(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝内の台座に取り付けた炭化珪素種結晶の成長面に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶製造装置であって、
前記台座は、前記炭化珪素種結晶が取り付けられる台座本体と、該台座本体上に積み重ねられた複数の板材と、を有し、
前記台座は、該台座の厚さを薄くすることが可能な構成であることを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項２】
前記台座は、前記坩堝の上端に配置され、
前記炭化珪素原料を昇華させた原料ガスを、前記炭化珪素種結晶の成長面に供給することで、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする請求項１記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項３】
前記台座本体は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられており、前記台座本体は、前記蓋体の下面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向に対して突出し、かつ少なくとも１つ以上の前記板材を収容する収容部を有することを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項４】
前記収容部は、前記蓋体の上面から突出しないように、複数の前記板材を収容することを特徴とする請求項３記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項５】
前記蓋体の上面から突出するように、前記収容部及び該収容部上に複数の前記板材を積み重ねられていることを特徴とする請求項３記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項６】
前記台座本体は、前記蓋体と一体とされていることを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項７】
前記坩堝に、前記炭化珪素種結晶側に前記原料ガスを案内するガイド部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項８】
前記ガイド部材は、前記炭化珪素原料の上面に対して略平行な板材とされており、かつ前記炭化珪素種結晶の成長面を露出する開口部を有することを特徴とする請求項７記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項９】
前記ガイド部材は、前記炭化珪素種結晶よりも下方の位置に、前記炭化珪素種結晶の成長面を露出する筒状部を有することを特徴とする請求項７記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１０】
前記筒状部は、前記炭化珪素種結晶の成長面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向において、同じ幅であることを特徴とする請求項９記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１１】
前記筒状部は、前記炭化珪素種結晶の成長面から前記炭化珪素原料の上面に向かうにつれて、幅広な形状であることを特徴とする請求項９記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１２】
前記坩堝は、前記蓋体が配置される上部坩堝と、前記炭化珪素原料を収容する下部坩堝と、を有し、
前記上部坩堝及び前記下部坩堝は、上下方向に対して相対的に移動可能な構成であることを特徴とする請求項１ないし１１のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１３】
前記ガイド部材を、前記上部坩堝の内壁に設けたことを特徴とする請求項１２項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１４】
前記台座の材料が、炭化珪素であることを特徴とする請求項１ないし１３のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１５】
前記台座の材料が、炭素であることを特徴とする請求項１ないし１３のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１６】
坩堝内の台座に取り付けた炭化珪素種結晶の成長面に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法であって、前記炭化珪素単結晶が成長するに従い、前記台座の厚さを薄く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１７】
前記炭化珪素種結晶が坩堝内に収容された前記炭化珪素原料と対向するように、前記坩堝の上端に前記台座を配置し、前記炭化珪素種結晶の成長面に、前記炭化珪素原料を昇華させた原料ガスを供給することで、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする請求項１６記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項１８】
前記炭化珪素単結晶の成長中に、前記台座の厚さを薄くすることを特徴とする請求項１６または１７記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項１９】
前記炭化珪素単結晶の成長を停止させた後に、前記台座の厚さを薄くし、その後、前記炭化珪素単結晶をさらに成長させることを特徴とする請求項１６または１７記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２０】
前記台座は、前記炭化珪素種結晶が取り付けられた台座本体と、該台座本体上に積み重ねられた複数の板材と、を有し、
前記板材を取り外すことで、前記台座の厚さを薄くすることを特徴とする請求項１７ないし１９のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２１】
前記台座本体は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられ、前記蓋体の下面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向に対して突出し、かつ前記板材を収容する収容部を有し、
前記蓋体の上面から突出しないように、前記収容部に複数の前記板材を収容した後、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする請求項２０記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２２】
前記台座本体は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられ、前記蓋体の下面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向に対して突出し、かつ前記板材を収容する収容部を有し、
前記蓋体の上面から突出するように、前記収容部及び該収容部上に複数の前記板材を積み重ねた後、前記炭化珪素種結晶に前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする請求項２０記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２３】
前記台座は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられており、前記台座は、前記蓋体の上面から突出するように配置されており、前記蓋体の上面から突出した前記台座の一部を切断することで、前記台座の厚さを薄くすることを特徴とする請求項１７ないし１９のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項２４】
前記炭化珪素種結晶を成長させる際、前記炭化珪素原料の上面と前記炭化珪素単結晶の結晶成長面との距離が略等しくなるように調整することを特徴とする請求項１７ないし２３のうち、いずれか１項記載の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】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、半導体材料のうちの１つであり、他の半導体材料である珪素（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等と比較して、バンドギャップが大きいことから、  炭化珪素基板を用いて、パワーデバイス、高周波デバイス、及び高温動作デバイス等の炭化珪素デバイスを形成する研究が行なわれている。
【０００３】
上記炭化珪素基板は、例えば、昇華再結晶法により形成された炭化珪素単結晶インゴットをスライスし、その後、両面を鏡面加工することで形成される。また、炭化珪素単結晶インゴットは、炭化珪素単結晶製造装置を用いて形成される（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
図２５は、従来の炭化珪素単結晶製造装置の主要部を示す断面図である。図２５において、Ｘ１は、台座２０５の上面２０５ａから炭化珪素種結晶２０６の成長面２０６ａ（結晶フロント面）までの距離（以下、「距離Ｘ１」という）を示している。
【０００５】
図２５を参照するに、従来の炭化珪素単結晶製造装置２００は、炭化珪素原料２０１を収容する坩堝２０２と、蓋体２０４と、蓋体２０４と一体形成され、蓋体２０４の下面２０４ａから突出する台座２０５と、炭化珪素原料２０１と対向する台座２０５の下面２０５ｂに取り付けられ、炭化珪素単結晶２０８が形成される炭化珪素種結晶２０６と、を有する（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
通常、上記炭化珪素単結晶製造装置２００を用いて炭化珪素単結晶２０８を形成する場合、図２５に示すように、予め炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ａが凸面（炭化珪素原料２０１の上面２０１ａ側に凸んだ面）となるような最適な結晶成長条件を求め、該最適な結晶成長条件により炭化珪素単結晶２０８を成長させる。
【０００７】
このように、炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ａが凸面となるように、炭化珪素単結晶２０８を成長させることで、結晶欠陥の少ない炭化珪素単結晶２０８を得ることができる（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３０８６９７号公報
【特許文献２】特許第４４９９６９８号公報
【特許文献３】特開２００９−２３８８０号公報
【特許文献４】特開平６−２２７８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２６及び図２７は、従来の炭化珪素単結晶製造装置の問題点を説明するための断面図である。図２６では、図２５に示す炭化珪素単結晶２０８がさらに成長した状態を模式的に示しており、図２７では、図２６に示す炭化珪素単結晶２０８がさらに成長した状態を模式的に示している。
【００１０】
また、図２６において、Ｘ２は、台座２０５の上面２０５ａから炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ｂまでの距離（以下、「距離Ｘ２」という）を示している。さらに、図２７において、Ｘ３は、台座２０５の上面２０５ａから炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ｃまでの距離（以下、「距離Ｘ３」という）を示している。
なお、図２６及び図２７において、図２５に示す炭化珪素単結晶製造装置２００と同一構成部分には同一符号を付す。
【００１１】
ところで、炭化珪素単結晶２０８の成長時において、図２６及び図２７に示す台座２０５、炭化珪素種結晶２０６、及び炭化珪素単結晶２０８よりなる構造体２１１の熱は、台座２０５の上面２０５ａから放熱される。
しかしながら、炭化珪素単結晶２０８が進むと、台座２０５の上面２０５ａから炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ｂ，２０８ｃまでの距離Ｘ２，Ｘ３が距離Ｘ１よりも長くなるので構造体２１１の熱を放出しにくくなる。
【００１２】
すなわち、成長初期には、台座２０５及び炭化珪素種結晶２０６よりなる第１の構造体が熱抵抗となるが、炭化珪素単結晶２０８の成長が進むと、台座２０５、炭化珪素種結晶２０６、及び炭化珪素単結晶２０８よりなる第２の構造体が熱抵抗となるため、炭化珪素単結晶２０８の成長が進むと成長した炭化珪素単結晶２０８の分だけ、成長初期よりも熱抵抗が増大することになり、その結果、台座２０５の上面２０５ａからの放熱能力は低下する。
【００１３】
このため、炭化珪素単結晶の成長が進むと、炭化珪素単結晶の結晶成長面の温度分布が、成長初期の炭化珪素単結晶の結晶成長面の温度分布と異なってしまう。
【００１４】
また、炭化珪素単結晶２０８の成長がさらに進むと、結晶成長面が熱源である炭化珪素原料の表面に近づき、これも結晶成長面の温度分布に影響を与える。
【００１５】
このように、成長初期の結晶成長面の温度分布は炭化珪素単結晶の成長と共に変化するため、炭化珪素単結晶を最適な結晶成長条件で長尺に成長させることができないという問題があった。
【００１６】
また、炭化珪素単結晶を長尺化させると、炭化珪素単結晶を最適な結晶成長条件で成長させることができないことにより、結晶成長面が凹面化して欠陥が入ったり、結晶成長面が凸面化して割れたりするという問題があった。
つまり、従来の炭化珪素単結晶製造装置では、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶（炭化珪素単結晶インゴット）を製造することができなかった。
【００１７】
そこで、本発明は、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶を製造可能な炭化珪素単結晶製造装置、及び炭化珪素単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶を製造するためには、台座の厚さを薄くすることが可能な構成とし、かつ炭化珪素単結晶の成長に応じて、台座の厚さを薄くすることが必要であると想到した。
【００１９】
具体的には、炭化珪素単結晶を成長させる前の台座（厚さを薄くする前の台座）、及び炭化珪素種結晶よりなる第１の構造体の厚さと、厚さが薄くされた台座、炭化珪素種結晶、及び炭化珪素単結晶よりなる第２の構造体の厚さと、をできるだけ等しくすることで、結晶成長時における第１及び第２の構造体の放熱状態の変化を低減し、炭化珪素単結晶の結晶成長面の温度分布の変化を小さくすることが可能になると想到した。
【００２０】
これにより、炭化珪素単結晶の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶成長面が凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、炭化珪素単結晶を成長させることが可能となるという考えに至った。
【００２１】
そこで、本発明者は、台座の厚さの違いが炭化珪素単結晶の結晶成長面の温度にどのような影響を及ぼすかについて確認するためのシミュレーションを行なった。この結果を図２８に示す。
【００２２】
図２８は、台座の厚さと炭化珪素単結晶の結晶成長面の温度分布との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
なお、図２８では、サンプル１として、図２５に示す炭化珪素単結晶製造装置２００に成長初期の炭化珪素単結晶２０８が形成されたときの炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ａの温度分布を示す。
また、図２８では、サンプル２として、図２６に示す炭化珪素単結晶製造装置２００に厚さ１０ｍｍの炭化珪素単結晶２０８が形成されたときの炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ｂの温度分布を示す。
【００２３】
さらに、サンプル３として、図２７に示す炭化珪素単結晶製造装置２００の台座２０５にザグリ（図示していない凹部）を形成し、台座２０５の厚さを薄くし、かつ厚さ１０ｍｍの炭化珪素単結晶２０８が形成されたときの炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ｃの温度分布を示す。
【００２４】
また、図２８では、炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃの中心の温度を基準（０℃）として、結晶成長面２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃの径方向の温度を示す。
上記シミュレーションでは、シミュレーション条件として、ザグリが形成される前の台座２０５の厚さを１０ｍｍ、ザグリが形成された後の台座２０５の厚さを１ｍｍとした。
【００２５】
図２８を参照するに、サンプル１，２の温度分布の結果から、炭化珪素単結晶２０８の成長が進むと、サンプル１とサンプル２との温度分布に差が生じることが確認できた。
また、サンプル３の結果から、ザグリを形成して台座２０５の厚さを薄くすることで、炭化珪素単結晶２０８が１０ｍｍ形成された結晶成長面２０８ａの径方向における温度分布は、サンプル１に示す結晶成長初期の温度分布に近づくことが確認できた。
【００２６】
つまり、上記シミュレーション結果から、炭化珪素単結晶の成長に応じて、台座の厚さを薄くすることで、炭化珪素単結晶の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面が凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、炭化珪素単結晶の成長の開始から終了までの間、炭化珪素単結晶を成長させることが可能になることが確認できた。
【００２７】
さらに、炭化珪素単結晶２０８の成長が進むことで、結晶成長面が炭化珪素原料２０１の表面２０１ａに近づくことによる、結晶成長面の温度分布の影響については、特許文献３のように、上下に分離された坩堝を用い、上部坩堝と下部坩堝を相対的に移動させることにより、炭化珪素単結晶２０８の結晶成長面と炭化珪素原料２０１の表面２０１ａとの距離を調整できる構成を採用することとした。
本発明者は、この知見についてさらに研究を進めた結果、以下の手段を有する本発明を完成するに至った。
【００２８】
すなわち、上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１）  坩堝内の台座に取り付けた炭化珪素種結晶の成長面に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶に炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶製造装置であって、前記台座は、該台座の厚さを薄くすることが可能な構成であることを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
（２）  前記台座は、前記坩堝の上端に配置され、前記炭化珪素原料を昇華させた原料ガスを、前記炭化珪素種結晶の成長面に供給することで、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする前項（１）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（３）  前記台座は、前記炭化珪素種結晶が取り付けられる台座本体と、該台座本体上に積み重ねられた複数の板材と、を有することを特徴とする前項（１）または（２）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（４）  前記台座本体は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられており、前記台座本体は、前記蓋体の下面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向に対して突出し、かつ少なくとも１つ以上の前記板材を収容する収容部を有することを特徴とする前項（３）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（５）  前記収容部は、前記蓋体の上面から突出しないように、複数の前記板材を収容することを特徴とする前項（４）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（６）  前記蓋体の上面から突出するように、前記収容部及び該収容部上に複数の前記板材を積み重ねられていることを特徴とする前項（４）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（７）  前記台座本体は、前記蓋体と一体とされていることを特徴とする前項（３）ないし（６）のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（８）  前記坩堝に、前記炭化珪素種結晶側に前記原料ガスを案内するガイド部材を設けたことを特徴とする前項（１）ないし（７）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（９）  前記ガイド部材は、前記炭化珪素原料の上面に対して略平行な板材とされており、かつ前記炭化珪素種結晶の成長面を露出する開口部を有することを特徴とする前項（８）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１０）前記ガイド部材は、前記炭化珪素種結晶よりも下方の位置に、前記炭化珪素種結晶の成長面を露出する筒状部を有することを特徴とする前項（８）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１１）前記筒状部は、前記炭化珪素種結晶の成長面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向において、同じ幅であることを特徴とする前項（１０）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１２）前記筒状部は、前記炭化珪素種結晶の成長面から前記炭化珪素原料の上面に向かうにつれて、幅広な形状であることを特徴とする前項（１０）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１３）前記坩堝は、前記蓋体が配置される上部坩堝と、前記炭化珪素原料を収容する下部坩堝と、を有し、前記上部坩堝及び前記下部坩堝は、上下方向に対して相対的に移動可能な構成であることを特徴とする前項（１）ないし（１２）のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１４）前記ガイド部材を、前記上部坩堝の内壁に設けたことを特徴とする前項（１３）記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１５）前記台座の材料が、炭化珪素であることを特徴とする前項（１）ないし（１４）のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１６）前記台座の材料が、炭素であることを特徴とする前項（１）ないし（１４）のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶製造装置。
（１７）坩堝内の台座に取り付けた炭化珪素種結晶の成長面に、原料ガスを供給して、前記炭化珪素種結晶に炭化珪素の単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法であって、前記炭化珪素単結晶が成長するに従い、前記台座の厚さを薄くすることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
（１８）前記炭化珪素種結晶が坩堝内に収容された前記炭化珪素原料と対向するように、前記坩堝の上端に前記台座を配置し、前記炭化珪素種結晶の成長面に、前記炭化珪素原料を昇華させた原料ガスを供給することで、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする前項（１７）記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（１９）前記炭化珪素単結晶の成長中に、前記台座の厚さを薄くすることを特徴とする前項（１７）または（１８）記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（２０）前記炭化珪素単結晶の成長を停止させた後に、前記台座の厚さを薄くし、その後、前記炭化珪素単結晶をさらに成長させることを特徴とする前項（１７）または（１８）記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（２１）前記台座は、前記炭化珪素種結晶が取り付けられた台座本体と、該台座本体上に積み重ねられた複数の板材と、を有し、前記板材を取り外すことで、前記台座の厚さを薄くすることを特徴とする前項（１８）ないし（２０）のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（２２）前記台座本体は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられ、前記蓋体の下面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向に対して突出し、かつ前記板材を収容する収容部を有し、前記蓋体の上面から突出しないように、前記収容部に複数の前記板材を収容した後、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする前項（２１）記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（２３）前記台座本体は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられ、前記蓋体の下面から前記炭化珪素原料の上面に向かう方向に対して突出し、かつ前記板材を収容する収容部を有し、前記蓋体の上面から突出するように、前記収容部及び該収容部上に複数の前記板材を積み重ねた後、前記炭化珪素種結晶に前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする前項（２１）記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（２４）前記台座は、前記坩堝の上端に配置された蓋体に設けられており、前記台座は、前記蓋体の上面から突出するように配置されており、前記蓋体の上面から突出した前記台座の一部を切断することで、前記台座の厚さを薄くすることを特徴とする前項（１８）ないし（２０）のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
（２５）前記炭化珪素種結晶を成長させる際、前記炭化珪素原料の上面と前記炭化珪素単結晶の結晶成長面との距離が略等しくなるように調整することを特徴とする前項（１８）ないし（２４）のうち、いずれか１項記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の炭化珪素単結晶製造装置によれば、台座の厚さを薄くすることが可能な構成とすることにより、炭化珪素単結晶を成長させる前の台座（厚さを薄くする前の台座）、及び炭化珪素種結晶よりなる第１の構造体の厚さと、厚さが薄くされた台座、炭化珪素種結晶、及び炭化珪素単結晶よりなる第２の構造体の厚さと、をできるだけ等しくすることが可能となる。
【００３０】
これにより、厚さを薄くする前の台座の上面から熱を放熱する第１の構造体の放熱特性と、厚さが薄くされた台座の上面から熱を放熱する第２の構造体の放熱特性と、の差が小さくなるので、成長時における炭化珪素単結晶の結晶成長面の温度分布の変化を小さくすることが可能になる。
【００３１】
つまり、炭化珪素単結晶の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面が凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、炭化珪素単結晶を成長させることが可能となる。これにより、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶を製造できる。
【００３２】
また、本発明の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、炭化珪素単結晶が成長するに従い、台座の厚さを薄くすることにより、炭化珪素単結晶の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面が凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、炭化珪素単結晶を成長させることが可能となる。これにより、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す炭化珪素単結晶製造装置本体を拡大した断面図である。
【図３】第１の板材及び台座厚さ調整部材の斜視図である。
【図４】フック収容部の天井面と台座厚さ調整部材の第１のフック部とが接触した状態を示す断面図である。
【図５】第２の板材及び台座厚さ調整部材の斜視図である。
【図６】フック収容部の天井面と台座厚さ調整部材の第２のフック部とが接触した状態を示す断面図である。
【図７】第１の板材が台座本体と接触し、かつ第２の板材が第１の板材の上方に引き上げられた状態の炭化珪素単結晶製造装置本体を模式的に示す断面図である。
【図８】第１の板材が台座本体の上方に引き上げられた状態の炭化珪素単結晶製造装置本体を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の第１変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態の第２変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の第３変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の第４変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図１５】第１の切断位置で切断された台座を備えた炭化珪素単結晶製造装置を模式的に示す断面図である。
【図１６】第２の切断位置で切断された台座を備えた炭化珪素単結晶製造装置を模式的に示す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その１）である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その２）である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その３）である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その４）である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その５）である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その６）である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その７）である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図（その８）である。
【図２５】従来の炭化珪素単結晶製造装置の主要部を示す断面図である。
【図２６】従来の炭化珪素単結晶製造装置の問題点を説明するための断面図（その１）である。
【図２７】従来の炭化珪素単結晶製造装置の問題点を説明するための断面図（その２）である。
【図２８】台座の厚さと炭化珪素単結晶の結晶成長面の温度分布との関係をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の炭化珪素単結晶製造装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。図１では、炭化珪素単結晶製造装置の一例として、炭化珪素原料３９を昇華させた原料ガスを、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに供給することで、炭化珪素種結晶３５に炭化珪素単結晶７１を成長させる炭化珪素単結晶製造装置１０（言い換えれば、昇華再結晶法により、炭化珪素単結晶７１を成長させる炭化珪素単結晶製造装置）を例に挙げて説明する。
【００３６】
図１を参照するに、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０は、真空容器１１と、断熱部材１２と、炭化珪素単結晶製造装置本体１３と、支持部材１５と、加熱手段１６と、第１及び第２の放射温度計１８，１９と、を有する。
【００３７】
真空容器１１は、断熱部材１２、炭化珪素単結晶製造装置本体１３、及び支持部材１５を収容している。真空容器１１は、ガス導入孔２２と、ガス排出孔２３と、を有する。
ガス導入孔２２は、Ａｒガス供給装置（図示せず）と接続されており、真空容器１１内にＡｒガスを供給することで、真空容器１１内をＡｒ雰囲気（例えば、圧力が５．０×１０２Ｐａ）にする。
ガス排出孔２３は、真空ポンプ（図示せず）と接続されており、上記Ａｒガスを供給する前に真空容器１１内を減圧状態にする。減圧状態とされた真空容器１１内の圧力は、例えば、４×１０−３Ｐａ以下にすることができる。
【００３８】
断熱部材１２は、真空容器１１内に配置されている。断熱部材１２は、装置本体収容部２５と、貫通部２６と、窓孔２７と、を有する。装置本体収容部２５は、断熱部材１２の内部に設けられている。
装置本体収容部２５に炭化珪素単結晶製造装置本体１３を収容した状態において、断熱部材１２の上部は、蓋体３２の上方に離間した位置に配置されている。これにより、断熱部材１２の上部と蓋体３２との間には、後述する第２の板材５２（台座３３の構成要素の１つ）を引き上げた際、引き上げられた第２の板材５２を配置可能な空間が形成されている。
【００３９】
貫通部２６は、断熱部材１２のうち、装置本体収容部２５の上方に位置する部分を貫通するように設けられている。貫通部２６は、後述する台座厚さ調整部材３６の支柱部６４を引き上げ可能で、かつ第１の放射温度計１８による蓋体３２の温度測定が可能な開口径とされている。開口部２６の開口径が大きいと坩堝３１の上部の温度が下がり過ぎてしまうため、開口部２６の開口径は、小さいほうが好ましい。
窓孔２７は、断熱部材１２のうち、装置本体収容部２５の下方に位置する部分を貫通するように設けられている。
【００４０】
上記構成とされた断熱部材１２は、炭化珪素単結晶製造装置本体１３を収容することで、後述する坩堝３１内の温度を安定的に高温に保つための部材である。断熱部材１２の材料としては、例えば、炭素繊維を用いることができる。
なお、坩堝３１内の温度を安定的に高温に保つことが可能な場合、上記断熱部材１２は設ける必要がない。
【００４１】
図２は、図１に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３を拡大した断面図である。また、図２では、成長初期の炭化珪素単結晶７１を模式的に図示する。
図１及び図２を参照するに、炭化珪素単結晶製造装置本体１３は、坩堝３１と、蓋体３２と、台座３３と、炭化珪素種結晶３５と、板材引き上げ用部材３６と、板材引き上げ用部材駆動部（図示せず）と、上部坩堝昇降手段３８と、を有する。
【００４２】
図２を参照するに、坩堝３１は、下部坩堝４１と、上部坩堝４２と、を有する。下部坩堝４１は、炭化珪素原料３９を収容している。下部坩堝４１は、上端にスライド面４３ａを備えたスライド部４３を有する。スライド面４３ａは、スライド部４３の外周側面に相当する面である。
【００４３】
上部坩堝４２は、筒状とされており、その下端にスライド面４４ａを備えたスライド部４４を有する。上部坩堝４２は、スライド面４４ａが下部坩堝４１のスライド面４３ａと接触するように、下部坩堝４１上に配置されている。
スライド面４４ａは、スライド面４３ａに対して上下方向にスライド可能な構成とされている。つまり、上部坩堝４２は、下部坩堝４１に対して上下方向に移動（スライド）可能な構成とされている。
なお、図２では、坩堝３１内に形成される空間４６の体積が最小となる場合を例に挙げて図示している。
【００４４】
上記構成とされた坩堝３１の材料としては、高温において安定で、かつ不純物ガスの発生の少ない材料を用いることが好ましい。具体的には、坩堝３１の材料としては、例えば、黒鉛（グラファイト）、炭化珪素、及び炭化珪素もしくはタンタルカーバイド（ＴａＣ）により被覆された黒鉛（グラファイト）等を用いることができる。
【００４５】
図２を参照するに、蓋体３２は、上部坩堝４２の上端に配置されている。蓋体３２には、台座３３を構成する後述する第１及び第２の板材５１，５２を取り出し可能な形状とされた貫通部３２Ａが形成されている。蓋体３２は、平坦な面とされた上面３２ａ及び下面３２ｂを有する。
【００４６】
図２を参照するに、台座３３は、台座本体４８と、台座本体４８の上面４８ａに積み重ねられた複数の板材である第１及び第２の板材５１，５２と、を有する。
台座本体４８は、第１及び第２の板材５１，５２を収容する収容部５４を有する。台座本体４８は、収容部５４が貫通部３２Ａに露出されるように、蓋体３２の下面３２ｂに固定されている。台座本体４８は、蓋体３２の下面３２ｂから炭化珪素原料３９の上面３９ａに向かう方向に突出している。
【００４７】
収容部５４は、蓋体３２の上面３２ａから突出しないように、第１及び第２の板材５１，５２を収容している。なお、図２では、収容部５４が第１及び第２の板材５１，５２を収容する場合を例に挙げて図示したが、収容部５４は、少なくとも１つの板材を収容可能な構成であればよい。
【００４８】
図３は、第１の板材及び台座厚さ調整部材の斜視図である。図４は、フック収容部の天井面と台座厚さ調整部材の第１のフック部とが接触した状態を示す断面図である。
図２を参照するに、第１の板材５１は、略円柱形状とされている。第１の板材５１は、台座本体４８の上面４８ａと接触するように、収容部５４に配置されている。
【００４９】
図３を参照するに、第１の板材５１は、フック収容部５６と、支柱部通過部５７と、フック通過部５８と、を有する。フック収容部５６は、第１の板材５１の内部に形成されている。フック収容部５６は、板材引き上げ用部材３６に設けられた第１のフック部６５の長さＪ１よりも幅広の直径とされた円柱状の空間である。
【００５０】
図３に示す板材引き上げ用部材３６を下方に移動させ、第１のフック部６５をフック収容部５６に収容し、その後、第１のフック部６５を９０度回転させ、板材引き上げ用部材３６を上方に引き上げることで、図４に示すように、フック収容部５６の天井面５６ａに第１のフック部６５が接触し、さらに板材引き上げ用部材３６を上方に引き上げることで、図２に示す台座本体４８の上方に第１の板材５１を持ち上げることが可能となる。言い換えれば、台座本体４８から第１の板材５１を取り除くことが可能となる。
【００５１】
図３を参照するに、支柱部通過部５７は、フック収容部５６上に位置する第１の板材５１を貫通するように形成されている。支柱部通過部５７は、板材引き上げ用部材３６を構成する支柱部６４の直径よりも大きく、かつ第１のフック部６５の長さＪ１よりも小さい直径を有した円柱状の空間である。支持部通過部５７は、支柱部６４を通過させるための空間である。
【００５２】
図３を参照するに、フック通過部５８は、フック収容部５６上に位置する第１の板材５１を貫通するように形成されている。フック通過部５８は、四角柱状の溝であり、フック収容部５６及び支柱部通過部５７と一体に構成されている。フック通過部５８は、第１のフック部６５を通過させるための空間である。上記構成とされた第１の板材５１の厚さは、例えば、２０ｍｍとすることができる。
【００５３】
図５は、第２の板材及び台座厚さ調整部材の斜視図である。図６は、フック収容部の天井面と台座厚さ調整部材の第２のフック部とが接触した状態を示す断面図である。
図５を参照するに、第２の板材５２は、第１の板材５１の構成に、さらに支柱部通過部６１及びフック通過部６２を設けると共に、第１の板材５１に設けられたフック収容部５６よりもフック収容部５６の高さを低くした以外は、第１の板材５１と同様な構成とされている。第２の板材５２の厚さは、第１の板材５１の厚さと等しく、例えば、２０ｍｍとすることができる。
【００５４】
図２を参照するに、第２の板材５２は、収容部５４及び貫通部３２Ａ内に収容されている。第２の板材５２の上面５２ａは、蓋体３２の上面３２ａに対して略面一とされている。言い換えれば、収容部５４は、蓋体３２の上面３２ａから突出しないように、第１及び第２の板材５１，５２（複数の板材）を収容している。
【００５５】
図５及び図６を参照するに、支柱部通過部６１は、フック収容部５６の下方に位置する第２の板材５２を貫通するように形成されている。支柱部通過部６１は、支柱部６４を通過させるための空間であり、支柱部通過部５７と同様な形状とされている。
図５を参照するに、フック通過部６２は、フック収容部５６の下方に位置する第２の板材５２を貫通するように形成されている。フック通過部６２は、第１のフック部６５を通過させるための空間であり、フック通過部５８と同様な形状とされている。
【００５６】
図５に示す板材引き上げ用部材３６を下方に移動させ、第２のフック部６６を第２の板材５２のフック収容部５６に収容し、その後、第２のフック部６６を９０度回転させ、板材引き上げ用部材３６を上方に引き上げることで、図６に示すように、フック収容部５６の天井面５６ａに第２のフック部６６が接触し、さらに板材引き上げ用部材３６を上方に引き上げることで、図２に示す台座本体４８の上方に第２の板材５２を持ち上げて、第１の板材５１から第２の板材５２を取り除くことが可能となる。
【００５７】
図７は、第１の板材が台座本体と接触し、かつ第２の板材が第１の板材の上方に引き上げられた状態の炭化珪素単結晶製造装置本体を模式的に示す断面図である。図７において、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同一構成部分には同一符号を付す。また、図７では、図２に示す上部坩堝昇降手段３８の図示を省略する。さらに、図７では、図２に示す炭化珪素単結晶７１よりも成長した状態の炭化珪素単結晶７１を模式的に示す。
【００５８】
ところで、第２の板材５２のフック収容部５６の高さは、第１の板材５１のフック収容部５６の高さよりも低くなるように構成されている。このため、板材引き上げ用部材３６を引き上げた際、第２のフック部６６が第１のフック部６５よりも先にフック収容部５６の天井面５６ａと接触する。
【００５９】
これにより、図７に示すように、板材引き上げ用部材３６を引き上げることで、第１の板材５１よりも先に第２の板材５２が持ち上げられ、第１の板材５１が台座本体４８と接触した状態で、第１の板材５１と第２の板材５２との間に隙間が形成される。言い換えれば、第１の板材５１から第２の板材５２が取り除かれる。
【００６０】
この場合、図７に示す台座３３は、台座本体４８及び第１の板材５１により構成され、図７に示す台座３３の厚さは、図２に示す台座３３（台座本体４８、第１の板材５１、及び第２の板材５２により構成された台座）の厚さよりも薄くなる。
【００６１】
また、図７に示すように、台座本体４８、第１の板材５１、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる第２の構造体Ｂの厚さＭ２が、図２に示す台座３３及び炭化珪素種結晶３５よりなる第１の構造体Ａの厚さＭ１と略等しくなるときに、第２の板材５２を第１の板材５１の上方に離間させて、台座３３の厚さを薄くするとよい。
【００６２】
これにより、図２に示す第１の構造体Ａの厚さＭ１と、図７に示す第２の構造体Ｂの厚さＭ２と、をできるだけ等しくすることが可能となるので、図２に示す台座３３の上面（この場合、第２の板材５２の上面５２ａ）から熱を放熱する第１の構造体Ａの放熱特性と、図７に示す台座３３の上面（この場合、第１の板材５１の上面５１ａ）から熱を放熱する第２の構造体Ｂの放熱特性と、の差を小さくすることが可能となる。
【００６３】
したがって、図２に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、図７に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｂの温度分布と、の差を小さくすることが可能になる。
【００６４】
つまり、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面７１ａが凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、結晶性成長面７１ｂが凸面とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となる。これにより、結晶欠陥が少なく、高品質とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【００６５】
図８は、第１の板材が台座本体の上方に引き上げられた状態の炭化珪素単結晶製造装置本体を模式的に示す断面図である。図８において、図７に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同一構成部分には同一符号を付す。また、図８では、図７に示す炭化珪素単結晶７１よりもさらに炭化珪素単結晶７１が成長した状態を模式的に示す。
【００６６】
また、図８に示すように、図７に示す炭化珪素単結晶７１よりもさらに炭化珪素単結晶７１が成長した場合、図７に示す状態から板材引き上げ用部材３６を引き上げることで、台座本体４８から第１の板材５１を除去して、図８に示す台座３３（この場合、台座本体４８のみで構成された台座）の厚さを薄くするとよい。
【００６７】
このとき、図８に示す台座３３、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる第２の構造体Ｃの厚さＭ３が、図２に示す第１の構造体Ａの厚さＭ１と略等しくなったときに、台座本体４８の上方に第１の板材５１を離間させて、台座３３の厚さを薄くするとよい。
【００６８】
これにより、図２に示す第１の構造体Ａの厚さＭ１と、図８に示す第２の構造体Ｃの厚さＭ３と、をできるだけ等しくすることが可能となるので、図２に示す台座３３の上面（この場合、第２の板材５２の上面５２ａ）から熱を放熱する第１の構造体Ａの放熱特性と、図８に示す台座３３の上面（この場合、台座本体４８の上面４８ａ）から熱を放熱する第２の構造体Ｃの放熱特性と、の差を小さくすることが可能となる。
【００６９】
したがって、図２に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、図８に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｃの温度分布と、の差を小さくすることが可能になる。
【００７０】
つまり、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、結晶性成長面７１ｃが凸面とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となる。これにより、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【００７１】
図２に示す台座３３の材料としては、例えば、炭化珪素や炭素等を用いるとよい。これにより、炭化珪素種結晶３５及び炭化珪素単結晶７１との間の熱膨張係数の差が小さくなるので、該熱膨張係数の差に起因して成長中の炭化珪素単結晶７１が破損することを抑制できる。
【００７２】
なお、図２、図７、及び図８では、台座本体４８と蓋体３２とが別体とされた場合を例に挙げて図示したが、台座本体４８と蓋体３２とを一体に構成してもよい。この場合、蓋体３２の材料としては、例えば、炭化珪素や炭素等を用いるとよい。
【００７３】
図２を参照するに、炭化珪素種結晶３５は、台座本体４８の下面４８ｂに取り付けられている。炭化珪素種結晶３５は、炭化珪素単結晶７１が成長する成長面３５ａを有する。成長面３５ａは、炭化珪素原料３９の上面３９ａと対向するように配置されている。
【００７４】
図２及び図５を参照するに、板材引き上げ用部材３６は、支柱部６４と、第１のフック部６５と、第２のフック部６６と、を有する。支柱部６４は、棒状とされている。
第１のフック部６５は、支柱部６４の下端に設けられている。第１のフック部６５は、第１の板材５１のフック収容部５６に収容されており、第１の板材５１を引き上げる際には、フック収容部５６の上面５６ａと接触する。
【００７５】
第２のフック部６６は、第１のフック部６５の上方に位置する支柱部６４に設けられている。第２のフック部６６は、第１のフック部６５と対向するように配置されている。第２のフック部６６は、第２の板材５２のフック収容部５６に収容されており、第２の板材５２を引き上げる際には、フック収容部５６の上面５６ａと接触する。
【００７６】
板材引き上げ用部材駆動部（図示せず）は、支柱部６４の上端と接続されている。板材引き上げ用部材駆動部（図示せず）は、板材引き上げ用部材３６を上下方向に移動させると共に、板材引き上げ用部材３６を回転させる。
板材引き上げ用部材駆動部（図示せず）は、図２に示す状態から、板材引き上げ用部材３６を上方向に移動させることで、第２の板材５２、または第１及び第２の板材５１，５２を引き上げて、台座３３の厚さを薄くする。
【００７７】
また、板材引き上げ用部材３６は、図８に示す状態から、板材引き上げ用部材３６を下方向に移動させることで、台座本体４８の上面４８ａに第１及び第２の板材５１，５２を積み重ねる。
なお、板材引き上げ用部材駆動部（図示せず）を設けることなく、手動により、板材引き上げ用部材３６を上下方向に移動させたり、板材引き上げ用部材３６を回転させたりしてもよい。
【００７８】
図２を参照するに、上部坩堝昇降手段３８は、シャフト部７５と、シャフトガイド部７６と、駆動部７７と、を有する。
シャフト部７５は、下部坩堝４１の下方に設けられており、下部坩堝４１の底部と接続されている。これにより、シャフト部７５は、下部坩堝４１を支持している。
【００７９】
シャフトガイド部７６は、上部坩堝４２のスライド部４４に固定されている。シャフトガイド部７６は、下部坩堝４１の外周側面４１ａ及びシャフト部７５の外周側面７５ａと接触可能な形状とされている。シャフトガイド部７６は、下部坩堝４１の外周側面４１ａ及びシャフト部７５の外周側面７５ａに対して上下方向にスライド可能な構成とされている。シャフトガイド部７６は、上下方向に移動することで、上部坩堝４２を上下に移動させる。
駆動部７７は、シャフトガイド部７６と接続されている。駆動部７７は、シャフトガイド部７６を上下方向に移動させるための駆動部である。
【００８０】
このように、下部坩堝４１、及び下部坩堝４１に対して上下方向に移動可能な構成とされた上部坩堝４２により構成された坩堝３１と、上部坩堝４２を上下方向に移動させる上部坩堝昇降手段３８と、を設けることにより、図７及び図８に示す結晶成長面７１ｂ，７１ｃと炭化珪素原料３９の上面３９ａとの距離Ｄ２，Ｄ３が、図２に示す結晶成長面７１ａと炭化珪素原料３９の上面３９ａとの距離Ｄ１と略等しくなるように調整しながら炭化珪素単結晶７１を形成することが可能となる。
【００８１】
これにより、図７及び図８に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図２に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【００８２】
なお、図２では、下部坩堝４１に対して上部坩堝４２が上下方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、上部坩堝４２及び下部坩堝４１は、上下方向に対して相対的に移動可能な構成であればよい。
具体的には、例えば、上部坩堝昇降手段３８の替わりに、上部坩堝４２の位置を固定し、上部坩堝４２に対して下部坩堝４１を上下方向に移動させる下部坩堝昇降手段（図示せず）を設けてもよい。
【００８３】
図１を参照するに、支持部材１５は、筒状とされており、貫通孔１５Ａを有する。支持部材１５は、貫通孔１５Ａが断熱部材１２に形成された窓孔２７と対向するように、断熱部材１２の下面に配置されている。これにより、支持部材１５は、断熱部材１２を支持している。
【００８４】
図１を参照するに、加熱手段１６は、真空容器１１の外側に配置されている。加熱手段１６は、坩堝３１内の炭化珪素原料３９を加熱することで、原料ガスを昇華させる。
加熱手段１６としては、例えば、電流を流すことにより高周波を発生させる高周波加熱コイルを用いることができる。
このように、加熱手段１６として高周波加熱コイルを用いることにより、例えば、１９００℃以上の温度に炭化珪素原料３９を加熱することができる。
【００８５】
図１を参照するに、第１の放射温度計１８は、真空容器１１の上方に、断熱部材１２に形成された貫通部２６と対向するように配置されている。第１の放射温度計１８は、貫通部２６を介して、坩堝３１の上部表面の温度を測定する。
【００８６】
図１を参照するに、第２の放射温度計１９は、真空容器１１の下方に、支持部材１５に形成された貫通孔１５Ａと対向するように配置されている。第２の放射温度計１９は、貫通孔１５Ａ及び窓孔２７を介して、坩堝３１の下部表面の温度を測定する。
【００８７】
なお、第１及び第２の放射温度計１８，１９の替わりに、２つの熱電対を用いて、坩堝３１の上部表面及び下部表面の温度を測定してもよい。この場合、一方の熱電対を、貫通部２６を介して、蓋体３２の上面３２ａと接触するように配置し、他方の熱電対を、貫通孔１５Ａ及び窓孔２７を介して、坩堝３１の下面と接触するように配置する。
【００８８】
第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置によれば、炭化珪素種結晶３５が設けられる台座本体４８、及び台座本体４８上に積み重ねられた第１及び第２の板材５１，５２よりなる台座３３と、第２の板材５２、第１の板材５１の順に板材を引き上げる板材引き上げ用部材３６と、を有することにより、第２の板材５２、または第１及び第２の板材５１，５２を引き上げて台座３３の厚さを薄くすることで、台座３３（厚さを薄くする前の台座）及び炭化珪素種結晶３５よりなる第１の構造体Ａの厚さＭ１と、厚さが薄くされた台座３３、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる第２の構造体Ｂ，Ｃの厚さＭ２，Ｍ３と、をできるだけ等しくすることが可能となる。
【００８９】
これにより、厚さを薄くする前の台座３３の上面から熱を放熱する第１の構造体Ａの放熱特性と、厚さが薄くされた台座３３の上面から熱を放熱する第２の構造体Ｂ，Ｃの放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、炭化珪素単結晶７１の成長が進んだときの炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｂ，７１ｃの温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【００９０】
よって、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶成長面７１ａが凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【００９１】
なお、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０では、下部坩堝４１に対して上部坩堝４２が移動することで、坩堝３１内の空間４６の体積を変更可能な場合を例に挙げて説明したが、第１の実施の形態で説明した台座３３及び板材引き上げ用部材３６は、坩堝内の体積が変更不可能な構成とされた坩堝（後述する図１２に示す坩堝１０２）を備えた炭化珪素単結晶製造装置にも適用可能である。
【００９２】
次に、図２、図７、図８を参照して、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法について説明する。
始めに、図２に示すように、下部坩堝４１内に炭化珪素原料３９を導入する。次いで、台座本体４８の下面４８ｂに炭化珪素種結晶３５を取り付ける。次いで、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａと坩堝３１内の炭化珪素原料３９の上面３９ａとが対向するように、上部坩堝４２の上端に蓋体３２を配置する。
【００９３】
次いで、第１及び第２の板材５１，５２を支持した板材引き上げ用部材３６を下方に移動させることで、台座本体４８の上面４８ａに、第１及び第２の板材５１，５２を積み重ねる（図２に示す台座３３の状態）。
このとき、蓋体３２の上面３２ａから第２の板材５２が突出しないように、台座本体４８の収容部５４に第１及び第２の板材５１，５２を収容する。この段階では、図２に示すように、坩堝３１内の空間４６の体積が最も小さくなるようにする。
【００９４】
次いで、図１に示す加熱手段１６により、坩堝３１内の炭化珪素原料３９を加熱することで、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに原料ガスを昇華させて、成長面３５ａに炭化珪素単結晶７１を初期成長させる。このとき、予め取得した最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面７１ａが凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）を用いる。
【００９５】
次いで、図７に示すように、第２の板材５２の厚さと炭化珪素単結晶７１の厚さとが略等しくなった段階で、結晶成長中に板材引き上げ用部材３６を上方に移動させて、第１の板材５１から第２の板材５２を除去することで、図７に示す第２の構造体Ｂの厚さＭ２と、図２に示す第１の構造体Ａの厚さＭ１と、をできるだけ等しくすると共に、第２の板材５２から第１の板材５１の上面５１ａを露出させる。
【００９６】
これにより、図２に示す台座３３の上面（この場合、第２の板材５２の上面５２ａ）から熱を放熱する第１の構造体Ａの放熱特性と、図７に示す台座３３の上面（この場合、第１の板材５１の上面５１ａ）から熱を放熱する第２の構造体Ｂの放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、炭化珪素単結晶７１の成長が進んだときの炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｂの温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【００９７】
これにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、図７に示す炭化珪素単結晶７１に、結晶欠陥が少なく、高品質とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【００９８】
また、図７に示す炭化珪素単結晶７１を形成する場合、炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｂから炭化珪素原料３９の上面３９ａまでの距離Ｄ２が、図２に示す距離Ｄ１と略等しくなるように、炭化珪素単結晶７１の成長に合わせて上部坩堝４２を上方に移動させる。
【００９９】
これにより、図７に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図２に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を形成できる。
【０１００】
次いで、図８に示すように、第１の板材５１の厚さと、図８に示す炭化珪素単結晶７１の厚さから図７に示す炭化珪素単結晶７１の厚さを引いた厚さと、が略等しくなった段階で、結晶成長中に板材引き上げ用部材３６をさらに上方に移動させて、台座本体４８から第１の板材５１を除去することで、第２の構造体Ｃの厚さＭ３と図２に示す第１の構造体Ａの厚さＭ１とをできるだけ等しくすると共に、第１の板材５１から台座本体４８の上面４８ａを露出させる。
【０１０１】
これにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【０１０２】
また、図８に示す炭化珪素単結晶７１を形成する場合、炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｃから炭化珪素原料３９の上面３９ａまでの距離Ｄ３が、図２に示す距離Ｄ１と略等しくなるように、炭化珪素単結晶７１の成長に合わせて上部坩堝４２を上方に移動させる。
これにより、図８に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図２に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を形成できる。
【０１０３】
第１の実施の形態の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、台座３３を構成する台座本体４８に取り付けられた炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに、加熱により炭化珪素原料３９を昇華させた原料ガスを供給することで、炭化珪素単結晶７１を成長させ、炭化珪素単結晶７１の成長中に、炭化珪素単結晶７１の成長に応じて、第２の板材５２及び第１の板材５１を順次取り除くことにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【０１０４】
また、第１の実施の形態では、一例として、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶７１を製造する場合について説明したが、本発明は、例えば、原料ガス（昇華ガス）の替わりにシランやプロパン等を原料とするＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にも適用可能である。
【０１０５】
なお、上記第１の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法では、結晶成長中に、台座３３の厚さを薄くする場合を例に挙げて説明したが、炭化珪素単結晶７１の成長を停止させた後に、台座３３の厚さを薄くし、その後、炭化珪素単結晶７１をさらに成長させてもよい。
このように、炭化珪素単結晶７１の成長を停止させた後に、台座３３の厚さを薄くし、その後、炭化珪素単結晶７１をさらに成長させた場合、上記第１の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１０６】
上記炭化珪素単結晶７１の成長を一度停止させた後に、台座３３の厚さを薄くし、その後、炭化珪素単結晶７１をさらに成長させる方法は、坩堝内の体積を変更不可能な構成とされた坩堝（後述する図１２に示す坩堝１０２）を備えた炭化珪素単結晶製造装置を用いて昇華再結晶法により、炭化珪素単結晶７１を形成する場合に有効である。
【０１０７】
炭化珪素単結晶７１の成長を停止させた後、下部坩堝４１或いは上部坩堝４２の長さ、もしくは炭化珪素原料３９の量を調整する事により、図７及び図８に示す距離Ｄ２，Ｄ３と図２に示す距離Ｄ１とを略同じにすることができるからである。
【０１０８】
なお、図２及び図７において、厚さＭ１と厚さＭ２とを同じ厚さとしたが、台座に用いる材料の熱伝導率に応じて、例えば、図２に示す第１の構造体Ａの放熱特性と、図７に示す第２の構造体Ｂの放熱特性と、が同じになるように、厚さＭ２の値を設定してもよい。
【０１０９】
図９は、本発明の第１の実施の形態の第１変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
図９では、第１の実施の形態の第１変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８０の構成要素である真空容器１１、断熱部材１２、支持部材１５、加熱手段１６、第１の放射温度計１８、第２の放射温度計１９、及び上部坩堝昇降手段３８（図１及び図２参照）の図示を省略する。また、図９において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【０１１０】
図９を参照するに、第１の実施の形態の第１変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８０は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０に設けられた炭化珪素単結晶製造装置本体１３の替わりに、炭化珪素単結晶製造装置本体８１を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置１０と同様に構成される。
炭化珪素単結晶製造装置８１は、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３の構成に、さらにガイド部材８２を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同様に構成される。
【０１１１】
ガイド部材８２は、開口部８３を有し、かつ炭化珪素原料３９の上面３９ａに対して略平行な板材である。ガイド部材８２は、上部坩堝４４の内壁に設けられている。ガイド部材８２は、高さ方向において、炭化珪素種結晶３５と略等しい位置に配置されている。開口部８３は、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａと対向する位置に設けられており、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａを露出している。ガイド部材８２は、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに原料ガスを案内するための部材である。
【０１１２】
ガイド部材８３と炭化珪素種結晶３５との間には、ガイド部材８３に成長する多結晶の炭化珪素と炭化珪素種結晶３５及び炭化珪素単結晶７１とが接触することを防止するための隙間８４が形成されている。隙間８４の幅Ｗ１は、例えば、０．５〜５ｍｍとすることができる。
【０１１３】
このように、上部坩堝４４の内壁に、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａを露出する開口部８３を有した板状のガイド部材８２を設けることにより、蓋体３２とガイド部材８２との間の空間に原料ガスが到達することを抑制可能となる。
これにより、蓋体３２の下面３２ｂ及び台座本体４８の外周側面に多結晶の炭化珪素が成長しにくくなるので、該多結晶の炭化珪素と炭化珪素種結晶３５及び炭化珪素単結晶７１との接触を抑制できる。
【０１１４】
ガイド部材８３の材料としては、高温において安定であり、かつ不純物ガスの発生の少ない材料を用いるとよい。具体的には、ガイド部材８３の材料としては、例えば、黒鉛（グラファイト）、タンタルカーバイド（ＴａＣ）によって被覆された黒鉛（グラファイト）等を用いることができる。
【０１１５】
黒鉛（グラファイト）をタンタルカーバイド（ＴａＣ）で被覆することで、黒鉛に含まれるカーボンと原料ガスとが反応して、成長中の炭化珪素単結晶７１の中にカーボンが取り込まれて、炭化珪素単結晶７１の品質が低下することを抑制できる。
【０１１６】
このような構成とされた第１の実施の形態の第１変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８０は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０と同様な効果を得ることができる。具体的には、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
また、第１の実施の形態の第１変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８０を用いた炭化珪素単結晶７１の製造方法は、第１の実施の形態で説明した炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な手法により行なうことができ、また、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１１７】
なお、第１の実施の形態の第１変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８０では、下部坩堝４１に対して上部坩堝４２が移動することで、坩堝３１内の空間４６の体積を変更可能な坩堝３１を用いた場合を例に挙げて説明したが、坩堝３１の替わりに、坩堝内の体積が変更不可能な構成とされた坩堝（後述する図１２に示す坩堝１０２）を用いてもよい。
【０１１８】
図１０は、本発明の第１の実施の形態の第２変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
図１０では、第１の実施の形態の第２変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８５の構成要素である真空容器１１、断熱部材１２、支持部材１５、加熱手段１６、第１の放射温度計１８、第２の放射温度計１９、及び上部坩堝昇降手段３８（図１及び図２参照）の図示を省略する。また、図１０において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【０１１９】
図１０を参照するに、第１の実施の形態の第２変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８５は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０に設けられた炭化珪素単結晶製造装置本体１３の替わりに、炭化珪素単結晶製造装置本体８６を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置１０と同様に構成される。
炭化珪素単結晶製造装置８６は、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３の構成に、さらにガイド部材８７を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同様に構成される。
【０１２０】
ガイド部材８７は、筒状部８８と、板部８９と、を有する。筒状部８８は、円筒形状とされている。筒状部８８は、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａを露出するように、炭化珪素種結晶３５の下方に配置されている。筒状部８８は、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに原料ガスを案内するガイドとして機能する。
このように、炭化珪素種結晶３５の下方に、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａを露出する筒状部８８を設けることにより、原料ガスの濃度分布を筒状部８８の内部形状に沿った分布にすることが可能となるので、筒状部８８の内部形状に対応した円柱形状に炭化珪素種結晶７１を成長させることができる。
【０１２１】
筒状部８８と炭化珪素種結晶３５との間には、筒状部８８に成長する多結晶の炭化珪素と炭化珪素種結晶３５及び炭化珪素単結晶７１とが接触することを防止するための隙間９１が形成されている。隙間９１の幅は、例えば、０．５〜５ｍｍとすることができる。
【０１２２】
板部８９は、一方の端が筒状部８８と一体に構成されており、他方の端が上部坩堝４２の内壁に固定されている。板部８９は、炭化珪素原料３９の上面３９ａに対して略平行な板材である。板部８９は、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに原料ガスを案内するガイド部材として機能すると共に、筒状部８８を支持するための支持部材として機能する。
【０１２３】
このように、筒状部８８と上部坩堝４４の内壁との間に板部８９を設けることにより、蓋体３２とガイド部材８７との間の空間に原料ガスが到達することを抑制可能となる。
これにより、蓋体３２の下面３２ｂ及び台座本体４８の外周側面に多結晶の炭化珪素が成長しにくくなるので、該多結晶の炭化珪素と炭化珪素種結晶３５及び炭化珪素単結晶７１との接触を抑制できる。
【０１２４】
ガイド部材８７の材料としては、高温において安定であり、かつ不純物ガスの発生の少ない材料を用いるとよい。具体的には、ガイド部材８７の材料としては、例えば、黒鉛（グラファイト）、タンタルカーバイド（ＴａＣ）によって被覆された黒鉛（グラファイト）等を用いることができる。
【０１２５】
黒鉛（グラファイト）をタンタルカーバイド（ＴａＣ）で被覆することで、黒鉛に含まれるカーボンと原料ガスとが反応して、成長中の炭化珪素単結晶７１の中にカーボンが取り込まれて、炭化珪素単結晶７１の品質が低下することを抑制できる。
また、ガイド部材８７の材料として黒鉛を用いた場合、筒状部８８の内面のみをタンタルカーバイド（ＴａＣ）により被覆してもよい。
【０１２６】
上記構成とされた第１の実施の形態の第２変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８５は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０と同様な効果を得ることができる。具体的には、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
また、第１の実施の形態の第２変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８５を用いた炭化珪素単結晶７１の製造方法は、第１の実施の形態で説明した炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な手法により行なうことができ、また、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１２７】
なお、第１の実施の形態の第２変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置８５では、下部坩堝４１に対して上部坩堝４２が移動することで、坩堝３１内の空間４６の体積を変更可能な坩堝３１を用いた場合を例に挙げて説明したが、坩堝３１の替わりに、坩堝内の体積が変更不可能な構成とされた坩堝（後述する図１２に示す坩堝１０２）を用いてもよい。
【０１２８】
図１１は、本発明の第１の実施の形態の第３変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
図１１では、第１の実施の形態の第３変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置９０の構成要素である真空容器１１、断熱部材１２、支持部材１５、加熱手段１６、第１の放射温度計１８、第２の放射温度計１９、及び上部坩堝昇降手段３８（図１及び図２参照）の図示を省略する。また、図１１において、図２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
【０１２９】
図１１を参照するに、第１の実施の形態の第３変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置９０は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０に設けられた炭化珪素単結晶製造装置本体１３の替わりに、炭化珪素単結晶製造装置本体９１を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置１０と同様に構成される。
炭化珪素単結晶製造装置９１は、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３の構成に、さらにガイド部材９３を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同様に構成される。
【０１３０】
図１１を参照するに、ガイド部材９３は、上部坩堝４２の内壁に設けられている。ガイド部材９３は、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａから炭化珪素原料３９の上面３９ａに向かうにつれて、幅広な形状とされた筒状部９４を有する。筒状部９４は、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａから炭化珪素原料３９の上面３９ａに向かうにつれて、直径が大きくなる円錐台状とされている。
【０１３１】
このように、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａから炭化珪素原料３９の上面３９ａに向かうにつれて、直径が大きくなる円錐台状とされた筒状部９４を設けることにより、炭化珪素原３９から昇華した原料ガスを炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに案内して、筒状部９４の形状に対応した炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【０１３２】
ガイド部材９３の材料としては、高温において安定であり、かつ不純物ガスの発生の少ない材料を用いるとよい。具体的には、ガイド部材９３の材料としては、例えば、黒鉛（グラファイト）、タンタルカーバイド（ＴａＣ）によって被覆された黒鉛（グラファイト）等を用いることができる。
【０１３３】
黒鉛（グラファイト）をタンタルカーバイド（ＴａＣ）で被覆することで、黒鉛に含まれるカーボンと原料ガスとが反応して、成長中の炭化珪素単結晶７１の中にカーボンが取り込まれて、炭化珪素単結晶７１の品質が低下することを抑制できる。
また、ガイド部材９３の材料として黒鉛を用いた場合、筒状部９４を構成するガイド部材９３の内面のみをタンタルカーバイド（ＴａＣ）により被覆してもよい。
【０１３４】
上記構成とされた第１の実施の形態の第３変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置９０は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０と同様な効果を得ることができる。具体的には、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
また、第１の実施の形態の第３変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置９０を用いた炭化珪素単結晶７１の製造方法は、第１の実施の形態で説明した炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な手法により行なうことができ、また、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１３５】
図１２は、本発明の第１の実施の形態の第４変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置の主要部の断面図である。
図１２では、第１の実施の形態の第４変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置１００の構成要素である真空容器１１、断熱部材１２、支持部材１５、加熱手段１６、第１の放射温度計１８、第２の放射温度計１９、及び上部坩堝昇降手段３８（図１及び図２参照）の図示を省略する。また、図１２において、図１１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【０１３６】
図１２を参照するに、第１の実施の形態の第４変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置１００は、第１の実施の形態の第３変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置９０に設けられた炭化珪素単結晶製造装置本体９１の替わりに、炭化珪素単結晶製造装置本体１０１を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置９０と同様に構成される。
【０１３７】
炭化珪素単結晶製造装置１０１は、図１１に示す炭化珪素単結晶製造装置本体９１に設けられた坩堝３１の替わりに坩堝１０２を設けた以外は炭化珪素単結晶製造装置本体９１と同様に構成される。坩堝１０２は、坩堝１０２内の空間４６の体積を変更不可能な構成とされている。
【０１３８】
上記構成とされた第１の実施の形態の第４変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置１００は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０と同様な効果を得ることができる。具体的には、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
また、第１の実施の形態の第４変形例に係る炭化珪素単結晶製造装置１００を用いた炭化珪素単結晶７１の製造方法は、炭化珪素単結晶７１の成長中に坩堝１０２内の空間４６の体積を変更しないこと以外は第１の実施の形態で説明した炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な手法により行なうことができる。
【０１３９】
（第２の実施の形態）
図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。
図１３では、第２の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置１１０の構成要素である真空容器１１、断熱部材１２、支持部材１５、加熱手段１６、第１の放射温度計１８、第２の放射温度計１９、及び上部坩堝昇降手段３８の図示を省略する（図１及び図２参照）。
また、図１３において、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同一構成部分には、同一符号を付す。
【０１４０】
図１３を参照するに、第２の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１１０は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０に設けられた炭化珪素単結晶製造装置本体１３の替わりに、炭化珪素単結晶製造装置本体１１１を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置１０と同様に構成される。
【０１４１】
炭化珪素単結晶製造装置本体１１１は、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３に設けられた台座３３及び板材引き上げ用部材３６の替わりに、台座１１３及び板材引き上げ用部材１１４を設けた以外は、炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同様に構成される。
【０１４２】
台座１１３は、台座本体１１６と、複数の板材である第１〜第４の板材５１，５２−１，５２−２，５２−３と、を有する。台座本体１１６は、筒状とされており、貫通部３２Ａを露出するように、蓋体３２の下面３２ｂに設けられている。台座本体１１６の下端面１１６ａには、台座本体１１６の下端側に位置する開放端を塞ぐように、炭化珪素種結晶３５が取り付けられている。
台座本体１１６は、第１及び第２の板材５１，５２−１を収容する収容部１１８を有する。収容部１１８は、台座本体１１６の下端側に位置する開放端を炭化珪素種結晶３５で塞ぐことで、第１及び第２の板材５１，５２−１を収容可能となる。
【０１４３】
第１〜第４の板材５１，５２−１，５２−２，５２−３は、第１の板材５１、第２の板材５２−１、第３の板材５２−２、第４の板材５２−３の順で収容部１１８及び収容部１１８上に積み重ねられており、第３及び第４の板材５２−２，５２−３が蓋体３２の上面３２ａから突出している。この状態において、第１の板材５１は、炭化珪素種結晶３５（具体的には、成長面３５ａの反対側に位置する炭化珪素種結晶３５の面）と接触している。
【０１４４】
第２〜第４の板材５２−１，５２−２，５２−３は、先に説明した図５に示す第２の板材５２と同様な構成とされている。第２〜第４の板材５２−１，５２−２，５２−３は、第２の板材５２−１のフック収容部５６の高さが第３及び第４の板材５２−２，５２−３のフック収容部５６の高さよりも高く、かつ第４の板材５２−３のフック収容部５６の高さが第２及び第３の板材５２−１，５２−２のフック収容部５６の高さよりも低くなるように構成されている。
第１〜第４の板材５１，５２−１，５２−２，５２−３の厚さは、例えば、それぞれ１０ｍｍとすることができる。また、上記構成とされた台座１１３の材料としては、炭化珪素や炭素等を用いることができる。
【０１４５】
図１３を参照するに、板材引き上げ用部材１１４は、支柱部６４と、第１のフック部６５と、第２のフック部６６−１と、第３のフック部６６−２と、第４のフック部６６−３と、を有する。第２〜第４のフック部６６−１，６６−２，６６−３は、図５及び図６に示す第２のフック部６６と同様な構成とされており、支柱部６４に設けられている。
【０１４６】
第２のフック部６６−１は、第１のフック部６５の上方に配置されており、第２の板材５２−１を引き上げるためのフックである。第３のフック部６６−２は、第２のフック部６６−１の上方に配置されており、第３の板材５２−２を引き上げるためのフックである。
第４のフック部６６−３は、第３のフック部６６−２の上方に配置されており、第４の板材５２−３を引き上げるためのフックである。
上記構成とされた板材引き上げ用部材１１４は、上方に引き上げられることにより、第４の板材５２−３、第３の板材５２−２、第２の板材５２−１、第１の板材５１の順で板材を除去する。
【０１４７】
第２の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置によれば、第１及び第２の板材５１，５２−１を収容する収容部１１８を備えた台座本体１１６、及び収容部１１８及び収容部１１８上に積み重ねられた第１〜第４の板材５１，５２−１，５２−２，５２−３よりなる台座１１３と、第４の板材５２−３、第３の板材５２−２、第２の板材５２−１、第１の板材５１の順に板材を引き上げる板材引き上げ用部材１１４と、を有することにより、台座１１３の厚さを薄くして、厚さを薄くする前の台座１１３及び炭化珪素種結晶３５よりなる第１の構造体Ｅの厚さと、厚さが薄くされた台座１１３、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる第２の構造体の厚さと、をできるだけ等しくすることが可能となる。
【０１４８】
これにより、厚さを薄くする前の台座１１３の上面から熱を放熱する第１の構造体Ｅの放熱特性と、厚さが薄くされた台座１１３の上面から熱を放熱する第２の構造体の放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、炭化珪素単結晶７１の成長が進んだときの炭化珪素単結晶７１の結晶成長面の温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【０１４９】
よって、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面７１ａが凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【０１５０】
また、第２の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１１０を用いた炭化珪素単結晶７１の製造方法は、第１の実施の形態で説明した炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な手法により行なうことができ、また、第１の実施の形態で説明した炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１５１】
なお、第２の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１１０に設けられた上部坩堝４２の内壁に、図９に示すガイド部材８２、図１０に示すガイド部材８７、図１１に示すガイド部材９３のうちのいずれか１つのガイド部材を設けてもよい。
また、第２の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１１０を構成する坩堝３１の替わりに、図１２に示す坩堝１０２を設けてもよい。
さらに、第２の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１１０を構成する台座本体１１６の替わりに、図２に示す台座本体４８を設け、台座本体４８の下面４８ｂに炭化珪素種結晶３５を取り付けてもよい。
【０１５２】
また、第２の実施の形態では、一例として、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶７１を製造する場合について説明したが、本発明は、例えば、原料ガス（昇華ガス）の替わりにシランやプロパン等を原料とするＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にも適用可能である。
【０１５３】
（第３の実施の形態）
図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。
図１４では、第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶製造装置１２０の構成要素である真空容器１１、断熱部材１２、支持部材１５、加熱手段１６、第１の放射温度計１８、第２の放射温度計１９、及び上部坩堝昇降手段３８（図１及び図２参照）の図示を省略する。また、図１４において、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同一構成部分には、同一符号を付す。
【０１５４】
図１４を参照するに、第３の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１２０は、第１の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１０に設けられた炭化珪素単結晶製造装置本体１３の替わりに、炭化珪素単結晶製造装置本体１２１を設けた以外は炭化珪素単結晶製造装置１０と同様に構成される。
炭化珪素単結晶製造装置本体１２１は、図２に示す炭化珪素単結晶製造装置本体１３に設けられた台座３３及び板材引き上げ用部材３６の替わりに、台座１２３を設けた以外は炭化珪素単結晶製造装置本体１３と同様に構成される。
【０１５５】
台座１２３は、台座本体４８と、切断用台座部材１２５と、を有する。切断用台座部材１２５は、円柱形状とされた部材である。切断用台座部材１２５は、下端が収容部５４に収容されており、下面１２５ａが台座本体４８の上面４８ａと接触している。また、収容部５４に収容された状態において、切断用台座部材１２５は、蓋体３２の上面３２ａから突出している。
切断用台座部材１２５は、炭化珪素単結晶７１の成長に応じて切断される部材であり、第１及び第２の切断位置１２６，１２７を有する。切断用台座部材１２５の厚さは、例えば、１５０ｍｍとすることができる。
【０１５６】
図１５は、第１の切断位置で切断された台座を備えた炭化珪素単結晶製造装置を模式的に示す断面図である。図１５において、図１４に示す備えた炭化珪素単結晶製造装置１２０と同一構成部分には、同一符号を付す。図１５では、図１４に示す炭化珪素単結晶７１よりも成長した状態の炭化珪素単結晶７１を模式的に示す。
【０１５７】
図１４を参照するに、第１の切断位置１２６は、最初に切断される位置であり、切断用台座部材１２５の上面１２５ｂから距離Ｄ４（例えば、２０ｍｍ）の位置に設けられている。
図１４及び図１５を参照するに、成長中の炭化珪素単結晶７１の厚さが距離Ｄ４の値と略等しくなった際、第１の切断位置１２６で切断用台座部材１２５を切断し、切断された切断用台座部材１２５の上端部分を除去することで、台座１２３の厚さを薄くする。
【０１５８】
これにより、図１４に示す切断前の台座１２３及び炭化珪素種結晶３５よりなる第１の構造体Ｆの厚さＭ５と、図１５に示す切断された台座１２３、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる第２の構造体Ｇの厚さＭ６と、をできるだけ等しくすることが可能となるので、図１４に示す台座１２３の上部（この場合、切断用台座部材１２５の上部）から熱を放熱する第１の構造体Ｆの放熱特性と、図１５に示す台座１２３の上部（この場合、切断用台座部材１２５の上部）から熱を放熱する第２の構造体Ｇの放熱特性と、の差を小さくすることが可能となる。
【０１５９】
したがって、図１４に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、図１５に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｂの温度分布と、の差を小さくすることが可能になる。
【０１６０】
つまり、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面７１ａが凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となる。これにより、結晶欠陥が少なく、高品質とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【０１６１】
図１６は、第２の切断位置で切断された台座を備えた炭化珪素単結晶製造装置を模式的に示す断面図である。図１６において、図１４に示す備えた炭化珪素単結晶製造装置１２０と同一構成部分には、同一符号を付す。図１６では、図１５に示す炭化珪素単結晶７１よりもさらに成長した状態の炭化珪素単結晶７１を模式的に示す。
【０１６２】
図１４を参照するに、第２の切断位置１２６は、第１の切断位置１２５の次に切断される位置であり、切断用台座部材１２５の上面１２５ｂから距離Ｄ５（例えば、４０ｍｍ）の位置に設けられている。
図１４及び図１６を参照するに、炭化珪素単結晶７１の厚さが距離Ｄ５の値と略等しくなった際、第２の切断位置１２７で切断用台座部材１２５を切断し、切断された切断用台座部材１２５の上端部分を除去することで、図１５に示す状態からさらに台座１２３の厚さを薄くする。
【０１６３】
これにより、図１４に示す切断される前の台座１２３及び炭化珪素種結晶３５よりなる第１の構造体Ｆの厚さＭ５と、図１６に示す切断された台座１２３、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる第２の構造体Ｈの厚さＭ７と、をできるだけ等しくすることが可能となるため、図１４に示す台座１２３の上部から熱を放熱する第１の構造体Ｆの放熱特性と、図１５に示す台座１２３の上部（この場合、切断用台座部材１２５の上部）から熱を放熱する第２の構造体Ｈの放熱特性と、の差を小さくすることが可能となる。
【０１６４】
したがって、図１４に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、図１６に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｃの温度分布と、の差を小さくすることが可能になる。
【０１６５】
つまり、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件（具体的には、結晶成長面７１ａが凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）に近い条件で、結晶成長面７１ｃが凸面とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となる。これにより、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【０１６６】
上記構成とされた台座１２３の材料としては、炭化珪素や炭素等を用いるとよい。これにより、炭化珪素種結晶３５及び炭化珪素単結晶７１との間の熱膨張係数の差が小さくなるので、該熱膨張係数の差に起因して成長中の炭化珪素単結晶７１が破損することを抑制できる。
【０１６７】
なお、第３の実施の形態では、切断用台座部材１２５を一例として、２つの切断位置（第１及び第２の切断位置１２６，１２７）を備えた場合を例に挙げて説明したが、３つ以上の切断位置を備えた切断用台座部材１２５を用いてもよい。
【０１６８】
また、第３の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１２０に設けられた上部坩堝４２の内壁に、図９に示すガイド部材８２、図１０に示すガイド部材８７、図１１に示すガイド部材９３のうちのいずれか１つのガイド部材を設けてもよい。
さらに、第３の実施の形態の炭化珪素単結晶製造装置１２０に設けられた坩堝３１の替わりに、図１２に示す坩堝１０２を設けてもよい。
【０１６９】
次に、図１４〜図１６を参照して、第３の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法について説明する。
始めに、図１４に示すように、下部坩堝４１内に炭化珪素原料３９を導入する。次いで、台座本体４８の下面４８ｂに炭化珪素種結晶３５を取り付ける。次いで、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａと坩堝３１内の炭化珪素原料３９の上面３９ａとが対向するように、上部坩堝４２の上端に蓋体３２を配置する。
【０１７０】
次いで、台座本体４８の収容部５４に、切断用台座部材１２５を配置して、切断用台座部材１２５の一部（具体的には、第１及び第２の切断位置１２６，１２７）を蓋体３２の上面３２ａから突出させる。この段階では、図１４に示すように、坩堝３１内の空間４６の体積が最も小さくなるようにする。
【０１７１】
次いで、坩堝３１内の炭化珪素原料３９を加熱することで、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに原料ガスを昇華させて、成長面３５ａに炭化珪素単結晶７１を初期成長させる。このとき、予め取得した最適な結晶成長条件（具体的には、結晶性成長面７１ａが凸面となり、結晶欠陥が発生しにくい条件）を用いる。
【０１７２】
次いで、図１４に示す距離Ｄ４と図１５に示す炭化珪素単結晶７１の厚さとが略等しくなった段階で、図１５に示すように、図１４に示す切断用台座部材１２５を第１の切断位置１２６で切断し、切断された切断用台座部材１２５の上端を除去することで、台座１２３の厚さを薄くする。
【０１７３】
これにより、図１４に示す台座１２３の上部から熱を放出する第１の構造体Ｆの放熱特性と、図１５に示す台座１２３の上部から熱を放熱する第２の構造体Ｇの放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、炭化珪素単結晶７１の成長が進んだときの炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｂの温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【０１７４】
これにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【０１７５】
また、図１５に示す炭化珪素単結晶７１を形成する場合、図１５に示す距離Ｄ２が図１４に示す距離Ｄ１と略等しくなるように、炭化珪素単結晶７１の成長に合わせて上部坩堝４２を上方に移動させる。
これにより、図１５に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図１４に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を形成できる。
【０１７６】
次いで、図１４に示す距離Ｄ５と図１６に示す炭化珪素単結晶７１の厚さとが略等しくなった段階で、図１６に示すように、図１４に示す第２の切断位置１２７で切断用台座部材１２５を切断し、切断された切断用台座部材１２５の上端部を除去することで、図１５に示す状態よりもさらに台座１２３の厚さを薄くする。
【０１７７】
これにより、図１４に示す台座１２３の上部から熱を放出する第１の構造体Ｆの放熱特性と、図１６に示す台座１２３の上部（この場合、切断用台座部材１２５の上部）から熱を放熱する第２の構造体Ｈの放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、成長がさらに進んだ炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ｃの温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【０１７８】
したがって、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【０１７９】
また、図１６に示す炭化珪素単結晶７１を形成する場合、図１６に示す距離Ｄ３が図１４に示す距離Ｄ１と略等しくなるように、炭化珪素単結晶７１の成長に合わせて上部坩堝４２を上方に移動させる。
これにより、図１６に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図１４に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を形成できる。
【０１８０】
第３の実施の形態の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、台座本体４８に取り付けられた炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに、加熱により炭化珪素原料３９を昇華させた原料ガスを供給して炭化珪素単結晶７１を成長させ、炭化珪素単結晶７１の成長中に、炭化珪素単結晶７１の成長に応じて、切断用台座部材１２５を切断して台座１２３の厚さを薄くすることにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【０１８１】
なお、上記第３の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法では、結晶成長中に、台座３３の厚さを薄くする場合を例に挙げて説明したが、炭化珪素単結晶７１の成長を一度停止させた後に、切断用台座部材１２５を切断して台座１２３の厚さを薄くし、その後、炭化珪素単結晶７１を成長させてもよい。
このような方法により、炭化珪素単結晶７１を製造する場合、上記第３の実施の形態の炭化珪素単結晶７１の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【０１８２】
また、第３の実施の形態では、一例として、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶７１を製造する場合について説明したが、本発明は、例えば、原料ガス（昇華ガス）の替わりにシランやプロパン等を原料とするＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にも適用可能である。
【０１８３】
（第４の実施の形態）
図１７〜図２４は、本発明の第４の実施の形態に係る炭化珪素単結晶の製造工程を示す断面図である。図１７〜図２４において、図１３及び図１４に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
また、図示していないが、図１７〜図２４に示す坩堝３１−１，３１−２，３１−３，３１−４は、先に説明した図２に示すシャフト部７５に支持されている。
【０１８４】
図１７〜図２４を参照して、第３の実施の形態に係る炭化珪素単結晶７１の製造方法について説明する。
始めに、図１７に示す工程では、下部坩堝４１−１及び上部坩堝４２−１よりなる坩堝３１−１の上端に配置された蓋体３２ａ−１の貫通部３２Ａ−１に、炭化珪素種結晶３５が取り付けられた台座１４１を取り付ける。
台座１４１は、収容部１１８を備えた台座本体１１６と、切断用台座部材１４２と、を有する。台座本体１１６は、蓋体３２−１の下面３２ｂ−１よりも下方に突出している。切断用台座部材１４２は、収容部１１８に収容されており、蓋体３２−１の上面３２ａ−１よりも上方に突出している。
【０１８５】
なお、図１７では、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに、成長初期の炭化珪素単結晶７１が成長している様子を模式的に図示している。
また、図１７に示す坩堝３１−１及び蓋体３２−１は、先に説明した図２に示す坩堝３１及び蓋体３２と同様な構成とされている。
さらに、この段階において、炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−１の上面３９ａ−１までの距離は、距離Ｄ１となるように構成されている。
【０１８６】
次いで、図１８に示す工程では、炭化珪素単結晶７１を図１７に示す状態から成長させる。この段階において、例えば、炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに形成された炭化珪素単結晶７１の厚さは、例えば、２０ｍｍとすることができる。この段階では、炭化珪素単結晶７１の成長により、炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−１の上面３９ａ−１までの距離は、距離Ｄ１よりも小さくなる。
図１８に示す第１の切断位置１４４は、最初に切断される位置であり、例えば、図１８に示す切断用台座部材１４２の上面１４２ａから厚さ２０ｍｍの位置に設定することができる。
【０１８７】
次いで、図１９に示す工程では、炭化珪素単結晶７１の成長を一度停止させる。その後、図示していないシャフト部７５から、図１８に示す下部坩堝４１−１及び上部坩堝４２−１を取り外すと共に、図１８に示す蓋体３２−１から炭化珪素単結晶７１及び炭化珪素種結晶３５と一体とされた台座１４１を取り外し、さらに、図１８に示す上部坩堝４２−１から蓋体３２−１を取り外す。
【０１８８】
次いで、図示していないシャフト部７５に、図１９に示す下部坩堝４１−２及び上部坩堝４２−２により構成された坩堝３１−２（図１８に示す坩堝３１−１とは異なる新しい坩堝）、及び蓋体３２−２（図１８に示す蓋体３２−１とは異なる新しい蓋体）を組み立て、下部坩堝４１−２内に新たに炭化珪素原料３９−２を収容させる。
【０１８９】
次いで、図１８に示す切断用台座部材１４２を第１の切断位置１４４で切断すると共に、図１９に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−２の上面３９ａ−２までの距離が図１７に示す距離Ｄ１となり、かつ台座１４１を蓋体３２−２に取り付けたときに台座本体１１６の上端面が蓋体３２−２の上面３２ａ−２と略面一となるように、台座本体１１６の上端を切断した台座１４１（図１９に示す台座）を蓋体３２−２の貫通部３２Ａ−２に取り付ける。
【０１９０】
これにより、図１７に示す台座１４１の上面１４１ａから熱を放出する第１の構造体Ｉ（図１７に示す台座１４１及び炭化珪素種結晶３５よりなる構造体）の放熱特性と、図１９に示す台座１４１の上面１４１ｂから熱を放熱する第２の構造体Ｊ（図１９に示す台座１４１、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる構造体）の放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、成長がさらに進んだ炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【０１９１】
これにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【０１９２】
また、図１９に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−２の上面３９ａ−２までの距離が図１７に示す距離Ｄ１となるように設定することで、図１９に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図１７に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を形成できる。
【０１９３】
次いで、図２０に示す工程では、図１９に示す状態から、炭化珪素単結晶７１の成長を再開する。図２０に示す工程では、例えば、さらに、２０ｍｍの炭化珪素単結晶７１を成長させる。
図２０に示す第２の切断位置１４６は、２番目に切断される位置であり、例えば、図２０に示す切断用台座部材１４２の上面１４２ｂから厚さ２０ｍｍの位置に設定することができる。
【０１９４】
次いで、図２１に示す工程では、炭化珪素単結晶７１の成長を一度停止させる。その後、図示していないシャフト部７５から、図２０に示す下部坩堝４１−２及び上部坩堝４２−２を取り外すと共に、図２０に示す蓋体３２−２から炭化珪素単結晶７１及び炭化珪素種結晶３５と一体とされた台座１４１を取り外し、さらに、図２０に示す上部坩堝４２−２から蓋体３２−２を取り外す。
【０１９５】
次いで、図示していないシャフト部７５に、図２１に示す下部坩堝４１−３及び上部坩堝４２−３により構成された坩堝３１−３（図２０に示す坩堝３１−２とは異なる新しい坩堝）、及び蓋体３２−３（図２０に示す蓋体３２−２とは異なる新しい蓋体）を組み立て、下部坩堝４１−３内に新たに炭化珪素原料３９−３を収容させる。
【０１９６】
次いで、図１８に示す切断用台座部材１４２を第２の切断位置１４６で切断すると共に、
図２１に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−３の上面３９ａ−３までの距離が図１８に示す距離Ｄ１となり、かつ台座１４１を蓋体３２−３に取り付けたときに台座本体１１６の上端面が蓋体３２−３の上面３２ａ−３と略面一となるように、台座本体１１６の上端を切断した台座１４１（図２１に示す台座）を蓋体３２−３の貫通部３２Ａ−３に取り付ける。
【０１９７】
これにより、図１７に示す台座１４１の上面１４１ａから熱を放出する第１の構造体Ｉの放熱特性と、図２１に示す台座１４１の上面１４１ｃから熱を放熱する第２の構造体Ｋ（図２１に示す台座１４１、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる構造体）の放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、成長がさらに進んだ炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【０１９８】
これにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【０１９９】
また、図２１に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−２の上面３９ａ−２までの距離が図１７に示す距離Ｄ１となるように設定することで、図２１に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図１７に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を形成できる。
【０２００】
次いで、図２２に示す工程では、図２１に示す状態から、炭化珪素単結晶７１の成長を再開する。図２２に示す工程では、例えば、さらに、２０ｍｍの炭化珪素単結晶７１を成長させる。
図２２に示す第３の切断位置１４７は、３番目に切断される位置であり、例えば、図２２に示す切断用台座部材１４２の上面１４２ｃから厚さ２０ｍｍの位置に設定することができる。
【０２０１】
次いで、図２３に示す工程では、炭化珪素単結晶７１の成長を一度停止させる。その後、図示していないシャフト部７５から、図２２に示す下部坩堝４１−３及び上部坩堝４２−３を取り外すと共に、図２２に示す蓋体３２−３から炭化珪素単結晶７１及び炭化珪素種結晶３５と一体とされた台座１４１を取り外し、さらに、図２２に示す上部坩堝４２−３から蓋体３２−３を取り外す。
【０２０２】
次いで、図示していないシャフト部７５に、図２３に示す下部坩堝４１−４及び上部坩堝４２−４により構成された坩堝３１−４（図２２に示す坩堝３１−３とは異なる新しい坩堝）、及び蓋体３２−４（図２２に示す蓋体３２−３とは異なる新しい蓋体）を組み立て、下部坩堝４１−４内に新たに炭化珪素原料３９−４を収容させる。
【０２０３】
次いで、図２２に示す切断用台座部材１４２を第３の切断位置１４７で切断すると共に、図２３に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−４の上面３９ａ−４までの距離が図１７に示す距離Ｄ１となるように、台座本体１１６の外周及び炭化珪素単結晶７１の外周に、台座本体１１６及び炭化珪素単結晶７１を支持する支持部材１４９を設け、支持部材１４９を介して、蓋体３２−４の貫通部３２Ａ−４に、第２の構造体Ｌ（図２３に示す台座１４１、炭化珪素種結晶３５、及び炭化珪素単結晶７１よりなる構造体）を取り付ける。
この段階において、炭化珪素単結晶７１の上端の一部が、蓋体３２−４の上面３２ａ−４から突出する。
【０２０４】
これにより、図１７に示す台座１４１の上面１４１ａから熱を放出する第１の構造体Ｉの放熱特性と、図２３に示す台座１４１の上面１４１ｄから熱を放熱する第２の構造体Ｌの放熱特性と、の差が小さくなるので、成長初期における炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、成長がさらに進んだ炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａの温度分布と、の差を小さくすることが可能となる。
【０２０５】
これにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を成長させることができる。
【０２０６】
また、図２３に示す炭化珪素単結晶７１の結晶成長面７１ａから炭化珪素原料３９−４の上面３９ａ−４までの距離が図１７に示す距離Ｄ１となるように設定することで、図２３に示す炭化珪素単結晶７１の成長条件を、図１７に示す成長初期の炭化珪素単結晶７１の成長条件に、さらに近づけることが可能となるので、厚さ方向において、略均一な特性とされた炭化珪素単結晶７１を形成できる。
【０２０７】
次いで、図２４に示す工程では、図２３に示す状態から、炭化珪素単結晶７１の成長を再開する。図２４に示す工程では、例えば、さらに、２０ｍｍの炭化珪素単結晶７１を成長させる。
なお、図２４に示す工程の後に、先に説明した図２３に示す工程と同様な処理を行なった後、さらに、炭化珪素単結晶７１を成長させてもよい。
【０２０８】
第４の実施の形態の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、炭化珪素単結晶７１の成長を一度停止し、炭化珪素単結晶７１の成長に応じて、切断用台座部材１４２を切断して台座１４１の厚さを薄くすると共に、坩堝、蓋体、及び炭化珪素原料を新しいものに交換して、台座１４１に取り付けられた炭化珪素種結晶３５の成長面３５ａに、加熱により炭化珪素原料３９ａ−１，３９ａ−２，３９ａ−３，３９ａ−４を昇華させた原料ガスを供給して炭化珪素単結晶７１を成長させることにより、炭化珪素単結晶７１の成長初期の最適な結晶成長条件に近い条件で、炭化珪素単結晶７１を成長させることが可能となるので、結晶欠陥が少なく、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶７１を製造できる。
【０２０９】
なお、第４の実施の形態では、一例として、昇華再結晶法により炭化珪素単結晶７１を製造する場合について説明したが、本発明は、例えば、原料ガス（昇華ガス）の替わりにシランやプロパン等を原料とするＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にも適用可能である。
【０２１０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
本発明の炭化珪素単結晶製造装置、及び炭化珪素単結晶の製造方法は、高品質で、かつ長尺とされた炭化珪素単結晶を製造可能な炭化珪素単結晶製造装置、及び炭化珪素単結晶の製造方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０２１２】
１０，８０，８５，９０，１００，１１０，１２０…炭化珪素単結晶製造装置、１１…真空容器、１２…断熱部材、１３，８１，８６，９１，１０１，１１１，１２１…炭化珪素単結晶製造装置本体、１５…支持部材、１５Ａ…貫通孔、１６…加熱手段、１８…第１の放射温度計、１９…第２の放射温度計、２２…ガス導入孔、２３…ガス排出孔、２５…装置本体収容部、２６，３２Ａ…貫通部、２７…窓孔、３１，３１−１，３１−２，３１−３，３１−４，１０２…坩堝、３２，３２−１，３２−２，３２−３，３２−４…蓋体、３２ａ，３２ａ−２, ３２ａ−２，３２ａ−３, ３２ａ−４，３９ａ，３９ａ−１，３９ａ−２，３９ａ−３，３９ａ−４，４８ａ，５１ａ，５２ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄ，１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ，１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ…上面、３２Ａ,３２Ａ−１,３２Ａ−２,３２Ａ−３,３２Ａ−４…貫通部、３２ｂ，３２ｂ−１, ３２ｂ−２，３２ｂ−３, ３２ｂ−４，４８ｂ，１２５ａ…下面、３３，１１３，１２３，１４１…台座、３５…炭化珪素種結晶、３５ａ…成長面、３６，１１４…板材引き上げ部材、３８…上部坩堝昇降手段、３９，３９−１，３９−２，３９−３，３９−４…炭化珪素原料、４１，４１−１，４１−２，４１−３，４１−４…下部坩堝、４１ａ，７５ａ…外周側面、４２，４２−１，４２−２，４２−３，４２−４…上部坩堝、４３，４４…スライド部、４３ａ，４４ａ…スライド面、４６…空間、４８，１１６…台座本体、５１…第１の板材、５２，５２−１…第２の板材、５２−２…第３の板材、５２−３…第４の板材、５４，１１８…収容部、５６…フック収容部、５６ａ…天井面、５７，６１…支柱部通過部、５８，６２…フック通過部、６４…支柱部、６５…第１のフック部、６６…第２のフック部、７１…炭化珪素単結晶、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ…結晶成長面、７５…シャフト部、７６…シャフトガイド部、７７…駆動部、８２，８７，９３…ガイド部材、８３…開口部、８４…隙間、８８，９４…筒状部、８９…板部、１１６ａ…下端面、１２５，１４２…切断用台座部材、１２６，１４４…第１の切断位置、１２７，１４６…第２の切断位置、１４７…第３の切断位置、１４９…支持部材Ａ，Ｅ，Ｆ,Ｉ…第１の構造体、Ｂ，Ｃ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｋ…第２の構造体、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５…距離、Ｊ１…長さ、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７…厚さ、Ｗ１…幅
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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