(57)【要約】【課題】原料ガスの収率を向上させられるようにする。【解決手段】第１〜第３反応容器９〜１１を多段に配置すると共に、第２、第３反応容器１０、１１の底面にガス流動孔１０ｂ、１１ｂを設けることにより、多段にわたって原料ガス３が供給されるようにし、多段それぞれに配置された複数の種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶６を成長させられるようにする。これにより、原料ガス３をより効率良く再結晶化させることが可能となり、原料ガス３の収率を高めることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器（９〜１１）内に配置される台座（１２、１３）に対して炭化珪素単結晶基板にて構成された種結晶（５）を配置し、炭化珪素の原料ガス（３）を供給することにより、前記種結晶（５）の表面に炭化珪素単結晶（６）を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記反応容器（９〜１１）を多段に配置すると共に、各段の前記反応容器（９〜１１）には、前段の前記反応容器（９）で消費されずに残った未反応の前記原料ガス（３）を次の段の前記反応容器（１０）に流動させ、該次の段における前記炭化珪素単結晶（６）の成長に用いられるようにすることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２】
前記炭化珪素単結晶（６）の成長面の方が多段に配置された前記反応容器（９〜１１）の各段の境界位置よりも低温となるようにし、かつ、各段の境界位置の温度を前記原料ガス（３）の再結晶化レートよりも昇華レートの方が高くなる温度に制御することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記炭化珪素単結晶（６）の成長面の温度を２０００〜２３００℃に制御すると共に、多段に配置された前記反応容器（９〜１１）の各段の境界位置の温度を２３００〜２７００℃に制御することを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項４】
反応容器（９〜１１）内に配置される台座（１２、１３）に対して炭化珪素単結晶基板にて構成された種結晶（５）を配置し、炭化珪素の原料ガス（３）を供給することにより、前記種結晶（５）の表面に炭化珪素単結晶（６）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
多段に配置され、空間を構成する有底筒状にされた反応容器（９〜１１）と、
多段に配置された前記反応容器（９〜１１）が構成する前記空間内に配置され、前記種結晶（５）が配置される台座（１２、１３）と、を有し、
多段に配置された前記反応容器（９〜１１）のうち２段目以降の反応容器（１０、１１）には、各段の境界位置に前記原料ガス（３）を前段から次の段に流動させるガス流動孔（１０ｂ、１１ｂ）が備えられており、１段目の前記反応容器（９〜１１）から順に前記原料ガス（３）が前記ガス流動孔（１０ｂ、１１ｂ）を通じて流動する構造とされていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項５】
多段に配置された前記反応容器（９〜１１）の各段の境界位置と対応する位置に加熱装置（１６〜１８）が備えられていることを特徴とする請求項４に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項６】
前記加熱装置（１６〜１８）は、各段の境界位置それぞれを独立して加熱できるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項７】
前記加熱装置（１６〜１８）は、少なくとも前記反応容器（９〜１１）の１つに対して１つ対応して配置されていることを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項８】
前記反応容器（９〜１１）のうち前記炭化珪素単結晶（６）を成長させる空間を構成するものにおける前記炭化珪素単結晶（６）の成長方向と同方向の長さは、前記台座（１２、１３）における前記種結晶（５）が配置される先端位置の寸法の３倍以上とされていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項９】
前記台座（１２、１３）の厚みは、該台座（１２、１３）における前記種結晶（５）が配置される先端位置の寸法よりも大きくされていることを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１０】
前記台座（１２、１３）は、黒鉛で構成されていることを特徴とする請求項４ないし９のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１１】
前記台座（１２、１３）の側面が炭化タンタルでコーティングされていることを特徴とする請求項１０に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１２】
多段に配置された前記反応容器（９〜１１）は、前段の前記反応容器の開口部側から次の段の反応容器が入り込む入れ子構造とされ、
前記反応容器（９〜１１）のうち２段目以降のものを相対的に１段目に対して引上げる引上げ機構（２１、２２）を備えていることを特徴とする請求項４ないし１１のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１３】
前記種結晶（５）の表面に成長する前記炭化珪素単結晶（６）の成長量を確認するＸ線装置（２３、２４）が備えられていることを特徴とする請求項１２に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶で構成される種結晶に対して原料ガスを供給することでＳｉＣ単結晶の製造を行うＳｉＣ単結晶の製造方法およびそれに適した製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原料ガスを種結晶に供給することでＳｉＣ単結晶を成長させる技術として、特許文献１〜３に示されるものがある。
【０００３】
具体的には、特許文献１では、底面の中央部を開口させた流入口および上面を開口させた流出口を有する反応容器内に原料ガスを供給し、流出口の中央に配置した種結晶上にＳｉＣ単結晶を成長させる構造が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２、３では、底面の中央部を開口させた流入口および上面を開口させた流出口を有する加熱容器と、下面を開口させた反応容器とを備え、加熱容器の流出口側を反応容器内に入り込ませた構造が開示されている。このような構造では、流出口を通じて反応容器の底面に配置された種結晶に原料ガスが供給され、加熱容器と反応容器との間の隙間から更に反応容器の外周を通じて原料ガスが流動させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５４８９８号公報
【特許文献２】特開２００３−３０６３９８号公報
【特許文献３】特開２００４−３１１６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された構造では、るつぼ内で結晶成長に寄与しなかった原料ガス（以下、未反応原料ガスという）の多くがるつぼ外へ排出され、原料ガスの収率（原料ガスの供給量に対して得られるＳｉＣ単結晶の量）を下げているという問題がある。また、未反応原料ガスがるつぼ出口でＳｉＣ多結晶として再結晶化し、るつぼ出口の詰まりを発生させるという問題もある。
【０００７】
一方、特許文献２、３に開示された構造では、反応容器によって原料ガスの供給路が反転させられるため、るつぼの高温部から原料ガスを排出させられ、るつぼ出口での詰まりを防止することができる。ところが、このような構造によっても、未反応原料ガスの多くがるつぼ外へ排出されるのは同様であり、上記のように原料ガスの収率を下げている問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、原料ガスの収率を向上させられるＳｉＣ単結晶の製造方法およびそれに適した製造装置を提供することを第１の目的とする。また、原料ガスの収率を向上させ、かつ、詰まりを抑制できるＳｉＣ単結晶の製造方法およびそれに適した製造装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、反応容器（９〜１１）を多段に配置すると共に、各段の反応容器（９〜１１）には、前段の反応容器（９）で消費されずに残った未反応の原料ガス（３）を次の段の反応容器（１０）に流動させ、該次の段におけるＳｉＣ単結晶（６）の成長に用いられるようにすることを特徴としている。
【００１０】
このように、多段にわたって原料ガス（３）が供給されるようにし、多段それぞれに配置された複数の種結晶（５）の表面にＳｉＣ単結晶（６）を成長させられるようにしている。これにより、原料ガス（３）をより効率良く再結晶化させることが可能となり、原料ガス（３）の収率を高めることが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、ＳｉＣ単結晶（６）の成長面の方が多段に配置された反応容器（９〜１１）の各段の境界位置よりも低温となるようにし、かつ、各段の境界位置の温度を原料ガス（３）の再結晶化レートよりも昇華レートの方が高くなる温度に制御することを特徴としている。
【００１２】
このように、各段の境界となる位置を高温化させている。これにより、詰まりが発生することを抑制することも可能となる。例えば、請求項３に記載したように、ＳｉＣ単結晶（６）の成長面の温度を２０００〜２３００℃に制御すると共に、多段に配置された反応容器（９〜１１）の各段の境界位置の温度を２３００〜２７００℃に制御することができる。
【００１３】
請求項４〜請求項１３は、請求項１ないし３に記載のＳｉＣ単結晶の製造方法の実現に適した製造装置に関するものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、多段に配置され、空間を構成する有底筒状にされた反応容器（９〜１１）と、多段に配置された反応容器（９〜１１）が構成する空間内に配置され、種結晶（５）が配置される台座（１２、１３）と、を有し、多段に配置された反応容器（９〜１１）のうち２段目以降の反応容器（１０、１１）には、各段の境界位置に原料ガス（３）を前段から次の段に流動させるガス流動孔（１０ｂ、１１ｂ）が備えられており、１段目の反応容器（９〜１１）から順に原料ガス（３）がガス流動孔（１０ｂ、１１ｂ）を通じて流動する構造とされていることを特徴としている。
【００１５】
このように、反応容器（９〜１１）を多段に配置し、多段に配置された反応容器（９〜１１）のうち２段目以降の反応容器（１０、１１）にガス流動孔（１０ｂ、１１ｂ）を備えることで、多段にわたって原料ガス（３）が供給されるようにし、多段それぞれに配置された複数の種結晶（５）の表面にＳｉＣ単結晶（６）を成長させられるようにしている。これにより、原料ガス（３）をより効率良く再結晶化させることが可能となり、原料ガス（３）の収率を高めることが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、多段に配置された反応容器（９〜１１）の各段の境界位置と対応する位置に加熱装置（１６〜１８）が備えられていることを特徴としている。
【００１７】
このように、各段の境界となる位置、つまりガス流動孔（１０ｂ、１１ｂ）近辺に加熱装置（１６〜１８）を備えることで、この場所を再び高温化させることができる。これにより、詰まりが発生することを抑制することも可能となる。
【００１８】
この場合、請求項６に記載したように、加熱装置（１６〜１８）は、各段の境界位置それぞれを独立して加熱できるようにすると、より細やかな温度制御を行うことができるため好ましい。また、請求項７に記載したように、加熱装置（１６〜１８）は、少なくとも反応容器（９〜１１）の１つに対して１つ対応して配置されているようにすることで、所望の温度分布を容易に作り出すことができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、反応容器（９〜１１）のうちＳｉＣ単結晶（６）を成長させる空間を構成するもの（９、１０）におけるＳｉＣ単結晶（６）の成長方向と同方向の長さは、台座（１２、１３）における種結晶（５）が配置される先端位置の寸法の３倍以上とされていることを特徴としている。
【００２０】
このように、反応容器（９、１０）におけるＳｉＣ単結晶（６）の成長方向と同方向の長さを長く設定することで、種結晶（５）の寸法が大きくなっても、熱輻射の影響によって空間内で温度勾配を形成できなくなること防止することができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、台座（１２、１３）の厚みは、該台座（１２、１３）における種結晶（５）が配置される先端位置の寸法よりも大きくされていることを特徴としている。
【００２２】
このように、台座（１２、１３）の厚みを大きくすることで、種結晶（５）の寸法が大きくなっても、台座（１２、１３）の上面と下面の間の温度差を付けることが可能となる。
【００２３】
このような台座（１２、１３）は、例えば請求項１０に記載したように、黒鉛で構成される。また請求項１１に記載したように、台座（１２、１３）の側面を炭化タンタルでコーティングすると好ましい。このようにすれば、より台座（１２、１３）へのＳｉＣ多結晶の付着が低減され、詰まりを抑制することができる。
【００２４】
請求項１２に記載の発明では、多段に配置された反応容器（９〜１１）は、前段の反応容器の開口部側から次の段の反応容器が入り込む入れ子構造とされ、反応容器（９〜１１）のうち２段目以降のものを相対的に１段目に対して引上げる引上げ機構（２１、２２）を備えていることを特徴としている。
【００２５】
このような構造とされることで、ＳｉＣ単結晶（６）の成長に伴って反応容器（１０、１１）を引上げることにより、ＳｉＣ単結晶（６）の成長面を一定位置に維持することができる。これにより、ＳｉＣ単結晶（６）の成長速度および品質を一定に維持することが可能となる。
【００２６】
この場合、請求項１３に記載したように、種結晶（５）の表面に成長するＳｉＣ単結晶（６）の成長量を確認するＸ線装置（２３、２４）を備えるようにすれば、ＳｉＣ単結晶６の成長量を確認しながら結晶成長を行うことができ、ＳｉＣ単結晶（６）の成長面を常に一定位置に維持できるため、より上記効果を得ることができる。
【００２７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる結晶成長装置の断面構成を示す図である。
【図２】結晶成長装置内における原料ガス供給経路や温度分布を示した図である。
【図３】シミュレーションにより結晶成長装置内の温度分布を調べた結果を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる結晶成長装置の断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３０】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態にかかる結晶成長装置の断面図を示す。また、図２は、図１に示す結晶成長装置内における原料ガス供給経路や温度分布を示した図である。
【００３１】
図１に示す結晶成長装置１は、底部に備えられた流入口２を通じてＳｉおよびＣを含有するＳｉＣの原料ガス３を供給し、上部に備えられた流出口４を通じて排出することで、結晶成長装置１内に配置したＳｉＣ単結晶基板からなる種結晶５上にＳｉＣ単結晶６を結晶成長させるものである。
【００３２】
結晶成長装置１には、真空容器７、第１断熱材８、第１、第２、第３反応容器９、１０、１１、第１、第２台座１２、１３、ガス流集中機構１４、第２断熱材１５および第１、第２、第３加熱装置１６、１７、１８が備えられている。
【００３３】
真空容器７は、中空円筒状を為しており、アルゴンガス等が導入でき、かつ、結晶成長装置１の他の構成要素を収容すると共に、その収容している内部空間の圧力を真空引きすることにより減圧できる構造とされている。この真空容器７の底部に原料ガス３の流入口２が設けられると共に、上部（具体的には側壁の上方位置）に原料ガス３の流出口４が設けられている。
【００３４】
第１断熱材８は、円筒等の筒形状を為しており、中空部により原料ガス導入管８ａを構成している。第１断熱材８は、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）にてコーティングした黒鉛などで構成される。
【００３５】
第１〜第３反応容器９〜１１は、原料ガス３が流れる空間を構成しており、中空筒状で構成されている。これら第１〜第３反応容器９〜１１は、本実施形態では、同径の円筒形状とされており、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）にてコーティングした黒鉛などで構成される。
【００３６】
第１、第２反応容器９、１０が構成する空間内には種結晶５が配置され、その空間内において種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶６が成長させられる。例えば、本実施形態では、第１〜第３反応容器９〜１１は、有底円筒状で構成されている。
【００３７】
第１反応容器９の底面の中央位置には、原料ガス導入管８ａと対応する貫通孔９ａが形成され、底面が第１断熱材８に接触させられることにより貫通孔９ａと原料ガス導入管８ａとが繋げられている。
【００３８】
第２反応容器１０の底面の中央部にも、貫通孔１０ａが形成されている。この貫通孔１０ａ内には第１台座１２が挿入され、第１反応容器９にて構成される空間内に第１台座１２が突き出して配置されるようになっている。また、第２反応容器１０の底面には、貫通孔１０ａの周囲にも貫通穴からなるガス流動孔１０ｂが複数個、例えば等間隔に配置されている。そして、第２反応容器１０の底面が第１反応容器９の開口している側の先端部と接触させられることで、これら接触箇所からの原料ガス３の排出が防がれているため、図２に示すように第１反応容器９が構成する空間内の原料ガス３がガス流動孔１０ｂを通じて第２反応容器１０が構成する空間内に流動させられる。
【００３９】
第３反応容器１１の底面の中央部にも、貫通孔１１ａが形成されている。この貫通孔１１ａ内には第２台座１３が挿入され、第２反応容器１０にて構成される空間内に第２台座１３が突き出して配置されるようになっている。また、第３反応容器１１の底面には、貫通孔１１ａの周囲にも貫通穴からなるガス流動孔１１ｂが複数個、例えば等間隔に配置されている。そして、第３反応容器１１の底面が第２反応容器１０の開口している側の先端部と接触させられることで、これら接触箇所からの原料ガス３の排出が防がれているため、図２に示すように第２反応容器１０が構成する空間内の原料ガス３がガス流動孔１１ｂを通じて第３反応容器１１が構成する空間内に流動させられる。
【００４０】
また、第１〜第３反応容器９〜１１のうち、ＳｉＣ単結晶６を成長させる空間を構成している第１、第２反応容器９、１０に関しては、その長さ（紙面上下方向の長さ、つまりＳｉＣ単結晶６の成長方向の長さ）が第１、第２台座１２、１３に配置する種結晶５の寸法（口径）の３倍以上となるようにしてある。すなわち、種結晶５の寸法が大きくなる程、熱輻射の影響によって空間内で温度勾配を形成し難くなるため、それを見込んだ長さにしてある。
【００４１】
第１、第２台座１２、１３は、その先端に種結晶５を配置するために用いられる。これら第１、第２台座１２、１３は黒鉛で構成されており、その側面は炭化タンタルでコーティングされている。このようにコーティングすることで、より第１、第２台座１２、１３へのＳｉＣ多結晶の付着が低減され、詰まりを抑制することができる。
【００４２】
また、第１、第２台座１２、１３における種結晶５を配置するための先端部は、例えば種結晶５と同寸法とされ、例えば円形状とされている。第１、第２台座１２、１３の厚み（紙面上下方向の長さ、つまりＳｉＣ単結晶６の成長方向の長さ）は、第１、第２台座１２、１３に配置する種結晶５の口径に基づいて調整されている。すなわち、種結晶５の口径が大きくなる程、第１、第２台座１２、１３の上面と下面の間の温度差が付け難くなるため、第１、第２台座１２、１３の厚みを大きくする必要があり、例えばその厚みが種結晶５の口径よりも大きく（例えば５０ｍｍ以上）なるようにしている。
【００４３】
このような第１、第２台座１２、１３は、本実施形態では略円柱形状で構成されているが、円錐台形状や断面放物線状など他の形状で構成されていても構わない。なお、本実施形態では、第１、第２台座１２、１３を円柱形状としているため、種結晶５が配置される先端部とは反対側の端部において第１、第２台座１２、１３を若干拡径してあり、第１、第２台座１２、１３を第２、第３反応容器１０、１１の貫通孔１０ａ、１１ａ内に挿入した時に、拡径した部分で位置決めおよび抜け防止が為される。
【００４４】
ガス流集中機構１４は、ガス流動孔１０ｂを通じて第１反応容器９が構成する空間から第２反応容器１０が構成する空間に流動してきた原料ガス３を中央位置、つまり種結晶５が配置されている位置に集中させるためのものである。本実施形態では、ガス流集中機構１４は、中空状の円錐台形状で構成され、その底面が第２反応容器１０の底面側に向けて配置され、その上面が第３反応容器１１側に向けて配置されている。このガス流集中機構１４も、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）にてコーティングされた黒鉛およびＴａＣ（炭化タンタル）などで構成される。
【００４５】
第２断熱材１５は、真空容器７の側壁面に沿って配置され、中空筒状を為している。この第２断熱材１５により、ほぼ第１断熱材８や第１〜第３反応容器９〜１１等が囲まれている。第２断熱材１５は、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）にてコーティングされた黒鉛などで構成される。
【００４６】
第１〜第３加熱装置１６〜１８は、例えば誘導加熱用コイルやヒータなどで構成され、真空容器７の周囲を囲むように配置されている。これら第１〜第３加熱装置１６〜１８は、それぞれ独立して温度制御できるように構成されている。このため、より細やかな温度制御を行うことができる。第１加熱装置１６は、第１反応容器９の底面や第１反応容器９にて構成される空間に対応した位置に配置されている。第２加熱装置１７は、第２反応容器１０の底面や第２反応容器９にて構成される空間に対応した位置に配置されている。第３加熱装置１８は、第３反応容器１１の底面に対応した位置に配置されている。このような配置とされているため、最低でも第１〜第３加熱装置１６〜１８のいずれか１つが各反応容器９〜１１に対応して配置されることになり、所望の温度分布を容易に作り出すことができる。
【００４７】
このように構成された結晶成長装置を用いたＳｉＣ単結晶６の製造方法について説明する。
【００４８】
まず、第１〜第３加熱装置１６〜１８を制御し、図２中に示すように温度分布を付ける。すなわち、原料ガス３が再結晶化されて詰まりが発生して欲しくない部分については、例えば原料ガス３の再結晶化レートよりも昇華レートの方が高くなる温度、ＳｉＣ単結晶６の成長表面では、ＳｉＣ単結晶６の成長レートが昇華レートよりも高くなる温度とする。
【００４９】
具体的には、原料ガス導入管８ａや貫通孔９ａを通じて原料ガス３が第１反応容器９に流入してくる入口近辺、第１反応容器９から第２反応容器１０に原料ガス３を流動させるためのガス流動孔１０ｂ近辺、および、第１反応容器９から第２反応容器１０に原料ガス３を流動させるためのガス流動孔１０ｂ近辺では、詰まりの発生を抑制する必要が有る。このため、これらの場所については、原料ガス３の再結晶化レートよりも昇華レートの方が高くなる温度、例えば２３００〜２７００℃とする。一方、ＳｉＣ単結晶６の成長前においては種結晶５の表面、ＳｉＣ単結晶６の成長に伴ってその成長表面にＳｉＣの再結晶化が行われるようにする必要が有る。このため、これらの場所については、詰まりの発生を抑制する必要があった場所よりも低温とし、ＳｉＣ単結晶６の成長レートが昇華レートよりも高くなる温度、例えば２０００〜２３００℃とする。なお、ＳｉＣ単結晶６の成長に伴って温度分布を変えていく必要があるが、第１〜第３加熱装置１６〜１８を適宜制御することで可能である。
【００５０】
そして、原料ガス導入管８ａを通じて原料ガス３を導入する。これにより、図２中の矢印で示したように、まずは第１反応容器９にて構成された空間内において、原料ガス３が種結晶５の表面に供給され、さらに原料ガス３のうち未反応なものがガス流動孔１０ｂを通じて第２反応容器１０にて構成された空間内において、原料ガス３が種結晶５の表面に供給される。すなわち、ガス流動孔１０ｂ、１１ｂを通じて１段目から順に原料ガス３が供給されていき、前段の反応容器で消費されずに残った未反応の原料ガス３がその次の段の反応容器に流動させられ、それが次の段のＳｉＣ単結晶６の成長に用いられるようにできる。これにより、多段にわたって原料ガス３が消費されるようにでき、多段それぞれに配置された複数の種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶６を成長させることが可能となる。
【００５１】
参考として、図３に、シミュレーションにより温度分布を調べた結果を示す。この図に示されるように、第１〜第３加熱装置１６〜１８を制御することにより、結晶成長装置１内の各部の温度を制御でき、上記のような温度分布にすることが可能となる。そして、１段目となる第１反応容器９にて構成された空間内では種結晶５の部分が最も低温になった。２段目となる第２反応容器１０にて構成された空間内では種結晶５よりもやや下方が最も低温となったが、原料ガス３は既に十分分解されているため、結晶成長には問題なかった。それぞれの成長レートを調べたところ、１段目で２００μｍ／ｈ、２段目で１５０μｍ／ｈという結果を得ることができた。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態では、多段にわたって原料ガス３が供給されるようにし、多段それぞれに配置された複数の種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶６を成長させられるようにしている。これにより、原料ガス３をより効率良く再結晶化させることが可能となり、原料ガス３の収率を高めることが可能となる。
【００５３】
また、各段の境界となる位置、つまりガス流動孔１０ｂ近辺を再び高温化させている。これにより、詰まりが発生することを抑制することも可能となる。
【００５４】
さらに、１段目の結晶成長を行う空間から２段目の結晶成長を行う空間に原料ガス３を流動させる際に、原料ガス３が中央から離れた位置に分散されてしまうが、それをガス流集中機構１４にて再び中央位置に集中させるようにしている。このため、多段にわたって結晶成長させる場合において、後段でも種結晶５の表面に的確に原料ガス３が供給されるようにすることが可能となり、より原料ガス３の収率を高めることが可能となる。また、ＳｉＣ単結晶６の成長速度の向上も図ることが可能となる。
【００５５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の結晶成長装置１は、第１実施形態に対して第１〜第３反応容器９〜１１の構成等を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５６】
図４は、本実施形態にかかる結晶成長装置１の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１〜第３反応容器９〜１１を異なる寸法で構成し、第１反応容器９の開口部内に第２反応容器１０の底面側が入り込み、第２反応容器１０の開口部内に第３反応容器１１の底面側が入り込む入れ子構造とされている。そして、第１反応容器９の内径と第２反応容器１０の外径とが同寸法とされると共に、第２反応容器１０の内径と第３反応容器１１の外径とが同寸法とされることにより、第１反応容器９と第２反応容器１０の間が隙間無く塞がれると共に、第２反応容器１０と第３反応容器１１の間が隙間無く塞がれている。
【００５７】
さらに、第２、第３反応容器１０、１１の開口部側の端部には、カーボンワイヤ等で構成された引上げ機構２１、２２が備えられており、それぞれ第２、第３反応容器１０、１１を独立して引上げられるようにしてある。
【００５８】
また、ＳｉＣ単結晶６の成長量を知ることができるように、ＳｉＣ単結晶６の成長表面と対応する部位（すなわち第１、第２台座１２、１３の先端位置）を確認できるＸ線装置２３、２４を真空容器７の周囲に配置してある。
【００５９】
このような構造とされることで、ＳｉＣ単結晶６の成長量を確認しながら結晶成長を行うことができ、ＳｉＣ単結晶６の成長に伴って第２、第３反応容器１０、１１を引上げることにより、ＳｉＣ単結晶６の成長面を常に一定位置に維持することができる。これにより、ＳｉＣ単結晶６の成長速度および品質を一定に維持することが可能となる。
【００６０】
（他の実施形態）
上記各実施形態に示した結晶成長装置１の具体的な構造は、単なる一例であり、形状や材質などについて適宜変更することができる。例えば、各反応容器１０、１１の底面に複数個のガス流動孔１０ｂ、１１ｂを備えたが、底面をメッシュ状にすることで、無数のガス流動孔１０ｂ、１１ｂを備えるようにしても良い。つまり、各反応容器１０、１１の底面の中央位置に台座１２、１３が配置できる構造であれば、どのような構造であっても良い。
【００６１】
また、第２、第３反応容器１０、１１については、第２実施形態において引上げ機構２１、２２を備える場合について説明したが、２段目以降となる第２、第３反応容器１０、１１が相対的に引上げられる構造であれば他の構造、例えば第１反応容器９側を引き下げる構造を備えるようにしても良い。
【００６２】
また、上記実施形態では、２段でＳｉＣ単結晶６を成長させられる結晶成長装置１を例に挙げて説明したが、３段以上の多段の結晶成長装置としても勿論良い。
【符号の説明】
【００６３】
１              結晶成長装置
２              流入口
３              原料ガス
４              流出口
５              種結晶
６              ＳｉＣ単結晶
７              真空容器
８、１５        第１、第２断熱材
８ａ            原料ガス導入管
９〜１１        第１〜第３反応容器
９ａ〜１１ａ    貫通孔
１０ｂ、１１ｂ  ガス流動孔
１２、１３      第１、第２台座
１４            ガス流集中機構
１６〜１８      第１〜第３加熱装置
２１、２２      引上げ機構
２３、２４      Ｘ線装置
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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