(57)【要約】【課題】原料ガスの流れが阻害されることを抑制し、原料面と成長面との温度差を生み出すことができる遮蔽部材及びそれを備えた単結晶成長装置を提供することを目的とする。【解決手段】この遮蔽部材は、内底部に原料収容部と、前記原料収容部と対向する結晶設置部と、を備える結晶成長用容器と、前記結晶成長用容器を加熱する加熱部とを備え、前記原料収容部から原料を昇華させて前記結晶設置部に設置された結晶に、前記原料の単結晶を成長させる単結晶成長装置において、前記原料収容部と前記結晶設置部との間に配置される遮蔽部材であって、前記遮蔽部材は、複数の遮蔽板を備え、前記複数の遮蔽板は、前記結晶設置部からの平面視において隙間なく配列している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内底部に原料収容部と、前記原料収容部と対向する結晶設置部と、を備える結晶成長用容器と、前記結晶成長用容器を加熱する加熱部とを備え、前記原料収容部から原料を昇華させて前記結晶設置部に設置された結晶に、前記原料の単結晶を成長させる単結晶成長装置において、前記原料収容部と前記結晶設置部との間に配置される遮蔽部材であって、
前記遮蔽部材は、複数の遮蔽板を備え、
前記複数の遮蔽板は、前記結晶設置部からの平面視において隙間なく配列していることを特徴とする遮蔽部材。
【請求項２】
前記複数の遮蔽板を接続する接続部と、前記接続部を支持する支持部と、を備える、請求項１に記載の遮蔽部材。
【請求項３】
前記接続部が平面視中央に位置する、請求項２に記載の遮蔽部材。
【請求項４】
前記複数の遮蔽板のうち隣り合う遮蔽板の隣接面が前記結晶設置部から前記原料収容部に下した垂線方向に対して傾斜し、
前記隣り合う遮蔽板の間に位置する隙間が、前記垂線方向に対して傾斜している、請求項１から３のいずれか一項に記載の遮蔽部材。
【請求項５】
前記複数の遮蔽板のうち隣り合う遮蔽板の隣接面が屈曲又は湾曲しており、
前記隣り合う遮蔽板の間に位置する隙間が、屈曲又は湾曲している、請求項１から３のいずれか一項に記載の遮蔽部材。
【請求項６】
前記複数の遮蔽板の前記結晶設置部側の面が同一平面に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載の遮蔽部材。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の遮蔽部材を備える、単結晶成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮蔽部材及び単結晶成長装置に関する。
【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、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。炭化珪素（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】
半導体等のデバイスには、ＳｉＣウェハ上にエピタキシャル膜を形成したＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられる。ＳｉＣウェハ上に化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって設けられたエピタキシャル膜が、ＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となる。ＳｉＣウェハは、ＳｉＣインゴットを加工して得られる。
【０００４】
ＳｉＣインゴットは、種結晶に昇華再結晶法等の方法で結晶成長を行うことで得られる。昇華法において原料と成長面との間に温度差が生じると、原料から昇華した原料ガスが成長面に効率的に供給され、結晶成長が促進される。しかしながら、成長面は原料と対向しており原料からの輻射を受ける。そのため、原料と成長面との間に温度差を生じさせることが難しかった。
【０００５】
特許文献１には、原料と成長面との間に遮蔽部材を設けることが記載されている。遮蔽部材により原料から成長面への輻射を抑え、原料と成長面との間に温度差が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６４７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、大型（６インチ以上）のＳｉＣウェハの要望が高まっている。例えば、特許文献１に記載の遮蔽部材を用いて大型のＳｉＣインゴットを作製しようすると、径の大きな遮蔽部材を用いる必要がある。しかしながら、径の大きな遮蔽部材は、原料ガスの流れを阻害する。原料ガスが成長面の中央部に供給されにくくなると、均質な結晶成長が阻害される。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、原料ガスの流れが阻害されることを抑制し、原料面と成長面との温度差を生み出すことができる遮蔽部材及びそれを備えた単結晶成長装置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】
【０００９】
複数の遮蔽板を平面視で隙間なく配置することで、それぞれの遮蔽板の間の隙間を原料ガスの流路を確保しつつ、原料面からの輻射を効率的に抑制できることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
【００１０】
（１）第１の態様にかかる遮蔽部材は、内底部に原料収容部と、前記原料収容部と対向する結晶設置部と、を備える結晶成長用容器と、前記結晶成長用容器を加熱する加熱部とを備え、前記原料収容部から原料を昇華させて前記結晶設置部に設置された結晶に、前記原料の単結晶を成長させる単結晶成長装置において、前記原料収容部と前記結晶設置部との間に配置される遮蔽部材であって、前記遮蔽部材は、複数の遮蔽板を備え、前記複数の遮蔽板は、前記結晶設置部からの平面視において隙間なく配列している。
【００１１】
（２）上記態様にかかる遮蔽部材は、前記複数の遮蔽板を接続する接続部と、前記接続部を支持する支持部と、を備えてもよい。
【００１２】
（３）上記態様にかかる遮蔽部材において、前記接続部が平面視中央に位置してもよい。
【００１３】
（４）上記態様にかかる遮蔽部材において、前記複数の遮蔽板のうち隣り合う遮蔽板の隣接面が前記結晶設置部から前記原料収容部に下した垂線方向に対して傾斜し、前記隣り合う遮蔽板の間に位置する隙間が、前記垂線方向に対して傾斜していてもよい。
【００１４】
（５）上記態様にかかる遮蔽部材において、前記複数の遮蔽板のうち隣り合う遮蔽板の隣接面が屈曲又は湾曲しており、前記隣り合う遮蔽板の間に位置する隙間が、屈曲又は湾曲していてもよい。
【００１５】
（６）上記態様にかかる遮蔽部材において、前記複数の遮蔽板の前記結晶設置部側の面が同一平面に位置していてもよい。
【００１６】
（７）第２の態様にかかる単結晶成長装置は、上記態様にかかる遮蔽部材を備える。
【発明の効果】
【００１７】
上記態様にかかる遮蔽部材によれば、それぞれの遮蔽板の間の隙間を原料ガスの流路を確保しつつ、原料面からの輻射を効率的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態にかかる単結晶成長装置の断面模式図である。
【図２】第１実施形態にかかる遮蔽部材の模式図である。
【図３】第１実施形態にかかる遮蔽部材における遮蔽部の別の例を示す図である。
【図４】第１実施形態にかかる遮蔽部材における遮蔽部の別の例を示す図である。
【図５】第１実施形態にかかる遮蔽部材の別の例の模式図である。
【図６】第１実施形態にかかる遮蔽部材の別の例の模式図である。
【図７】第１実施形態にかかる遮蔽部材の別の例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、便宜上特徴とな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は異なっていることがある。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、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２０】
「単結晶成長装置」
図１は、第１実施形態にかかる単結晶成長装置の断面模式図である。図１では、理解を容易にするために、原料Ｍ、種結晶１及び単結晶２を同時に図示している。図１に示す単結晶成長装置１００は、結晶成長用容器１０とコイル（加熱部）２０と遮蔽部材３０とを備える。
【００２１】
結晶成長用容器１０は内部に空間を有する。結晶成長用容器１０の内底面には、原料Ｍが充填される。結晶成長用容器１０の内底面は、原料収容部１４となる。原料収容部１４に充填された原料Ｍと対向する位置には、結晶設置部１２を備える。結晶設置部１２は、種結晶１が設置される部分である。例えば結晶設置部１２は、原料Ｍ側から見て中央の位置に、円柱状に原料Ｍに向かって突出している。結晶設置部１２には、黒鉛等の炭素材料を用いることができる。
【００２２】
コイル２０は、結晶成長用容器１０の外周を覆っている。コイル２０の内部に電流を通電すると、コイル２０は発熱し、ヒーターとして機能する。コイル２０により原料Ｍが加熱されると、原料Ｍが昇華し、種結晶１の成長面に単結晶２が成長する。
【００２３】
遮蔽部材３０は、原料収容部１４と結晶設置部１２との間に位置する。遮蔽部材３０は、遮蔽部３２と支持部３４とを備える。遮蔽部材３０には、例えば、黒鉛、炭化タンタル、炭化タンタルで被覆した黒鉛等を用いることができる。
【００２４】
図２は、第１実施形態にかかる遮蔽部材３０の模式図である。図２（ａ）は遮蔽部材３０の斜視図であり、図２（ｂ）は遮蔽部材３０の遮蔽部３２の平面図であり、図２（ｃ）は遮蔽部材３０の遮蔽部３２を図２（ｂ）に示すＡ−Ａ面で切断した断面図である。
【００２５】
遮蔽部３２は、複数の遮蔽板３６を有する。図２に示す遮蔽部３２は８枚の遮蔽板３６を備えるが、遮蔽板３６の枚数は特に問わない。複数の遮蔽板３６は、平面視中央に位置する接続部３８で接続され、接続部３８は支持部３４で支持される。接続部３８により複数の遮蔽板３６を一体化することで取り扱いが容易になる。また支持部３４の数を減らすことができる。また接続部３８を平面視中央に設けることで、単結晶２の成長面に供給される原料ガスの流れの対称性が高まる。
【００２６】
複数の遮蔽板３６の間には隙間Ｇが形成される。原料Ｍから昇華した原料ガスの一部は、隙間Ｇを通過することで、単結晶２に供給される。そのため、遮蔽部材３０全体が大型化しても、単結晶２に効率的に原料ガスを供給できる。
【００２７】
隙間Ｇは、隣接する遮蔽板３６の一部により覆われ、平面視で確認できない。すなわち、結晶設置部１２からの平面視において、複数の遮蔽板３６は隙間なく配列している。
【００２８】
図２（ｃ）に示す遮蔽部３２は、複数の遮蔽板３６のうち隣り合う遮蔽板の隣接面３６ａが結晶設置部１２から原料収容部１４に下した垂線方向に対して傾斜している。それに伴い、隣り合う遮蔽板３６の間に位置する隙間Ｇも、垂線方向に対して傾斜している。図２に示す隙間Ｇの傾斜方向および傾斜角度は全て一致している。
【００２９】
隙間Ｇが傾斜していると、原料Ｍからの放射光が単結晶２の成長面に照射されることが抑制される。すなわち、原料Ｍからの輻射熱が単結晶２の成長面に及ぼす影響を低減できる。また隙間Ｇは原料ガスの流路である。隙間Ｇの傾斜方向及び傾斜角度が一定だと、単結晶２に供給される原料ガスの流れが均一化される。
【００３０】
図３及び図４は、第１実施形態にかかる遮蔽部材における遮蔽部の別の例を示す図である。図３に示す遮蔽部４２は、複数の遮蔽板４６を備える。図３に示す遮蔽部４２は、隣接する遮蔽板４６の隣接面４６ａ、４６ｂの傾斜方向が異なる部分を有する。それに伴い、隣り合う遮蔽板３６の間に位置する隙間Ｇの傾斜方向が場所によって異なる。隙間Ｇの傾斜方向が場所によって異なっていても、原料ガスは隙間Ｇを流れることができるため、原料ガスの流れが阻害されることを抑制できる。
【００３１】
図４に示す遮蔽部５２は、複数の遮蔽板５６を備える。図４に示す遮蔽部５２は、隣接する遮蔽板５６の隣接面５６ａが屈曲している。それに伴い、隣り合う遮蔽板５６の間に位置する隙間Ｇも屈曲している。隙間Ｇが屈曲していると、原料Ｍからの放射光が単結晶２の成長面に照射されることがより抑制される。すなわち、原料Ｍからの輻射熱が単結晶２の成長面に及ぼす影響をより低減できる。図４では、隙間Ｇが屈曲している例を示したが、湾曲していてもよい。
【００３２】
図２から図４に示す複数の遮蔽板３６、４６、５６は、結晶設置部１２側の第１面３６Ａ、４６Ａ、５６Ａが同一平面に存在する。単結晶２の成長中において複数の遮蔽板３６、４６、５６も高温になる。そのため、単結晶２は、複数の遮蔽板３６、４６、５６からの輻射も受ける。遮蔽板３６、４６、５６の第１面３６Ａ、４６Ａ、５６Ａが同一平面に位置すると、単結晶２が遮蔽板３６、４６、５６から受ける輻射熱が局所的に高くなることを抑制できる。
【００３３】
上述のように、本実施形態にかかる遮蔽部材によれば、隙間Ｇを介して原料ガスを原料収容部１４から結晶設置部１２に効率的に供給できる。また隙間Ｇが結晶設置部１２からの平面視において視認されないように、複数の遮蔽板３６、４６、５６は平面視において隙間なく配列している。そのため、原料Ｍからの輻射が単結晶２の成長面に至ることを抑制でき、原料Ｍと単結晶２の成長面との温度差を生み出すことができる。つまり、原料Ｍで昇華した原料ガスを効率的に単結晶２に供給できる。また本実施形態にかかる遮蔽部材は、大口径の単結晶２を結晶成長させる場合にも用いることができる。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例について詳述したが、本発明はこ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。
【００３５】
例えば、図５は、第１実施形態にかかる遮蔽部材の別の例の模式図である。図５（ａ）は遮蔽部材６０の斜視図であり、図５（ｂ）は遮蔽部材６０の遮蔽部６２の平面図であり、図５（ｃ）は遮蔽部材６０の遮蔽部６２を図５（ｂ）に示すＡ−Ａ面で切断した断面図である。
【００３６】
図５に示す遮蔽部材６０は、遮蔽部６２と支持部６４とを備える。遮蔽部６２は、複数の遮蔽板６６と、これらを接続する接続部６８とを備える。支持部６４は、接続部６８に接続され、遮蔽部６２を支持する。遮蔽部６２の形状が、図２に示す遮蔽部３２と異なる。
【００３７】
図５に示す遮蔽部６２は、複数の遮蔽板６６が異なる高さ位置に交互に設けられている。隣接する遮蔽板６６の高さ位置が異なることで、隣接する遮蔽板６６の間には隙間Ｇが形成される。隙間Ｇを介して原料ガスが原料収容部１４から結晶設置部１２に効率的に供給される。また結晶設置部１２からの平面視において複数の遮蔽板６６は隙間なく配列している。そのため、原料Ｍからの輻射が単結晶２の成長面に至ることを抑制でき、原料Ｍと単結晶２の成長面との温度差を生み出すことができる。
【００３８】
また例えば、図６は、第１実施形態にかかる遮蔽部材の別の例の模式図である。図６（ａ）は遮蔽部材７０の斜視図であり、図６（ｂ）は遮蔽部材７０の遮蔽部７２の平面図であり、図６（ｃ）は遮蔽部材７０の遮蔽部７２を図６（ｂ）に示すＡ−Ａ面で切断した断面図である。
【００３９】
図６に示す遮蔽部材７０は、遮蔽部７２と支持部７４とを備える。遮蔽部７２は、複数の遮蔽板７６と、これらを接続する接続部７８とを備える。支持部７４は、接続部７８に接続され、遮蔽部７２を支持する。遮蔽部７２の形状が、図２に示す遮蔽部３２と異なる。
【００４０】
図６に示す遮蔽部７２を構成する複数の遮蔽板７６は、結晶設置部１２から原料収容部１４に下した垂線と直交する面内方向に対して傾斜している。図６に示す遮蔽部７２は、複数の遮蔽板７６を羽とするプロペラ状の形状である。それぞれの遮蔽板７６の結晶設置部１２側の端部をつなぐ第１面７６Ａは、結晶設置部１２から原料収容部１４に下した垂線と直交する面と並行であることが好ましい。
【００４１】
複数の遮蔽板７６の間には隙間Ｇが形成される。隙間Ｇを介して原料ガスが原料収容部１４から結晶設置部１２に効率的に供給される。プロペラ状の複数の遮蔽板７６が回転することで、原料ガスを結晶設置部１２に送風してもよい。また結晶設置部１２からの平面視において複数の遮蔽板７６は隙間なく配列している。そのため、原料Ｍからの輻射が単結晶２の成長面に至ることを抑制でき、原料Ｍと単結晶２の成長面との温度差を生み出すことができる。
【００４２】
また例えば、図７は、第１実施形態にかかる遮蔽部材の別の例の模式図である。図７（ａ）は遮蔽部材８０の斜視図であり、図７（ｂ）は遮蔽部材８０の遮蔽部８２の平面図でり、図７（ｃ）は遮蔽部材８０の遮蔽部８２を図７（ｂ）に示すＡ−Ａ面で切断した断面図である。
【００４３】
図７に示す遮蔽部材８０は、遮蔽部８２と支持部８４とを備える。遮蔽部８２は、複数の遮蔽板８６を備える。支持部８４は、複数の遮蔽板８６のそれぞれに接続される。遮蔽部８２の形状が、図２に示す遮蔽部３２と異なる。
【００４４】
図７に示す遮蔽部８２を構成する複数の遮蔽板８６は、結晶設置部１２からの平面視において同心円状に配列している。それぞれの遮蔽板８６は、異なる高さ位置に設けられている。隣接する遮蔽板８６の高さ位置が異なることで、隣接する遮蔽板８６の間には隙間Ｇが形成される。隙間Ｇを介して原料ガスが原料収容部１４から結晶設置部１２に効率的に供給される。また結晶設置部１２からの平面視において複数の遮蔽板６６は隙間なく配列している。そのため、原料Ｍからの輻射が単結晶２の成長面に至ることを抑制でき、原料Ｍと単結晶２の成長面との温度差を生み出すことができる。また図７では、中央に位置する遮蔽板８６ほど高い位置に設けたが、それぞれの遮蔽板８６の高さ位置は問わない。
【００４５】
またここまで遮蔽部を支持する支持部が一つの場合を例に説明したが、支持部は遮蔽板それぞれに設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  種結晶
２  単結晶
１０  結晶成長用容器
１２  結晶設置部
１４  原料収容部
２０  コイル
３０、６０、７０、８０  遮蔽部材
３２、４２、５２、６２、７２、８２  遮蔽部
３４、６４、７４、８４  支持部
３６、４６、５６、６６、７６、８６  遮蔽板
３６ａ、４６ａ、５６ａ  隣接面
３６Ａ、４６Ａ、５６Ａ、７６Ａ  第１面
３８、６８、７８  接続部
１００  単結晶成長装置
Ｍ  原料
Ｇ  隙間
【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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