の底部から昇華用原料の上面部に向けて変化させるので、昇華用原料の上面部にカーボン成分が昇華されずに残留することを防止する。これにより、単結晶の成長に連れて昇華ガスに含まれる珪素成分が減少するのを防ぐことができる。従って、単結晶の表面の炭化を防止することができる。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記加熱部は、前記昇華用原料の昇華開始時において、前記坩堝の底部を前記最高温度領域に設定することを要旨とする。
【００１２】
本発明の特徴によれば、昇華開始時に坩堝の底部が前記最高温度領域に設定されるため、昇華用原料の坩堝の底部側からの昇華を促進することができる。また、昇華が進行するにつれて、最高温度領域が徐々に昇華用原料の上面側に移動する。従って、昇華用原料を効率的に利用することができる。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記加熱部を前記坩堝の上下方向に沿って移動させる移動機構を備え、前記移動機構（誘導加熱コイル移動機構１４０）は、前記昇華用原料が昇華するに連れて、前記加熱部を前記坩堝の底部の側方から前記坩堝の上方に向けて移動させることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、炭化珪素を含む種結晶と、前記種結晶の下方に配設され、前記種結晶の成長に用いられる昇華用原料とを収容する坩堝と、前記坩堝の側部の周囲に配設され、前記坩堝を加熱する加熱部とを備え、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶を製造する炭化珪素単結晶の製造方法であって、前記昇華用原料が昇華する温度まで、前記坩堝が加熱される工程（工程Ｓ３）と、昇華した昇華用原料が種結晶上に再結晶する工程（工程Ｓ４）とを有し、前記昇華用原料が種結晶上に再結晶する工程では前記昇華用原料が昇華するに連れて、前記坩堝内における最高温度領域を前記坩堝の底部から前記種結晶と対向する前記昇華用原料の上面部に向けて変化させることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の特徴によれば、昇華用原料の利用率を向上させることができる炭化珪素単結晶の製造装置及び炭化珪素単結晶の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明に係る炭化珪素単結晶の製造装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的に、（１）第１実施形態、（２）第２実施形態、（３）炭化珪素単結晶の製造方法、（４）実施例、（５）作用・効果、（６）その他の実施形態について説明する。
【００１７】
なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１８】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
（１）第１実施形態
具体的に、（１−１）炭化珪素単結晶の製造装置の概略構成について説明する。
【００２０】
（１−１）炭化珪素単結晶の製造装置の概略構成
図１を用いて、本発明の実施形態として示す炭化珪素単結晶の製造装置１を説明する。図１に示すように、炭化珪素単結晶の製造装置１は、黒鉛製坩堝１０と、黒鉛製坩堝１０の少なくとも側面を覆う石英管２０と、石英管２０の外周に配置された誘電加熱コイル３０とを有する。加熱部としての誘電加熱コイル３０の詳細は、後述する。
【００２１】
黒鉛製坩堝１０は、支持棒４０により、石英管２０の内部に固定される。黒鉛製坩堝１０は、断熱材（不図示）で覆われている。黒鉛製坩堝１０は、反応容器本体５０と、蓋部６０とを有する。反応容器本体５０は、炭化珪素を含む種結晶７０と、種結晶７０の成長に用いられる昇華用原料８０とを収容する。
【００２２】
反応容器本体５０は、少なくとも内部が円筒状である。反応容器本体５０の内側には、種結晶７０が配設される。具体的に、種結晶７０は、蓋部６０の内側表面６１に接着される。蓋部６０は、反応容器本体５０に螺合により着脱自在に設けられる。
【００２３】
反応容器本体５０の内部は、例えば、アルゴン等の不活性ガスが充填されて、不活性雰囲気になっている。反応容器本体５０の内部の圧力及び温度は、変更可能である。
【００２４】
昇華用原料８０は、炭化珪素を含む炭化珪素原料である。昇華用原料８０は、黒鉛製坩堝１０の底部５１に配置される。昇華用原料８０は、黒鉛製坩堝１０の底部５１の全体を覆っている。昇華用原料８０は、黒鉛製坩堝１０の内部が所定の温度条件及び圧力条件になると、昇華用原料８０は、昇華し、種結晶７０上に再結晶し、炭化珪素単結晶１００を形成する。
【００２５】
炭化珪素単結晶１００は、成長が進むにつれて、凸面１００ａを形成し、やがて、反応容器本体５０の内部に従って成長し、円筒状の炭化珪素単結晶が形成される。
【００２６】
炭化珪素単結晶の製造装置１において、誘電加熱コイル３０は、誘導加熱コイル移動機構１４０を構成している。すなわち、誘導加熱コイル移動機構１４０は、誘電加熱コイル３０と、コイルカバー１４１と、スクリューネジ１４２と、モータ１４３と、コイルガイド１４４とを有する。
【００２７】
誘電加熱コイル３０は、石英管２０の外周部に沿って巻回されている。誘電加熱コイル３０は、黒鉛製坩堝１０を加熱する。誘電加熱コイル３０は、コイルカバー１４１に覆われている。コイルカバー１４１は、スクリューネジ１４２を介して、モータ１４３に連結される。コイルカバー１４１は、スクリューネジ１４２とは異なる位置において、コイルガイド１４４によって支持される。
【００２８】
すなわち、本実施形態において誘電加熱コイル３０は、加熱部を構成する。誘導加熱コイル移動機構１４０は、移動機構を構成する。
【００２９】
誘導加熱コイル移動機構１４０は、モータ１４３の回転によって、誘電加熱コイル３０を黒鉛製坩堝１０の上下方向に沿って移動させる。
【００３０】
誘導加熱コイル移動機構１４０は、昇華用原料８０が昇華するにつれて、誘電加熱コイル３０を黒鉛製坩堝１０の底部の側方から黒鉛製坩堝１０の上方に向けて移動させる。
【００３１】
また、第１実施形態では、誘電加熱コイル３０は、黒鉛製坩堝１０の下端部（反応容器本体５０の外側の底部５２）よりも下方に向けて巻回されている。すなわち、黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、誘電加熱コイル３０の下端部は、反応容器本体５０の外側の底部５２の下方まで延びている。誘電加熱コイル３０の上下方向の中央部分は、反応容器本体５０の外側の底部５２付近に位置している。
【００３２】
図２は、炭化珪素単結晶の製造装置１の誘電加熱コイル３０による温度分布を説明する模式図である。誘電加熱コイル３０によって、誘電加熱コイル３０の内側（黒鉛製坩堝１０の内側）に温度分布が形成される。
【００３３】
炭化珪素単結晶の製造装置１では、黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、黒鉛製坩堝１０の上下方向の長さよりも誘電加熱コイル３０を長くし、反応容器本体５０の底部５２を誘電加熱コイル３０の中央部付近に配置したことにより、誘電加熱コイル３０によって自然に形成される温度分布における最高温度領域Ｓｔｍａｘを反応容器本体５０の底部５２に対応させている。
【００３４】
黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、図２に示すように、最高温度領域Ｓｔｍａｘが形成される。なお、図２において、温度領域Ｓｔ３、Ｓｔ２、Ｓｔ１、Ｓｔｍａｘの温度Ｔ３、Ｔ２、Ｔ１、Ｔｍａｘの関係は、Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔｍａｘである。最高温度領域Ｓｔｍａｘとは、少なくとも昇華用原料８０が昇華することができる温度になっている領域を示す。また、最高温度領域Ｓｔｍａｘの周囲の領域においても昇華用原料８０が昇華することができるように、最高温度領域Ｓｔｍａｘでは、昇華用原料８０の昇華温度よりも高温に設定されていてもよい。
【００３５】
図１に示すように、炭化珪素単結晶の製造装置１は、昇華用原料８０が昇華するにつれて、誘電加熱コイル３０を黒鉛製坩堝１０の底部の側方から黒鉛製坩堝１０の上方（図１の矢印Ａ方向）に向けて移動させることにより、黒鉛製坩堝１０内における最高温度領域Ｓｔｍａｘを黒鉛製坩堝１０の底部５１から種結晶７０と対向する昇華用原料８０の上面部８０ａに向けて変化させる（図１の矢印Ｂ方向）。
【００３６】
（２）第２実施形態
次に、第２実施形態について説明する。具体的に、（２−１）炭化珪素単結晶の製造装置の概略構成について説明する。
【００３７】
（２−１）炭化珪素単結晶の製造装置の概略構成
第１実施形態の炭化珪素単結晶の製造装置１と同一の機能を有する構成については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３８】
図３に、第２実施形態にかかる炭化珪素単結晶の製造装置２の構成を示す。炭化珪素単結晶の製造装置２において、誘電加熱コイル３１は、第１コイル３２と、第２コイル３３、第３コイル３４を有する。第１コイル３２、第２コイル３３及び第３コイル３４は、それぞれ独立して制御可能である。第１コイル３２、第２コイル３３及び第３コイル３４は、出力を異ならせることによって、発熱温度を変えることができる。第２実施形態では、黒鉛製坩堝１０の下方に向かって徐々に温度が高くなるように、第１コイル３２、第２コイル３３及び第３コイル３４の出力が制御されている。
【００３９】
誘電加熱コイル３１は、誘導加熱コイル移動機構２４０を構成している。すなわち、誘導加熱コイル移動機構２４０は、誘電加熱コイル３１と、コイルカバー２４１と、スクリューネジ２４２と、モータ２４３と、コイルガイド２４４とを有する。
【００４０】
誘導加熱コイル移動機構２４０は、モータ２４３の回転によって、誘電加熱コイル３１を黒鉛製坩堝１０の上下方向に沿って移動させる。
【００４１】
誘導加熱コイル移動機構２４０は、昇華用原料８０が昇華するにつれて、誘電加熱コイル３１を黒鉛製坩堝１０の底部の側方から黒鉛製坩堝１０の上方に向けて移動させる。
【００４２】
第２実施形態では、昇華開始時には、誘電加熱コイル３１の下端部は、黒鉛製坩堝１０の下端部（反応容器本体５０の外側の底部５２）と同じ位置にある。すなわち、黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、誘電加熱コイル３１の下端部と、反応容器本体５０の外側の底部５２とが一致している。
【００４３】
図４は、炭化珪素単結晶の製造装置２の誘電加熱コイル３１による温度分布を説明する模式図である。誘電加熱コイル３１によって、誘電加熱コイル３１の内側、すなわち、黒鉛製坩堝１０内に温度分布が形成される。
【００４４】
すなわち、炭化珪素単結晶の製造装置２では、黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、黒鉛製坩堝１０の上下方向の下方に位置するコイルほど、出力を高めることにより、反応容器本体５０の底部５２付近に最高温度領域Ｓｔｍａｘを形成している。
【００４５】
黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、図４に示すように、最高温度領域Ｓｔｍａｘが形成される。なお、図４において、温度領域Ｓｔ３、Ｓｔ２、Ｓｔ１、Ｓｔｍａｘの温度Ｔ３、Ｔ２、Ｔ１、Ｔｍａｘの関係は、Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔｍａｘである。
【００４６】
図３に示すように、炭化珪素単結晶の製造装置２は、昇華用原料８０が昇華するにつれて、誘電加熱コイル３１を黒鉛製坩堝１０の底部の側方から黒鉛製坩堝１０の上方（図３の矢印Ｃ方向）に向けて移動させることにより、黒鉛製坩堝１０内における最高温度領域Ｓｔｍａｘを黒鉛製坩堝１０の底部５１から種結晶７０と対向する昇華用原料８０の上面部８０ａに向けて変化させる（図３の矢印Ｄ方向）。
【００４７】
（３）炭化珪素単結晶の製造方法
次に、本実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法について説明する。図５は、炭化珪素単結晶の製造方法を説明する図である。なお、第１実施形態及び第２実施形態の何れの装置を用いた場合であっても、図５に示すフローチャートを用いて製造方法の説明が可能である。
【００４８】
図５に示すように、本実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法は、工程Ｓ１乃至工程Ｓ４を有する。なお、図５に示す工程Ｓ５及び工程Ｓ６を続けて行うことにより、半導体ウェハを製造することができる。
【００４９】
工程Ｓ１は、上述した昇華用原料８０を準備する工程である。工程Ｓ２は、昇華用原料８０、種結晶７０等を製造装置に配置する工程である。
【００５０】
工程Ｓ３は、黒鉛製坩堝１０を加熱し、昇華用原料８０を昇華させる工程である。誘電加熱コイル３０（または誘電加熱コイル３１）に電流を通電させて、昇華用原料８０を加熱する。誘電加熱コイル３０（または誘電加熱コイル３１）は、昇華用原料８０の昇華開始時において、黒鉛製坩堝１０の底部５１を最高温度領域Ｓｔｍａｘに設定する。
【００５１】
工程Ｓ４は、種結晶７０を元に炭化珪素単結晶を成長させる工程である。工程Ｓ４では、昇華用原料８０が昇華するに連れて、黒鉛製坩堝１０内における最高温度領域Ｓｔｍａｘを黒鉛製坩堝１０の底部５１から種結晶７０と対向する昇華用原料８０の上面部８０ａに向けて変化させる。
【００５２】
昇華した昇華用原料８０は、蓋部６０の内側表面６１に配置された種結晶７０上に再結晶する。すなわち、昇華用原料８０から昇華した原料ガスは、種結晶７０上に炭化珪素単結晶１００を成長させる。
【００５３】
これにより、炭化珪素単結晶（単結晶インゴットという）が時間とともに、反応容器本体５０の径方向に成長させることができる。上述の工程Ｓ１〜Ｓ４を行うことにより、単結晶インゴットを得ることができる。
【００５４】
工程Ｓ５は、所望とするサイズに成長した単結晶インゴットに外周研削加工等を施す工程である。工程Ｓ５では、単結晶インゴットに、結晶方位（例えば、Ｓｉ面やＣ面）を示すオリエンテーションフラット（オリフラ）を形成するオリフラ形成加工を行ってもよい。工程Ｓ６は、単結晶インゴットから半導体ウェハを切り出す（スライス）工程である。
【００５５】
図５に示す製造方法によれば、誘電加熱コイル３０（または誘電加熱コイル３１）によって形成される最高温度領域Ｓｔｍａｘにおいて加熱された昇華用原料８０から原料ガスが効率よく昇華し、種結晶７０上に再結晶化する。その結果、種結晶７０上に炭化珪素単結晶１００が成長する。
【００５６】
（４）実施例
上述の実施形態の炭化珪素単結晶の製造装置により、昇華用原料が昇華するに連れて、坩堝内における最高温度領域を坩堝の底部から種結晶と対向する昇華用原料の上面部に向けて変化させて炭化珪素単結晶を製造した。このときの、昇華用原料の使用量を比較した。
【００５７】
実施例１：昇華開始時に、加熱部（誘電加熱コイル）によって形成される温度分布の最高温度領域を昇華用原料の底部に設定し、昇華が進行するとともに、最高温度領域を９０時間かけて、坩堝の底部から種結晶と対向する昇華用原料の上面部に向けて移動させた。
【００５８】
比較例１：昇華開始時から終始、加熱部（誘電加熱コイル）によって形成される温度分布の最高温度領域を昇華用原料の上面部に設定し、昇華が進行するとともに、最高温度領域を９０時間かけて、昇華用原料の上面部から坩堝の底部に向けて移動させた。
【００５９】
実施例１では、成長終了時点で、成長後の炭化珪素単結晶の表面及び反応後の昇華用原料の表面は、殆ど炭化していなかった。反応後の昇華用原料の底部に炭化珪素の多結晶は、殆ど析出していなかった。また、昇華用原料の昇華量は、投入量の９０％であった。
【００６０】
比較例１では、成長終了時点で、成長後の炭化珪素単結晶の表面及び反応後の昇華用原料の表面が炭化していた。反応後の昇華用原料の底部に炭化珪素の多結晶の塊が形成されていた。また、昇華用原料の昇華量は、投入量の６５％であった。
【００６１】
以上の結果から、昇華開始時に、加熱部（誘電加熱コイル）によって形成される温度分布の最高温度領域を昇華用原料の底部に設定し、昇華が進行するとともに、最高温度領域を坩堝の底部から種結晶と対向する昇華用原料の上面部に向けて移動させることにより、昇華用原料を有効に利用できることが判った。
【００６２】
（５）作用・効果
炭化珪素単結晶の製造装置１，２によれば、最高温度領域Ｓｔｍａｘが黒鉛製坩堝１０の底部５１に位置するため、黒鉛製坩堝１０の底部５１の昇華用原料８０の温度低下を防止することができる。これにより、黒鉛製坩堝１０の底部５１に炭化珪素の多結晶が析出するのを抑制することができる。また、昇華用原料８０の昇華温度が保持され、昇華用原料８０の昇華が妨げられることなく進行する。従って、昇華用原料８０の利用率を向上させることができる。
【００６３】
炭化珪素単結晶の製造装置１，２によれば、昇華用原料８０が昇華するに連れて、最高温度領域Ｓｔｍａｘを黒鉛製坩堝１０の底部５１から昇華用原料８０の上面部８０ａに向けて変化させるので、昇華用原料８０の上面部８０ａにカーボン成分が昇華されずに残留することを防止する。これにより、単結晶の成長に連れて昇華ガスに含まれる珪素成分が減少するのを防ぐことができる。従って、単結晶の表面の炭化を防止することができる。
【００６４】
炭化珪素単結晶の製造装置１，２によれば、昇華開始時に黒鉛製坩堝１０の底部５１が最高温度領域Ｓｔｍａｘに設定されるため、昇華用原料８０の黒鉛製坩堝１０の底部５１側からの昇華を促進することができる。また、昇華が進行するにつれて、最高温度領域Ｓｔｍａｘが徐々に昇華用原料８０の上面側に移動する。従って、昇華用原料８０を効率的に利用することができる。
【００６５】
（６）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６６】
例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。上述した実施形態では、炭化珪素を含む種結晶７０の下方に昇華用原料８０が配置される場合について説明したが、炭化珪素を含む種結晶７０を黒鉛製坩堝１０の底部５１に配置する場合でも適用可能である。この場合には、種結晶７０の上方に配置される昇華用原料８０の種結晶７０よりも遠い端部から、種結晶７０と対向する昇華用原料８０の表面に向けて最高温度領域を変化させるように制御する。
【００６７】
炭化珪素単結晶の製造装置１では、黒鉛製坩堝１０の上下方向の長さよりも、誘電加熱コイル３０を長くし、反応容器本体５０の底部５２を誘電加熱コイル３０の中央部付近に配置させることにより、誘電加熱コイル３０によって自然に形成される温度勾配を利用して、最高温度領域Ｓｔｍａｘが反応容器本体５０の底部５２に対応するようにした。
【００６８】
しかし、昇華開始時において、最高温度領域Ｓｔｍａｘが反応容器本体５０の底部５２に対応していればよく、誘電加熱コイル３０の長さと黒鉛製坩堝１０の上下方向の長さの関係は、必ずしも図１に示す関係になっていなくてもよい。誘電加熱コイル３０の巻回数も図１に限定されない。
【００６９】
また、炭化珪素単結晶の製造装置２では、黒鉛製坩堝１０の上下方向の断面視において、黒鉛製坩堝１０の上下方向の下方に位置するコイルほど、出力を高めることにより、反応容器本体５０の底部５２付近に最高温度領域Ｓｔｍａｘが形成されるようにした。
【００７０】
しかし、昇華開始時において、最高温度領域Ｓｔｍａｘが反応容器本体５０の底部５２に対応していればよく、誘電加熱コイル３１を構成するコイルの数、各コイルの巻回数などは、図３に限定されない。
【００７１】
誘電加熱コイル３０（または誘電加熱コイル３１）によって、黒鉛製坩堝１０内に最高温度領域Ｓｔｍａｘを有する温度分布が形成されればよい。最高温度領域Ｓｔｍａｘを移動させるための機構は、実施形態の誘導加熱コイル移動機構１４０、誘導加熱コイル移動機構２４０に限定されない。
【００７２】
本発明は、反応容器本体５０の底部５２と最高温度領域Ｓｔｍａｘとの相対的な位置関係が変化させることを規定するものであるため、誘電加熱コイル３０（または誘電加熱コイル３１）が固定され、黒鉛製坩堝１０が移動する機構も本発明の概念に含まれる。
【００７３】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の概略を説明する構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の誘電加熱コイルによる温度分布を説明する模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の概略を説明する構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置の誘電加熱コイルによる温度分布を説明する模式図である。
【図５】本発明の第１及び第２実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１，２…炭化珪素単結晶の製造装置、１０…黒鉛製坩堝、２０…石英管、３０…誘電加熱コイル、３１…誘電加熱コイル、３２…第１コイル、３３…第２コイル、３４…第３コイル、４０…支持棒、５０…反応容器本体、５１…内側の底部、５２…底部、７０…種結晶、６０…蓋部、６１…内側表面、８０…昇華用原料、８０ａ…上面部、１００…炭化珪素単結晶、１００ａ…凸面、１４０…誘導加熱コイル移動機構、１４１…コイルカバー、１４２…スクリューネジ、１４３…モータ、１４４…コイルガイド、２４０…誘導加熱コイル移動機構、２４１…コイルカバー、２４２…スクリューネジ、２４３…モータ、２４４…コイルガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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