(57)【要約】【課題】昇華再結晶法による単結晶の製造において、高品質な単結晶を製造できる単結晶製造装置、及び種結晶へのクラックなどの構造欠陥の発生を防止できる種結晶固定方法を提供できる。【解決手段】本発明に係る単結晶製造装置１は、成長用の単結晶の成長の基となる種結晶１０と、単結晶の成長に用いられる昇華用原料２０を収容する坩堝１００とを備える。坩堝１００は、開口部１１１を有し、昇華用原料２０を収容する反応容器１１０と、開口部１１１に取り付けられる蓋体１２０と、種結晶１０を保持する保持部１３０とを備える。種結晶１０は、蓋体１２０側に種結晶１０を保護する保護層１５を有する。保持部１３０は、種結晶１０の蓋体１２０側（上面１０Ａ）に対する反対側（下面１０Ｂ）の一部のみと接する接触面１４３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶の成長の基となる種結晶と前記単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝とを備える単結晶製造装置であって、
前記坩堝は、
開口部を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器と、
前記開口部に取り付けられる蓋体と、
前記種結晶を保持する保持部と
を備え、
前記種結晶は、前記蓋体側に前記種結晶を保護する保護層を有し、
前記保持部は、前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有する単結晶製造装置。
【請求項２】
前記種結晶は、
前記蓋体側に設けられる第１面部と、
前記第１面部と対向し、前記昇華用原料側に設けられる第２面部と
を少なくとも有し、
前記第１面部には、前記保護層が形成されており、
前記第２面部は、前記昇華用原料側に向かって突出する請求項１に記載の単結晶製造装置。
【請求項３】
前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成され、前記端面が前記第２面部となる請求項２に記載の単結晶製造装置。
【請求項４】
前記種結晶は、前記第１面部と前記第２面部とをつなぐ側面部を有し、
前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成され、前記端面が前記側面部になる請求項２又は３に記載の単結晶製造装置。
【請求項５】
前記保持部は、
前記坩堝の内部に配設され、前記種結晶を基に成長する前記炭化珪素単結晶の成長範囲を規制するガイド部材によって構成される請求項１乃至４の何れか一項に記載の単結晶製造装置。
【請求項６】
前記保持部は、前記蓋体に前記保護層が接した状態で前記種結晶を保持する請求項１乃至５の何れか一項に記載の単結晶製造装置。
【請求項７】
前記接触部分は、前記種結晶の前記第２面部と面で接する請求項２乃至４に記載の単結晶製造装置。
【請求項８】
単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝の蓋体に、単結晶の成長の基となる種結晶を固定する種結晶固定方法であって、
前記昇華用原料を収容する坩堝の反応容器に、前記種結晶を保持する保持部を取り付ける保持部取付工程と、
取り付けられた前記保持部における前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分に、前記種結晶を載置し、前記種結晶を保護する保護層を蓋体側に位置させる種結晶載置工程と、
前記昇華用原料が収容される前記坩堝の反応容器に形成された開口部に、前記蓋体を取り付ける蓋体取付工程とを有する種結晶固定方法。
【請求項９】
炭化珪素からなる種結晶を準備する準備工程と、坩堝に昇華用原料を配置する原料配置工程と、前記種結晶を前記坩堝に配置する種結晶配置工程と、前記昇華用原料を昇華させて前記種結晶に炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程とを備えた炭化珪素単結晶の製造方法であって、
前記坩堝は、開口部を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器と、前記開口部に取り付けられる蓋体と、前記種結晶を保持する保持部とを有し、
前記準備工程では、前記種結晶に前記種結晶を保護する保護層を形成し、
前記種結晶配置工程では、前記保持部が、前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有し、前記保護層を蓋体側に位置するように、種結晶を配置す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、成長用の単結晶を種結晶として、前記単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝を備えた単結晶製造装置、単結晶製造装置に種結晶を固定する種結晶固定方法、及び、単結晶製造装置を用いた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）を昇華再結晶法により製造する方法が知られている。この方法では、種結晶は、坩堝の蓋体（種結晶台座）に樹脂材料などの接着層を介して固定される。蓋体に固定された種結晶の上に、昇華用原料が昇華したガスが再結晶する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５―２２５７１０号公報（第７頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の方法には、次のような問題があった。すなわち、坩堝内部が高温になると接着層を構成する樹脂材料が収縮するため、種結晶と接着層との界面にクラックが発生することがあった。また、種結晶と蓋体との間の樹脂材料をムラなく均一にしても、種結晶と接着層との接触面から種結晶が昇華し、構造欠陥が発生することがあった。さらに、接着層を構成する樹脂材料の成分が不純物として単結晶に混入する場合もあった。
【０００５】
このように、特許文献１の方法では、クラックなどの構造欠陥の発生や、不純物の混入により、単結晶の品質低下が生じることがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、昇華再結晶法による単結晶の製造において、高品質な単結晶を製造できる単結晶製造装置、種結晶へのクラックなどの構造欠陥の発生を防止できる種結晶固定方法、及びその単結晶製造装置を用いた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】
【０００７】
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、単結晶の成長の基となる種結晶（種結晶１０）として、前記単結晶の成長に用いられる昇華用原料（昇華用原料２０）を収容する坩堝（坩堝１００）を備える単結晶製造装置（単結晶製造装置１）であって、前記坩堝は、開口部（開口部１１１）を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器（反応容器１１０）と、前記開口部に取り付けられる蓋体（蓋体１２０）と、前記種結晶を保持する保持部（保持部１３０）とを備え、前記種結晶は、前記蓋体側に前記種結晶を保護する保護層（保護層１５）を有し、前記保持部は、前記種結晶の前記蓋体側（上面１０Ａ）に対する反対側（下面１０Ｂ）の一部のみと接する接触部分（接触面１４３）を有することを要旨とする。
【０００８】
かかる特徴によれば、保持部は、種結晶の蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有する。これによれば、接着層を用いることなく、種結晶を反応容器内で保持できる。このため、坩堝内部が高温になっても、接着層を構成する樹脂材料等の収縮によるクラックの発生を確実に防止できる。また、接着層を構成する樹脂材料をムラなく均一に塗布することが必要なくなるとともに、当該樹脂材料の成分が不純物として単結晶に混入することも防止できる。
【０００９】
また、接触部分は、種結晶の蓋体側に対する反対側の一部のみと接する。すなわち、接触部分は、種結晶の周面（側面）に接することがない。これによれば、種結晶を加工する必要がなくなり、例えば、種結晶の周面を円形状等の形状に加工する必要がなくなる。このため、種結晶を加工する工程が不要となり、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
【００１０】
また、種結晶は、蓋体側に種結晶を保護する保護層を有する。これによれば、温度勾配に起因した単結晶の欠陥（例えば、マイクロパルプ欠陥）を防ぐことができる。従って、単結晶に発生する構造欠陥を防止できる。
【００１１】
このように、昇華再結晶法による単結晶の製造において、クラックなどの構造欠陥の発生や、不純物の混入による単結晶の品質低下が生じることを抑制できるため、高品質な単結晶を製造できるとともに、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記種結晶は、前記蓋体側に設けられる第１面部（上面１０Ａ）と、前記第１面部と対向し、前記昇華用原料側に設けられる第２面部（下面１０Ｂ）とを少なくとも有し、前記第１面部には、前記保護層が形成されており、前記第２面部は、前記昇華用原料側に向かって突出することを要旨とする。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成される、前記端面が前記第２面部となることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、本発明の第２又は３の特徴に係り、前記種結晶は、前記第１面部と前記第２面部とをつなぐ側面部を有し、前記種結晶は、単結晶の端面が切断されることによって形成され、前記端面が前記側面部になることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１乃至４の特徴に係り、前記保持部は、前記坩堝の内部に配設され、前記種結晶を基に成長する前記炭化珪素単結晶の成長範囲を規制するガイド部材によって構成されることを要旨とする。
【００１６】
本発明の第６の特徴は、本発明の第１乃至５の特徴に係り、前記保持部は、前記蓋体に前記保護層が接した状態で前記種結晶を保持することを要旨とする。
【００１７】
本発明の第７の特徴は、本発明の第２乃至４の特徴に係り、前記接触部分は、前記種結晶の前記第２面部と面で接することを要旨とする。
【００１８】
本発明の第８の特徴は、単結晶の成長に用いられる昇華用原料を収容する坩堝の蓋体に、単結晶の成長の基となる種結晶を固定する種結晶固定方法であって、前記昇華用原料を収容する坩堝の反応容器に、前記種結晶を保持する保持部を取り付ける保持部取付工程（保持部取付工程Ｓ３１）と、取り付けられた前記保持部における前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分に、前記種結晶を載置し、前記種結晶を保護する保護層を蓋体側に位置させる種結晶載置工程（種結晶載置工程Ｓ３２）と、前記昇華用原料が収容される前記坩堝の反応容器に形成された開口部に、前記蓋体を取り付ける蓋体取付工程（蓋体取付工程Ｓ３３）とを有することを要旨とする。
【００１９】
本発明の第９の特徴は、炭化珪素からなる種結晶を準備する準備工程と、坩堝に昇華用原料を配置する原料配置工程と、前記種結晶を前記坩堝に配置する種結晶配置工程と、前記昇華用原料を昇華させて前記種結晶に炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程とを備えた炭化珪素単結晶の製造方法であって、前記坩堝は、開口部を有し、前記昇華用原料を収容する反応容器と、前記開口部に取り付けられる蓋体と、前記種結晶を保持する保持部とを有し、前記準備工程では、前記種結晶に前記種結晶を保護する保護層を形成し、前記種結晶配置工程では、前記保持部が、前記種結晶の前記蓋体側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有し、前記保護層を蓋体側に位置するように、種結晶を配置することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の特徴によれば、昇華再結晶法による単結晶の製造において、高品質な単結晶を製造できる単結晶製造装置、及び種結晶へのクラックなどの構造欠陥の発生を防止できる種結晶固定方法、及びその単結晶製造装置を用いた炭化珪素単結晶の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係る単結晶製造装置１（単結晶の成長前状態）を示す断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る保持部１３０を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、本実施形態に係る保持部１３０の一部を示す断面図である。図３（ｂ）は、本実施形態に係る保持部１３０を示す平面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法を示すフロー図である。
【図５】図５（ａ）は、変更例に係る保持部１４０の一部を示す断面図である。図５（ｂ）は、変更例に係る保持部１４０を示す平面図である（その１）。
【図６】図６は、変更例に係る保持部１４０を示す平面図である（その２）。
【図７】図７は、変更例に係る保持部１４０を示す平面図である（その３）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明に係る単結晶製造装置及び種結晶固定方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）単結晶製造装置の構成、（２）保持部の構成、（３）炭化珪素単結晶の製造方法、（４）作用・効果、（５）変更例、（６）その他の実施形態について説明する。
【００２３】
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。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。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得る。
【００２４】
（１）単結晶製造装置の構成
まず、本実施形態に係る単結晶製造装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る単結晶製造装置１（単結晶の成長前状態）を示す断面図である。本実施形態では、単結晶は、炭化珪素単結晶である。
【００２５】
図１に示すように、単結晶製造装置１は、単結晶の成長の基となる種結晶と、円筒状の黒鉛製坩堝（以下、坩堝１００）を備える。坩堝１００は、所定の結晶方位を有する成長用の単結晶を種結晶１０として、単結晶の成長に用いられる昇華用原料２０を収容する。なお、昇華用原料２０は、炭化珪素を含む炭化珪素原料である。
【００２６】
坩堝１００は、反応容器１１０と、蓋体１２０と、保持部１３０とを備える。反応容器１１０は、開口部１１１を有し、昇華用原料２０を収容する。蓋体１２０は、開口部１１１に取り付けられる。反応容器１１０と蓋体１２０とによって形成された空間は、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。保持部１３０は、種結晶１０上に形成された保護層１５が、蓋体１２０に接した状態で種結晶１０を保持する。なお、保持部１３０の詳細については、後述する。
【００２７】
ここで、種結晶１０は、蓋体１２０の内側表面１２１において、昇華用原料２０と略対向する位置に配設されている。種結晶１０は、単結晶の端面（例えば、成長後に不要となった単結晶の端面）が切断されることによって形成されている。
【００２８】
具体的には、種結晶１０は、種結晶１０の平面視において円形状（図２参照）によって形成される。また、種結晶１０は、上面１０Ａ（第１面部）と、下面１０Ｂ（第２面部）と、側面１０Ｃとを有する。上面１０Ａは、蓋体１２０側に設けられる。上面１０Ａは、平面状によって形成されている。上面１０Ａ上には、蓋体１２０側に種結晶を保護する保護層１５を有する。一方、下面１０Ｂは、上面１０Ａと対向し、昇華用原料２０側に設けられる。下面１０Ｂは、昇華用原料２０側に向かって突出する。本実施形態では、下面１０Ｂの形状は、単結晶製造装置の断面視において、昇華用原料２０側に向かって半球状に突出する。側面１０Ｃは、上面１０Ａと下面１０Ｂとをつなぐ。
【００２９】
このような坩堝１００は、断熱材（不図示）で覆われている。また、坩堝１００は、支持棒５０を介して石英管６０の内部に固定される。石英管６０の外周には、坩堝１００（すなわち、反応容器１１０及び蓋体１２０）を加熱する誘電加熱コイル７０が設けられてる。坩堝１００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２０は昇華し、種結晶１０上に再結晶し、炭化珪素単結晶を形成する。なお、反応容器１１０の内部の圧力及び温度は、誘電加熱コイル７０の加熱温度により変更可能である。
【００３０】
（２）保持部の構成
次に、上述した保持部１３０の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、図２は、本実施形態に係る保持部１３０を示す斜視図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る保持部１３０の一部を示す断面図である。図３（ｂ）は、本実施形態に係る保持部１３０を示す平面図である。
【００３１】
図１に示すように、保持部１３０は、坩堝１００（すなわち、反応容器１１０）内部に配設される。本実施形態では、保持部１３０は、種結晶１０を基に成長する単結晶の成長範囲を規制するガイド部材によって構成されている。
【００３２】
保持部１３０は、昇華用原料２０上部の空間を覆って、昇華用原料２０及び蓋体１２０の内側表面１２１を遮断する。保持部１３０は、昇華用原料２０の昇華ガスを種結晶１０の表面に向かって誘導する誘導部１３１を有する。
【００３３】
具体的には、図２及び図３に示すように、誘導部１３１には、円形状の開口部１３２が形成されている。開口部１３２は、上端開口部１３２Ａと、下端開口部１３２Ｂとを有している。
【００３４】
上端開口部１３２Ａは、蓋体１２０近傍において開口する。一方、下端開口部１３２Ｂは、昇華用原料２０側において開口するとともに、反応容器１１０の内側壁に支持される。このような保持部１３０（誘導部１３１）は、種結晶１０側から昇華用原料２０側に向けて徐々に拡大するテーパ形状である。
【００３５】
ここで、上端開口部１３２Ａには、種結晶１０の蓋体１２０側（上面１０Ａ）に対する反対側（下面１０Ｂ）の一部のみと接する接触面１３３（接触部分）が設けられる。ここで、反対側（下面１０Ｂ）の一部のみと接するとは、炭化珪素が再結晶するのを阻害しない部分と接することをいう。
【００３６】
接触面１３３は、種結晶１０の下面１０Ｂと面で接することが好ましい。接触面１３３の径は、種結晶１０の昇華用原料２０側の面の径よりも小さい。すなわち、上端開口部１３２Ａの径は、種結晶１０の下面１０Ｂの径よりも小さい。種結晶１０の下面１０Ｂは、接触面１３３の全面と均等に接触するのが好ましい。
【００３７】
（３）炭化珪素単結晶の製造方法
本発明の実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法について、図１及び図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法を示すフロー図である。図４に示されるように、炭化珪素単結晶の製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ４を備える。
【００３８】
（３．１）準備工程Ｓ１
工程Ｓ１は、炭化珪素からなる種結晶１０を準備する準備工程である。成長した炭化珪素単結晶を切り取り、種結晶１０を準備する。準備された種結晶１０の表面には、成長した炭化珪素単結晶の表面（端面）が含まれるように、種結晶を切り出すのが好ましい。成長した炭化珪素単結晶の表面は、成長面であるため、表面を加工する必要がなくなる。炭化珪素単結晶の表面が下面１０Ｂ又は側面１０Ｃとなるようにする。下面１０Ｂ又は側面１０Ｃが炭化珪素単結晶の表面となるようにするのがより好ましい。
【００３９】
種結晶１０の上面１０Ａには、保護層１５を形成する。保護層１５には、例えば、高融点金属を含んだ炭化層が用いられる。具体的には、炭化タングステン、炭化モリブデン、炭化タリウム、炭化チタンが挙げられる。このような炭化層を、スパッタリング法やスクリーン印刷法を用いて、種結晶１０の上面１０Ａに保護層１５を形成する。
【００４０】
（３．２）原料配置工程Ｓ２
工程Ｓ２は、坩堝１００に昇華用原料２０を配置する原料配置工程である。具体的には、図１に示すように、昇華用原料２０を反応容器１１０に配置する。昇華用原料２０は、炭化珪素を含む炭化珪素原料である。昇華用原料２０は、どのような製造方法で製造されたものを準備しても構わない。例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）で製造された炭化珪素を昇華用原料２０としてもよいし、珪素含有原料と炭素含有原料とから炭化珪素前駆体を生成し、生成された炭化珪素前駆体を焼成することで得られる炭化珪素を昇華用原料２０としてもよい。
【００４１】
（３．３）種結晶配置工程Ｓ３
工程Ｓ３は、種結晶１０を坩堝１００に配置する種結晶配置工程である。この種結晶配置工程Ｓ３は、種結晶固定方法と一致する。図４に示すように、種結晶配置工程Ｓ３は、保持部取付工程Ｓ３１と、種結晶載置工程Ｓ３２と、蓋体取付工程Ｓ３３とが含まれる。
【００４２】
保持部取付工程Ｓ３１では、反応容器１１０の内側壁に、上述した保持部１３０を取り付ける。
【００４３】
種結晶載置工程Ｓ３２では、保持部１３０の接触面１３３に種結晶１０を載置する。保持部１３０が、種結晶１０の蓋体１２０側に対する反対側の一部のみと接する接触部分を有するように、種結晶１０を配置する。すなわち、下面１０Ｂが昇華用原料２０と対向するように、種結晶１０を載置する。また、保護層１５が蓋体１２０側に位置するように、種結晶１０を配置する。
【００４４】
種結晶１０が半球状に突出している場合には、保持部１３０の上端開口部１３２Ａに、半球状の下面１０Ｂが挿入される。これによって、保持部１３０の上端開口部１３２Ａに半球状の下面１０Ｂが挿入された状態で、保持部１３０によって種結晶１０が保持される。このため、上端開口部１３２Ａと種結晶１０との間に隙間が生じることなく、かつ安定して種結晶１０が保持される。
【００４５】
蓋体取付工程Ｓ３３では、反応容器１１０の開口部１１１に蓋体１２０を取り付ける（螺合する）。これにより、種結晶１０は、保持部１３０によって種結晶１０が保持される。蓋体１２０と保護層１５とは、接している。
【００４６】
工程Ｓ３は、必ずしも工程Ｓ２の後に行う必要はない。工程Ｓ３を工程Ｓ２よりも先に行っても良い。
【００４７】
（３．３）単結晶成長工程Ｓ４
工程Ｓ４は、昇華用原料２０を昇華させて種結晶１０に炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長工程である。加熱コイルに電流を通電させて、昇華用原料２０を加熱する。一般的に、加熱温度は、２０００℃から２５００℃である。昇華用原料２０に比べて、種結晶１０の温度がやや低温となるように加熱するのが好ましい。このようにして加熱された昇華用原料２０は、昇華する。昇華した昇華用原料２０は、保持部１３０（ガイド部材）によって、種結晶１０に再結晶する。炭化珪素単結晶は、種結晶１０を起点として、成長する。炭化珪素単結晶は、保持部１３０（ガイド部材）に沿って成長する。このようにして、炭化珪素単結晶が製造される。
【００４８】
（４）作用・効果
実施形態では、保持部１３０は、種結晶１０の蓋体１２０側（上面１０Ａ）に対する反対側（下面１０Ｂ）の一部のみと接する接触面１３３を有する。これによれば、接着層を用いることなく、種結晶１０を反応容器１１０内で保持できる。このため、坩堝１００内部が高温になっても、接着層を構成する樹脂材料等の収縮によるクラックの発生を確実に防止できる。また、接着層を構成する樹脂材料をムラなく均一に塗布することが必要なくなるとともに、当該樹脂材料の成分が不純物として単結晶に混入することも防止できる。
【００４９】
また、接触面１３３は、下面１０Ｂの一部のみと接する。すなわち、接触面１３３は、種結晶１０の周面（側面１０Ｃ）に接することがない。従って、種結晶１０を円板上又は円柱上に加工する必要がなくなる。このため、種結晶１０を加工する工程が不要となり、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
【００５０】
また、種結晶は、蓋体１２０側に種結晶を保護する保護層１５を有する。これによれば、温度勾配に起因した単結晶の欠陥（例えば、マイクロパルプ欠陥）を防ぐことができる。従って、単結晶に発生する構造欠陥を防止できる。
【００５１】
このように、昇華再結晶法による単結晶の製造において、クラックなどの構造欠陥の発生や、不純物の混入による単結晶の品質低下が生じることを抑制できるため、高品質な単結晶を製造できるとともに、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。
【００５２】
実施形態では、下面１０Ｂは、昇華用原料２０側に向かって半球状に突出する。これによれば、保持部１３０の上端開口部１３２Ａに半球状の下面１０Ｂが挿入された状態で、保持部１３０によって種結晶１０が保持される。このため、上端開口部１３２Ａと種結晶１０との間に隙間が生じることなく、かつ安定して種結晶１０が保持される。
【００５３】
実施形態では、種結晶１０は、成長用の単結晶の端面が切断され、単結晶の端面が下面１０Ｂ又は側面１０Ｃとなる。これによれば、種結晶１０を加工する工程が不要となり、単結晶の製造コストの低減をも図ることができる。単結晶の端面は、成長面であり、下面１０Ｂ又は側面１０Ｃは、切断面ではないことから、切断による面欠陥が生じない。従って、高品質な単結晶を製造できる。
【００５４】
実施形態では、保持部１３０は、ガイド部材によって構成される。これによれば、坩堝１００内に保持部１３０を新たに設けることなく、一般的なガイド部材を使用できる。このため、単結晶製造装置１自体のコストの低減を図ることができる。
【００５５】
実施形態では、保持部１３０は、蓋体１２０に保護層１５が接した状態で、種結晶１０を保持する。これによれば、保護層１５と蓋体１２０とが接するため、単結晶の成長に必要な熱を効率良く種結晶１０に伝えることができる。従って、製造時間の短縮につながり、単結晶の製造コストの低減を図ることができる。
【００５６】
実施形態では、接触面１３３は、種結晶１０の下面１０Ｂと面で接することが好ましい。すなわち、保持部１３０は、種結晶１０と面接触することが好ましい。これによれば、接触面１３３がエッジの場合（すなわち、線接触）と比べて、種結晶１０の重さ等が種結晶１０一部に集中することがない。このため、単結晶の構造欠陥の発生をさらに確実に防止できる。
【００５７】
実施形態では、接触面１３３の径は、種結晶１０の昇華用原料２０側の面の径よりも小さい。特に、接触面１３３と種結晶１０の昇華用原料２０側の面との接触面積は、できるだけ小さいことが好ましい。これによれば、単結晶の成長時において単結晶の口径拡大を妨げることなく、単結晶の構造欠陥の発生を防止できる。
【００５８】
（５）変更例
次に、上述した実施形態に係る単結晶製造装置１の変更例について、図面を参照しながら説明する。図５（ａ）は、変更例に係る保持部１４０の一部を示す断面図である。図５（ｂ）は、変更例に係る保持部１４０を示す平面図である。上述した実施形態に係る単結晶製造装置１と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。
【００５９】
ここで、上述した実施形態では、保持部１３０は、ガイド部材によって構成されている。これに対して、変更例では、保持部１４０は、ガイド部材ではなく、種結晶１０を保持するのみの構成である。なお、変更例では、単結晶製造装置１にガイド部材が設けられていないものとする。
【００６０】
具体的には、図５に示すように、保持部１４０は、保持部１４０の平面視において円盤状の保持部本体１４１を有する。保持部本体１４１には、円形状の開口部１４２が形成される。開口部１４２には、実施形態で説明した上端開口部１３２Ａと同様に、種結晶１０の下面１０Ｂの一部のみと接する接触面１４３（接触部分）が設けられる。なお、保持部本体１４１は、複数（図面では３本）の支持部１４４によって反応容器１１０内に固定される。
【００６１】
ここで、保持部本体１４１は、図５（ｂ）に示すように、保持部本体１４１と反応容器１１０との空隙１４５が小さくなる大きさであってもよく、図６に示すように、保持部本体１４１と反応容器１１０との空隙１４５が大きくなる大きさであってもよい。
【００６２】
また、保持部１４０は、必ずしも保持部本体１４１を有している必要はなく、図７に示すように、接触面１４３を有する複数（図面では３本）の支持部１４４のみによって構成されていてもよい。この場合、種結晶１０の下面１０Ｂは、各接触面１４３の全面と均等に接触するのが好ましい。単結晶製造装置１には、上述した保持部１４０に加えて、種結晶１０と接触せずに、単結晶の成長範囲を規制するガイド部材がさらに設けられていてもよい。
【００６３】
（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る。
【００６４】
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。具体的には、単結晶製造装置１の構成については、実施形態で説明したものに限らず、目的に応じて適宜設定できる。すなわち、保持部の構成についても、実施形態や変更例で説明したものに限らず、目的に応じて適宜選択できることは勿論である。
【００６５】
また、単結晶や昇華用原料２０は、必ずしも炭化珪素を含む必要はない。つまり、単結晶や昇華用原料２０の結晶の多型、使用量、純度、製造方法等は、適宜選択可能である。さらに、種結晶の構成や形状についても、適宜選択できることは勿論である。
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
１…単結晶製造装置、１０…種結晶、１０Ａ…上面（第１面部）、１０Ｂ…下面（第２面部）、１５…保護層、２０…昇華用原料、５０…支持棒、６０…石英管、７０…誘電加熱コイル、１００…坩堝、１１０…反応容器、１１１…開口部、１２０…蓋体、１２１…内側表面、１３０…保持部、１３１…誘導部、１３２…開口部、１３２Ａ…上端開口部、１３２Ｂ…下端開口部、１３３…接触面、１４０…保持部、１４１…保持本体、１４２…開口部、１４３…接触面、１４４…支持部、１４５…空隙
【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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