(57)【要約】  種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に気泡が入り難い、ＳｉＣ単結晶の製造方法を提供する。ＳｉＣ単結晶の製造方法は、種結晶（１０）の主面（１０ａ）を下方に向けてＳｉ−Ｃ溶液（１１）に接触させて、主面（１０ａ）にＳｉＣ単結晶を成長させる溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造方法である。主面（１０ａ）は平坦である。この製造方法は、接触工程Ａ、接触工程Ｂ、および成長工程を含む。接触工程Ａでは、主面（１０ａ）の一部領域を、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液（１１）に接触させる。接触工程Ｂでは、接触工程Ａで接触させた一部領域である初期接触領域を起点として、濡れ現象によって、主面（１０ａ）と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液（１１）との接触領域が拡大する。成長工程では、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液（１１）に接触した主面（１０ａ）上にＳｉＣ単結晶を成長させる。
2015122184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種結晶の主面を下方に向けてＳｉ−Ｃ溶液に接触させて、前記主面にＳｉＣ単結晶を成長させる溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造方法であって、
前記主面は平坦であり、
前記主面の一部領域を、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させる接触工程Ａと、
前記接触工程Ａで接触させた一部領域である初期接触領域を起点として、濡れ現象によって、前記主面と前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との接触領域が拡大する接触工程Ｂと、
前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触した前記主面上にＳｉＣ単結晶を成長させる成長工程と
を含む、製造方法。
【請求項２】
前記接触工程Ａが、
前記主面を、前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させ、その後前記主面を、前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液から離すことにより、前記主面の一部領域にＳｉ−Ｃ溶液が付着した状態とする工程Ａ−１ａと、
前記主面の一部領域に付着したＳｉ−Ｃ溶液を、前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させる工程Ａ−１ｂと
を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記接触工程Ａが、
前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に、溶液接触部材を接触させ、前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面において、前記溶液接触部材の近傍部分を、他の部分より高くする工程Ａ−２ａと、
前記主面の一部領域を、前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液において、前記液面を高くした部分に接触させる工程Ａ―２ｂと
を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記接触工程Ａが、
前記主面を水平面に対して傾斜させ、前記主面の一部領域を前記貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させる工程Ａ−３と、
前記主面を水平に維持して前記ＳｉＣ単結晶を成長させる成長工程と、
を含む、請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ単結晶の製造方法に関し、さらに詳しくは、溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ単結晶を製造する方法として、溶液成長法がある。溶液成長法では、種結晶をＳｉ−Ｃ溶液に接触させ、種結晶の上にＳｉＣ単結晶を成長させる（たとえば、特許文献１参照）。ここで、Ｓｉ−Ｃ溶液とは、ＳｉまたはＳｉ合金の融液にＣ（炭素）を溶解させた溶液のことをいう。溶液成長法に用いる種結晶は、通常、平坦な主面を有する。ここで、主面とは、その上にＳｉＣ単結晶を成長させようとする主たる面のことをいう。種結晶は、たとえば、主面を下方に向けてＳｉ−Ｃ溶液の上方に配置する。そして、主面をＳｉ−Ｃ溶液の液面に接触させる。さらに、種結晶において、主面近傍のみがＳｉ−Ｃ溶液に接触した状態にして、主面上にＳｉＣ単結晶を成長させる。【０００３】
種結晶の主面近傍のみをＳｉ−Ｃ溶液に接触させた状態でＳｉＣ単結晶を成長させた場合、得られたＳｉＣ単結晶を破損させることなく取り出すことができる。さらに、多結晶の形成を抑制できる。一方、種結晶全体がＳｉ−Ｃ溶液に浸漬された状態でＳｉＣ単結晶を成長させた場合、これらの利点が得られ難い。ＳｉＣ単結晶の成長後、種結晶全体、およびその上に成長したＳｉＣ単結晶をＳｉ−Ｃ溶液に浸漬したままＳｉ−Ｃ溶液を凝固させると、成長したＳｉＣ単結晶が、凝固時のＳｉ−Ｃ溶液の収縮による応力を受けて破壊される場合がある。このような事態を回避するため、種結晶を軸に固定して、Ｓｉ−Ｃ溶液中に浸漬させ、ＳｉＣ単結晶を成長させることが考えられる。この場合、ＳｉＣ単結晶の成長後、Ｓｉ−Ｃ溶液を凝固させる前に軸を引き上げることで、種結晶、およびその上に成長したＳｉＣ単結晶を取り出すことができる。そのため、成長したＳｉＣ単結晶の破損を抑制できる。しかしながら、この方法では、軸の上に多結晶のＳｉＣが成長するので、種結晶上に成長するＳｉＣ結晶が多結晶化しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６１８４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
種結晶の主面がＳｉ−Ｃ溶液の液面に接触する際、雰囲気ガス、たとえば、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）等の不活性ガスが、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に、気泡として捉えられることがある。種結晶の主面が小さい（たとえば、直径が２インチ（約５１ｍｍ）未満の円形）場合は、気泡と主面の外縁部との距離が短い。そのため、気泡が種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間から排出されやすい。一方、種結晶の主面が大きい（たとえば、直径２インチ以上の円形）場合は、気泡と主面の外縁部との距離が長い。そのため、気泡が種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に残存し易い。【０００６】
種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に気泡が存在した状態で、ＳｉＣ単結晶が成長すると、ＳｉＣ単結晶に気孔等の欠陥が生じる。【０００７】
この発明の目的は、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に気泡が入り難い、溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施の形態によるＳｉＣ単結晶の製造方法は、種結晶の主面を下方に向けてＳｉ−Ｃ溶液に接触させて、主面にＳｉＣ単結晶を成長させる溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造方法である。主面は平坦である。この製造方法は、接触工程Ａ、接触工程Ｂ、および成長工程を含む。接触工程Ａでは、主面の一部領域を、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させる。接触工程Ｂでは、接触工程Ａで接触させた一部領域である初期接触領域を起点として、濡れ現象によって、主面と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との接触領域が拡大する。成長工程では、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触した主面上にＳｉＣ単結晶を成長させる。
【発明の効果】
【０００９】
本実施の形態のＳｉＣ単結晶の製造方法により、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に気泡が入り難くすることができる。これにより、気泡に起因する欠陥を含まない、または低減したＳｉＣ単結晶を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】直径が約０．３ｍｍのくぼみが形成されたＳｉＣ結晶の表面の写真である。
【図２】直径が約０．５ｍｍのボイドを含むＳｉＣ結晶の断面写真である。
【図３】本実施形態のＳｉＣ単結晶の製造方法を実施するために使用可能な製造装置の概略構成図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図４Ｄ】本発明の第１の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図５Ａ】本発明の第２の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図５Ｂ】本発明の第２の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図５Ｃ】本発明の第２の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図５Ｄ】本発明の第２の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図５Ｅ】本発明の第２の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図６Ａ】本発明の第３の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図６Ｂ】本発明の第３の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図６Ｃ】本発明の第３の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【図６Ｄ】本発明の第３の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態によるＳｉＣ単結晶の製造方法は、種結晶の主面を下方に向けてＳｉ−Ｃ溶液に接触させて、主面にＳｉＣ単結晶を成長させる溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造方法である。主面は平坦である。この製造方法は、接触工程Ａ、接触工程Ｂ、および成長工程を含む。接触工程Ａでは、主面の一部領域を、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させる。接触工程Ｂでは、接触工程Ａで接触させた一部領域である初期接触領域を起点として、濡れ現象によって、主面と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との接触領域が拡大する。成長工程では、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触した主面上にＳｉＣ単結晶を成長させる。
【００１２】
初期接触領域は種結晶の主面の一部であるので、接触工程Ａでは種結晶の主面とＳｉ−Ｃ溶液との接触面積が小さい。このため、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に気泡は入り難い。主面の一部領域（初期接触領域）が、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触すると、初期接触領域を起点として、濡れ現象によって、種結晶の主面と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との接触領域が拡大する（接触工程Ｂ）。このとき、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間の雰囲気ガスは、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間から側方へと排出される。本実施形態ではさらに、主面の初期接触領域と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液とが接触するとき、主面の中心点の高さが、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の最大高さと異なる。
【００１３】
初期接触領域が、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液と接触しただけでは、主面におけるＳｉ−Ｃ溶液との接触領域が主面の全面に拡大しないことがある。この場合は、種結晶と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液とが近接するように、種結晶、および貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の少なくとも一方を移動させてもよい。この場合、主面におけるＳｉ−Ｃ溶液との接触領域は、主面の一部から主面の全面に拡大するので、主面と、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との間に、気泡は入り難い。
【００１４】
したがって、本実施形態のＳｉＣ単結晶の製造方法によれば、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に気泡が入り難い。これにより、気泡に起因する欠陥を含まず、または低減したＳｉＣ単結晶を得ることができる。
【００１５】
種結晶の主面は、その上にＳｉＣ単結晶を成長させようとする主たる１つの面である。このため、本実施形態のＳｉＣ単結晶の製造方法では、実質的に、種結晶の特定の平坦面のみ、すなわち、１種類の面方位の面のみを、結晶成長面にすることができる。このため、ＳｉＣ単結晶を均一に成長させることができる。これにより、幅が２インチ以上のＳｉＣ単結晶を、容易に得ることができる。
【００１６】
貯留されたＳｉ−Ｃ溶液は、たとえば、坩堝に収容されている。
【００１７】
Ｓｉ−Ｃ溶液と種結晶との間に気泡が存在する状態でＳｉＣ結晶を成長させると、ＳｉＣ結晶には、下記のような欠陥が導入される。気泡が小さい（たとえば、直径が０．１ｍｍ未満である）ときは、気泡がＳｉＣ単結晶中に完全に取り込まれる。そのため、成長したＳｉＣ単結晶中で密閉気孔となりやすい。気泡の直径がこれより大きい場合については、以下の通りである。
【００１８】
図１に、直径が約０．３ｍｍのくぼみが形成されたＳｉＣ結晶の表面の写真を示す。図１の写真は、結晶成長面を正面から撮影したものである。
【００１９】
図１に示すＳｉＣ結晶の結晶成長時に、くぼみに対応する大きさの気泡が種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に存在し、気泡が存在した部分がくぼみとなったものと考えられる。くぼみの縁部には、六角形の突出部が存在する。この突出部は、結晶成長時に、気泡とＳｉ−Ｃ溶液との界面に沿う方向（当該界面に平行な方向）に、ＳｉＣ結晶が優先的に成長することにより形成されたと考えられる。突出部が六角形になっているのは、種結晶の結晶系（六方晶系）、および結晶成長面の面方位（（０００１）面）が反映された結果であると考えられる。
【００２０】
図１に示すＳｉＣ結晶は、約０．１ｍｍ／時間の速度で成長させたものである。気泡の直径が約０．１ｍｍ以上で、結晶の成長速度が０．２ｍｍ／時間以下の場合は、ＳｉＣ結晶は、気泡とＳｉ−Ｃ溶液との界面に沿う方向に、優先的に成長する傾向にあると考えられる。
【００２１】
図２に、直径が約０．５ｍｍのボイドを含むＳｉＣ結晶の断面写真を示す。図２は、ＳｉＣ結晶を、結晶成長面に垂直に切断した断面を撮影したものである。
【００２２】
図２において、種結晶１上に、ボイド３が存在する。種結晶１上において、ボイド３から離れた部分からは、ＳｉＣ単結晶２が成長している。ボイド３からは、ＳｉＣ多結晶４が、種結晶１に沿う方向に広がって、ＳｉＣ単結晶２より厚く成長している。このＳｉＣ結晶が成長するとき、ボイドに対応する大きさの気泡が、種結晶とＳｉ−Ｃ溶液との間に存在しており、この気泡が存在した部分がボイドとなったものと考えられる。
【００２３】
図２に示すＳｉＣ結晶の成長速度は、約０．３ｍｍ／時間の成長速度であり、図１のＳｉＣ結晶の成長速度より大きい。気泡の直径が約０．１ｍｍ以上で、結晶の成長速度が０．２ｍｍ／時間より大きい場合は、ＳｉＣ結晶は、多結晶化して、気泡とＳｉ−Ｃ溶液との界面とは無関係に界面から離れる方向へと成長する傾向にあると考えられる。
【００２４】
ＳｉＣ結晶が、気泡を取り込んだ状態で成長すると、気泡近傍のＳｉ−Ｃ溶液の溶質（Ｓｉ、およびＣ）は消費されにくくなる。これにより、気泡近傍のＳｉ−Ｃ溶液の過飽和度は高くなる。気泡が大きくなるほど、気泡周辺に存在するＳｉ−Ｃ溶液の過飽和度が高くなる。過飽和度が低い場合、ＳｉＣ結晶は、界面に沿う方向に優先的に成長する。しかしながら、気泡が大きくなり過飽和度がある程度高くなると、ＳｉＣ結晶は界面とは無関係に界面から離れる方向へと成長する。
【００２５】
本実施の形態によるＳｉＣ単結晶の製造方法によれば、上述の欠陥の導入、すなわち、密閉気孔、およびくぼみの導入、ならびに多結晶化のいずれも抑制することができる。
【００２６】
一実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法では、接触工程Ａは、主面を貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させ、その後、主面を貯留されたＳｉ−Ｃ溶液から離すことにより、主面の一部領域にＳｉ−Ｃ溶液が付着した状態とする工程Ａ−１ａを含む。さらに、主面の中心点の高さが、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の最大高さよりも高いときに、主面の一部領域に付着したＳｉ−Ｃ溶液を、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させる工程Ａ−１ｂを含む。
【００２７】
工程Ａ−１ａは、たとえば、主面が水平な（重力の方向にほぼ直交している）状態で実施する。この場合、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液から種結晶の主面を離した直後は、主面の全面にＳｉ−Ｃ溶液が薄い液膜として付着している。しかし、この付着したＳｉ−Ｃ溶液は、すぐに、主面の一部に集まる。その結果、主面に付着したＳｉ−Ｃ溶液は、主面の一部の領域で主面から突出する。主面の一部に集まったＳｉ−Ｃ溶液と、主面との間には、気泡は入らない。
【００２８】
この状態で、工程Ａ−１ｂを実施すると、主面に付着したＳｉ−Ｃ溶液と、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液とがつながる。これにより、主面の一部領域が、主面から突出したＳｉ−Ｃ溶液を介して、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液と接触した状態となる。このときの当該一部領域が、初期接触領域である。このとき、主面は、主面の一部に集まったＳｉ−Ｃ溶液が突出した高さの分だけ、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面より高い。さらに、主面と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との接触領域は、種結晶と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との間の雰囲気ガスを排出しながら、濡れ現象により拡大する。これにより、種結晶の主面の全面に渡って、気泡が介在することなく、Ｓｉ−Ｃ溶液が接触する。
【００２９】
他の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法では、接触工程Ａは、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に、溶液接触部材を接触させ、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面において、溶液接触部材の近傍部分を、他の部分より高くする工程Ａ−２ａを含む。さらに、主面の中心点の高さが、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の最大高さよりも低いときに、主面の一部領域を、他の部分より高くしたＳｉ−Ｃ溶液の液面に接触させる工程Ａ―２ｂを含む。
【００３０】
溶液接触部材は、たとえば、棒状である。溶液接触部材は、種結晶の側方かつ近傍に配置することができる。
【００３１】
溶液接触部材に対するＳｉ−Ｃ溶液の濡れ性が高い場合、工程Ａ−２ａにおいて、溶液接触部材が、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触すると、このＳｉ−Ｃ溶液は、濡れ現象により、溶液接触部材の表面において最初に接触した領域から、より高い位置まで濡れ広がる。これにより、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面において、溶液接触部材の近傍が、他の部分に対して高くなる。
【００３２】
溶液接触部材に対するＳｉ−Ｃ溶液の濡れ性が低い場合等、溶液接触部材が、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触しただけでは、このＳｉ−Ｃ溶液の液面において、溶液接触部材の近傍が他の部分に対して十分に高くならないことがある。この場合は、溶液接触部材と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との接触を維持して、溶液接触部材と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液とが離れるように、溶液接触部材、および貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の少なくとも一方を移動させる。これにより、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面において、溶液接触部材の近傍が、他の部分に対して、十分に高くなる。
【００３３】
工程Ａ−２ｂにおいて、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の高くした部分に、主面の一部領域（初期接触領域）、具体的には、縁部の一部を接触させる。このとき、主面の中心点は、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の最大高さよりも低い。主面の縁部の一部がＳｉ−Ｃ溶液に接触すると、主面におけるＳｉ−Ｃ溶液との接触領域は濡れ現象により拡大する。このとき、主面と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との間の雰囲気ガスは、側方へ排出される。このため、Ｓｉ−Ｃ溶液は、種結晶の主面の全面に渡って、気泡が介在することなく接触する。
【００３４】
さらに他の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法では、接触工程Ａは、主面を水平面に対して傾斜させ、主面の中心点の高さが、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の最大高さよりも高いときに、主面の一部領域を貯留されたＳｉ−Ｃ溶液に接触させる工程Ａ−３を含む。さらに、主面を水平に維持して前記ＳｉＣ単結晶を成長させる成長工程を含む。
【００３５】
貯留されたＳｉ−Ｃ溶液が静置されていると、そのＳｉ−Ｃ溶液の液面は水平であるので、水平面に対して傾斜した主面は、最初に、その縁部の一部において、このＳｉ−Ｃ溶液の液面に接触する。このとき、主面の中心点の高さは、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の高さよりも高い。水平面に対する主面の傾斜角度が十分に小さければ、その後、主面におけるＳｉ−Ｃ溶液との接触領域は、濡れ現象により、この縁部の一部（初期接触領域）から、主面の全面に拡大する。このとき、主面と貯留されたＳｉ−Ｃ溶液との間の雰囲気ガスは、側方へ排出されるので、Ｓｉ−Ｃ溶液は、種結晶の主面の全面に渡って、気泡が介在することなく、接触する。さらに、主面を水平（重力の方向にほぼ直交している状態）に戻してＳｉＣ単結晶を成長させる。これにより、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の上下方向に温度勾配を形成した場合であっても、ＳｉＣ単結晶が均一に成長する。
【００３６】
次に、図面を参照して、本実施の形態によるＳｉＣ単結晶の製造方法について、具体的に説明する。図３は、本実施の形態によるＳｉＣ単結晶の製造方法を実施するために使用可能な製造装置の概略構成図である。図３に示すように、製造装置５は、チャンバ６と、坩堝７と、断熱部材１６と、加熱装置１８と、回転装置２０と、昇降装置２２とを備える。断熱部材１６は、断熱材からなり、坩堝７を取り囲んでいる。
【００３７】
加熱装置１８は、断熱部材１６の側壁を取り囲んでいる。加熱装置１８は、たとえば、高周波コイルであり、坩堝７を誘導加熱する。坩堝７内で、原料が融解されて、Ｓｉ−Ｃ溶液１１が生成される。Ｓｉ−Ｃ溶液１１は、ＳｉＣ単結晶の原料となる。坩堝７、断熱部材１６、および加熱装置１８は、チャンバ６内に収容されている。
【００３８】
回転装置２０は、回転軸２４と、駆動源２６とを備える。回転軸２４の上端は、断熱部材１６内に位置している。回転軸２４の上端には、坩堝７が配置されている。回転軸２４の下端は、チャンバ６の外側に位置している。駆動源２６は、チャンバ６の下方に配置されている。駆動源２６は、回転軸２４に連結されている。駆動源２６は、回転軸２４を、その中心軸線周りに回転させる。これにより、坩堝７（Ｓｉ−Ｃ溶液１１）が回転する。
【００３９】
昇降装置２２は、シードシャフト２８と、駆動源３０とを備える。シードシャフト２８は、たとえば、主として黒鉛からなる。シードシャフト２８の上端は、チャンバ６の外側に位置している。シードシャフト２８の下には、種結晶１０が取り付けられている。
【００４０】
駆動源３０は、チャンバ６の上方に配置されている。駆動源３０は、シードシャフト２８に連結されている。駆動源３０は、シードシャフト２８を昇降する。これにより、シードシャフト２８に取り付けられた種結晶１０を、坩堝７に収容されたＳｉ−Ｃ溶液１１の液面に接触させることができる。駆動源３０は、シードシャフト２８を、その中心軸線周りに回転させる。これにより、シードシャフト２８に取り付けられた種結晶１０が回転する。シードシャフト２８の回転方向は、坩堝７の回転方向と同じ方向であってもよいし、反対の方向であってもよい。
【００４１】
次に、製造装置５を用いたＳｉＣ単結晶の製造方法について説明する。
［第１の実施形態］
図４Ａ〜図４Ｄは、第１の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。
【００４２】
第１の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法では、まず、平板状（たとえば、円板状）の種結晶１０を用意する。種結晶１０は、たとえば、シード保持部に取り付ける。シード保持部は、たとえば、シードシャフト２８（図３参照）の下端部である。種結晶１０は、たとえば、接着剤により、シードシャフト２８の下面に固定する。このとき、種結晶１０の一方の表面（以下、「主面１０ａ」という。）が下方に向くようにする。シード保持部に取り付けられた種結晶１０は、坩堝７に収容（貯留）されたＳｉ−Ｃ溶液１１の上方に配置される。主面１０ａは、その上にＳｉＣ単結晶を成長させようとする主たる１つの面であり、平坦である。主面１０ａに加えて、種結晶１０の側面（周面）上に単結晶が成長することがあっても、この側面は、単結晶を成長させようとする主たる面ではないので、主面ではない。
【００４３】
Ｓｉ−Ｃ溶液１１は、たとえば、Ｓｉの融液、またはＳｉと、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、およびＦｅからなる群から選択される１種以上の元素とを含有する融液を、炭素質坩堝（たとえば、黒鉛坩堝）中で生成して、この融液に、炭素質坩堝からＣを溶出させることにより生成することができる。この方法は、ＳｉＣ析出の核となり得る未溶解のＣが融液中に供給される可能性が少ない点で好ましい。
【００４４】
別の方法として、炭化水素ガスから融液へＣを溶解させる気相経由の方法がある。さらに別の方法として、固相のＣ源を融液に投入し溶解させる方法がある。固相の炭素源としては、ブロック、棒、顆粒、および粉体等の形態の黒鉛、非晶質炭素原料、ＳｉＣ、および添加元素の炭化物等を用いることができる。添加元素とは、Ｓｉ−Ｃ溶液１１を構成する元素であって、Ｓｉ、およびＣ以外の元素である。
【００４５】
融液にＣを供給する方法として、以上の方法のうち、２種以上の方法を組み合わせてもよい。
【００４６】
Ｓｉ−Ｃ溶液１１を生成するときの温度は、坩堝に装入したＳｉ、または、Ｓｉを含む混合物の液相線温度以上であればよい。融液中のＳｉＣ濃度が飽和濃度、またはそれに近い濃度になるまで融液にＣが供給されるように、加熱を続ける。固体の炭素源、特に粉末や顆粒の炭素源を坩堝７中に投入した場合は、加熱が不十分だと炭素源が未溶解で融液中に残留することがある。この場合、未溶解の炭素源を核としてＳｉＣが析出する。析出したＳｉＣは、ＳｉＣ単結晶の成長速度を低下させる。析出したＳｉＣはさらに、結晶品質を低下させる。したがって、供給した炭素源が完全に溶解するように加熱を続けることが好ましい。融液の加熱時間は、一般的に、１時間ないし１０時間程度である。
【００４７】
坩堝以外から融液にＣを供給する場合は、ＳｉＣ結晶の成長温度域で安定な材料からなる坩堝を使用することができる。たとえば、高融点金属からなる坩堝、または黒鉛坩堝を適当な耐火材料で内張りした坩堝が使用できる。高融点金属はたとえば、Ｔａ、Ｗ、およびＭｏである。耐火材料はたとえば、上記高融点金属、もしくはセラミックス（たとえば、炭化珪素）である。
【００４８】
図３では、坩堝７を用いる製造装置５の例を示している。しかしながら、坩堝７を用いず、電磁力により原料を浮揚させて融解するレビテーション法を採用してもよい。他の方法としては、所望の融液組成を実現できるならば、水冷された金属坩堝内で磁気反発により浮揚した融液を生成するコールドクルーシブル法を採用することができる。
【００４９】
種結晶１０は、たとえば、昇華再結晶化法で得られたＳｉＣ単結晶であってもよく、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの気相成長で得られたＳｉＣ単結晶であってもよい。種結晶１０は、成長させたいＳｉＣ単結晶の結晶構造と同じ結晶構造を有するものを使用する。
【００５０】
ＳｉＣが、飽和濃度、またはその近くの濃度まで溶解したＳｉ−Ｃ溶液１１に、種結晶１０の主面１０ａを接触させ、少なくとも種結晶１０近傍のＳｉ−Ｃ溶液１１を、ＳｉＣについて過飽和にする。これにより、種結晶１０上に、ＳｉＣ単結晶が成長する。
【００５１】
本実施形態では、種結晶１０の主面１０ａを、坩堝７内に貯留されたＳｉ−Ｃ溶液１１に接触させ（図４Ａ参照）る。その後、主面１０ａを、Ｓｉ−Ｃ溶液１１から離すことにより、主面１０ａの一部領域にＳｉ−Ｃ溶液１２が付着した状態（図４Ｂ参照；同図に、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に対する種結晶１０の移動方向を矢印で示す）とする（工程Ａ−１ａ）。工程Ａ−１ａは、たとえば、主面１０ａを水平に保って実施することができるが、主面１０ａを水平面に対して傾斜させた状態で実施してもよい。
【００５２】
主面１０ａをＳｉ−Ｃ溶液１１に接触させるには、種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１とが近接するように、種結晶１０、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させる。主面１０ａをＳｉ−Ｃ溶液１１から離すには、種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１とが離間するように、種結晶１０、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させる。
【００５３】
Ｓｉ−Ｃ溶液１１から主面１０ａを離した直後は、主面１０ａの全面にＳｉ−Ｃ溶液１２が薄い液膜として付着しているが、このＳｉ−Ｃ溶液１２は、すぐに、主面１０ａの一部に集まる。その結果、主面１０ａの一部の領域（通常、一箇所）に、山状に突出したＳｉ−Ｃ溶液１２が付着した状態となる。主面１０ａがＳｉ−Ｃ溶液１１に接触しているときに、主面１０ａとＳｉ−Ｃ溶液１１との間に、気泡１３（図４Ａ参照）が入っていることがある。しかし、主面１０ａをＳｉ−Ｃ溶液１１から離した後、主面１０ａの一部に集まったＳｉ−Ｃ溶液１２と、主面１０ａとの間には、気泡は存在しない（図４Ｂ参照）。
【００５４】
続いて、種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１とが近接するように、種結晶１０、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させ、主面１０ａの一部領域に付着したＳｉ−Ｃ溶液１２を、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触させる（工程Ａ−１ｂ）。これにより、Ｓｉ−Ｃ溶液１２は、Ｓｉ−Ｃ溶液１１とつながり、主面１０ａの一部（初期接触領域）が、主面１０ａから突出したＳｉ−Ｃ溶液１２を介して、Ｓｉ−Ｃ溶液１１と接触した状態となる（図４Ｃ参照）。このとき、主面は、主面の一部に集まったＳｉ−Ｃ溶液が突出した高さの分だけ、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面より高い。
【００５５】
その後、主面１０ａにおいてＳｉ−Ｃ溶液１１との接触領域（以下、「溶液接触領域」という。）は、初期接触領域を起点として、速やかに、主面１０ａの全面へと拡大する（図４Ｄ参照；同図に、溶液接触領域の主たる拡大方向を矢印で示す）。これは、主面１０ａに対するＳｉ−Ｃ溶液１１の濡れ現象による。
【００５６】
溶液接触領域が拡大していくとき、種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１との間の雰囲気ガスは、側方へ排出される。これにより、主面１０ａの全面に渡って、気泡が介在することなく、Ｓｉ−Ｃ溶液１１が接触する。この状態で、主面１０ａ上に、ＳｉＣ単結晶を成長させる。ＳｉＣ単結晶の成長は、主面１０ａを水平に保ちながら行う。
【００５７】
ＳｉＣ単結晶成長時、Ｓｉ−Ｃ溶液１１において、少なくとも種結晶１０に隣接する部分の温度は、そのＳｉ−Ｃ溶液の液相線温度よりもやや低い温度（たとえば、０．５〜５℃低い温度）とすることが好ましい。
【００５８】
ＳｉＣ単結晶は、温度差法により成長させてもよい。温度差法では、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に温度勾配を与え、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の低温部でＳｉＣについて過飽和にし、この過飽和の部分に、種結晶１０を接触させる。この場合、上下方向に関して、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面近傍を低温部にする必要がある。Ｓｉ−Ｃ溶液１１の上下方向の温度勾配は、坩堝の周囲に設けた加熱手段により制御できる。Ｓｉ−Ｃ溶液１１において、Ｓｉ−Ｃ溶液の液面近傍に冷却手段を配置することによって、低温部の温度をより低くしてもよい。
【００５９】
加熱された坩堝からの伝熱によりＳｉ−Ｃ溶液１１が加熱される。一方で、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面から抜熱が生じる。これにより、液面近傍のＳｉ−Ｃ溶液１１において、水平方向に関して、坩堝壁面に隣接するＳｉ−Ｃ溶液１１に比して、坩堝中央部のＳｉ−Ｃ溶液１１の方が低温になる。この場合、種結晶１０は、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面中央部周辺に接触させる。
【００６０】
種結晶１０をシードシャフトに取り付け、シードシャフトを水冷、または空冷すると、この水平方向の温度勾配はさらに大きくなるので、結晶成長速度が増大する。温度差法によりＳｉＣ単結晶を成長させる場合、Ｓｉ−Ｃ溶液１１における温度勾配は、５〜５０℃／ｃｍの範囲内であることが好ましい。温度勾配が５℃／ｃｍ未満では、低温部での過飽和度が小さくなり、結晶成長の駆動力は小さくなる。すなわち、この場合、ＳｉＣ結晶の成長速度は小さくなる。温度勾配が、５０℃／ｃｍを超えると、種結晶１０近傍で自然核発生によるＳｉＣ結晶が生じて、種結晶１０上への均一な溶質供給が阻害される。その結果、均一に層成長した結晶が得られなくなる。
【００６１】
ＳｉＣ単結晶を均一に成長させるために、種結晶１０（シードシャフト）に加えて、Ｓｉ−Ｃ溶液１１（坩堝）を回転させることが好ましい。この回転は、定常回転であってもよく、加減速回転であってもよい。また、種結晶１０の回転方向と、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の回転方向とは、互いに同方向であってもよく、逆方向であってもよい。
【００６２】
この実施形態の製造方法は、溶液成長法によりＳｉＣ単結晶を製造するための一般的な製造装置により実施することができる。
【００６３】
［第２の実施形態］
図５Ａ〜図５Ｅは、第２の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。図４Ａ〜図４Ｄに示す構成要素と同じ構成要素の部分は、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６４】
第２の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法では、まず、種結晶１０を、その一方の表面（主面１０ａ）を下方に向けて、シード保持部１４により保持する。主面１０ａは、水平にすることが好ましい。種結晶１０の他方表面は、シード保持部１４に対して、たとえば、接着剤により固定する。シード保持部１４は、たとえば、柱状のシードシャフト２８の下部である。
【００６５】
この種結晶１０を、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の上方に配置する。さらに、種結晶１０、およびシード保持部１４の側方で、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の上方に、棒状の溶液接触部材１５を、鉛直方向に沿うように配置する（図５Ａ参照）。溶液接触部材１５は、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に対する濡れ性が高い材料からなることが好ましく、たとえば、黒鉛からなる。溶液接触部材１５の下端は、種結晶１０の下端より低くなるようにする。
【００６６】
次に、溶液接触部材１５とＳｉ−Ｃ溶液１１とが近接するように、溶液接触部材１５、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させる。これにより、溶液接触部材１５の下端を、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触させる。溶液接触部材１５を下降させる場合は、溶液接触部材１５の下端が種結晶１０の下端より低い状態を維持して、溶液接触部材１５とともに、種結晶１０を下降させてもよい。
【００６７】
そして、溶液接触部材１５とＳｉ−Ｃ溶液１１との接触を維持しながら、溶液接触部材１５とＳｉ−Ｃ溶液１１とが離間するように、溶液接触部材１５、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させる。これにより、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面において、溶液接触部材１５との接触部近傍は、他の部分より高くなる（工程Ａ−２ａ；図５Ｂ参照）。
【００６８】
続いて、種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１とが近接するように、種結晶１０（シード保持部１４）、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させ、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面において、上述の液面を高くした部分に、種結晶１０を接触させる（工程Ａ−２ｂ；図５Ｃ参照；同図に、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に対する種結晶１０の移動方向を矢印で示す）。このとき、主面１０ａは、水平に維持する。これにより、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面において、上述の液面を高くした部分に対して、主面１０ａの縁部の一部が、最初に接触する。すなわち、本実施形態では、初期接触領域は、主面１０ａの縁部の一部を含む領域である。さらに、このとき、主面の中心点は、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の最大高さよりも低い。
【００６９】
溶液接触部材１５がＳｉ−Ｃ溶液１１に対して十分に高い濡れ性を有する場合は、溶液接触部材１５の下端がＳｉ−Ｃ溶液１１に接触すると、Ｓｉ−Ｃ溶液１１は、溶液接触部材１５の側面に濡れ広がる。これにより、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面において、溶液接触部材１５の近傍は、他の部分より高くなる。この液面を高くした部分に、主面１０ａの一部（初期接触領域）を接触させてもよい。この場合は、上述の「溶液接触部材１５とＳｉ−Ｃ溶液１１との接触を維持しながら、溶液接触部材１５とＳｉ−Ｃ溶液１１とが離間するように、溶液接触部材１５、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させる」工程を、実施する必要はない。
【００７０】
Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面を高くした部分に、主面１０ａの縁部の一部が接触し、Ｓｉ−Ｃ溶液が付着すると、溶液接触領域は、濡れ現象により拡大し（図５Ｄ参照；同図に、溶液接触領域の拡大方向を矢印で示す）、その結果、主面１０ａの全面がＳｉ−Ｃ溶液１１と接触する。溶液接触領域が拡大するとき、主面１０ａとＳｉ−Ｃ溶液１１との間の雰囲気ガスは、側方へ排出される。このため、溶液接触領域が、主面１０ａの全面に拡大した時点で、Ｓｉ−Ｃ溶液１１と主面１０ａとの間には、気泡は存在しない。
【００７１】
種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１とが接触した後、溶液接触部材１５を、Ｓｉ−Ｃ溶液１１から離してもよい（図５Ｅ参照）。その後、主面１０ａ上にＳｉＣ単結晶を成長させる。このとき、主面１０ａは水平に保ちながらＳｉＣ単結晶を成長させる。
【００７２】
［第３の実施形態］
図６Ａ〜図６Ｄは、第３の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法を説明するための側面図である。図４Ａ〜図４Ｄ、および図５Ａ〜図５Ｅに示す構成要素と同じ構成要素の部分は、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００７３】
第３の実施形態に係るＳｉＣ単結晶の製造方法では、まず、種結晶１０を、その一方の表面（主面１０ａ）を下方に向けて、シード保持部１４により保持する。本実施形態において、シード保持部１４は、水平軸（図６Ａ〜図６Ｄにおいて紙面に垂直な方向）周りに回動可能である。シード保持部１４を回動させることにより、シード保持部１４に保持された種結晶１０を、主面１０ａが水平な状態、および主面１０ａが水平面に対して傾斜した状態にすることができる。
【００７４】
このシード保持部１４に保持された種結晶１０を、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の上方に、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に近接させて配置する（図６Ａ参照）。Ｓｉ−Ｃ溶液１１と種結晶１０との間隔は、たとえば、０．５〜１ｍｍとする。そして、シード保持部１４を回動させて、主面１０ａを水平面に対して傾斜させる。主面１０ａが水平面となす角度は、たとえば、５°超とする。
【００７５】
これにより、主面１０ａの縁部の一部が、最初に、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触する（工程Ａ−３；図６Ｂ参照）。すなわち、本実施形態において、初期接触領域は、主面１０ａの縁部の一部である。このとき、主面の中心点の高さは、貯留されたＳｉ−Ｃ溶液の液面の高さよりも高い。
【００７６】
Ｓｉ−Ｃ溶液１１の主面１０ａに対する濡れ現象により、溶液接触領域は、初期接触領域から拡大していく（図６Ｃ参照；同図に、溶液接触領域の拡大方向を矢印で示す）。溶液接触領域が拡大していくとき、主面１０ａとＳｉ−Ｃ溶液１１との間の雰囲気ガスは、側方へ排出される。傾斜させた主面１０ａにおいて最も低い部分と最も高い部分との高低差が十分に小さい場合は、主面１０ａの全面がＳｉ−Ｃ溶液１１と接触するまで、溶液接触領域は拡大する。溶液接触領域が、主面１０ａの全面に拡大した時点で、Ｓｉ−Ｃ溶液１１と主面１０ａとの間には、気泡は存在しない。
【００７７】
その後、シード保持部１４を回動させて、主面１０ａを水平にする（図６Ｄ参照）。そして、主面１０ａ上にＳｉＣ単結晶を成長させる。主面１０ａは、工程Ａ−３の後に水平にする。主面１０ａを水平にするのは、工程Ａ−３の後であれば、主面１０ａの全面に溶液接触領域が拡大する前でも、拡大した後でもよい。結晶成長時の主面１０ａは、実質的に水平であればよく、０．５°未満であれば傾斜してもよい。これにより、たとえば、Ｓｉ−Ｃ溶液の上下方向に温度勾配を形成した場合でも、ＳｉＣ単結晶を均一に成長させることができる。
【００７８】
上記の例では、主面１０ａを水平面に対して傾斜させることにより、主面１０ａをＳｉ−Ｃ溶液１１に接触させている。しかし、種結晶１０を、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面から十分離間させて、主面１０ａを水平面に対して傾斜させた後、種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１とが近接するように、種結晶１０、およびＳｉ−Ｃ溶液１１の少なくとも一方を移動させて、種結晶１０を、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触させてもよい。この場合も、主面１０ａが水平面に対して傾斜していることにより、主面１０ａの縁部の一部が、最初に、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触する。その後、溶液接触領域は、主面１０ａの全面に拡大する。
【実施例】
【００７９】
〈試験番号１〉
上記第１の実施形態の製造方法（図４Ａ〜図４Ｄ参照）による実施例として、ＳｉＣ単結晶を製造した。【００８０】
ＳｉＣ単結晶を製造するために用いた製造装置は、図３に示す構成を有しており、黒鉛坩堝（坩堝７）と、断熱材（断熱部材１６）と、高周波コイル（加熱装置１８）と、ステンレスチャンバ（チャンバ６）と、シード保持部（シードシャフト２８の下端部）とを備えたものであった。【００８１】
ＳｉＣ単結晶の製造に先立って、黒鉛坩堝内に収容されたＳｉ−Ｃ溶液１１に所望の温度勾配が形成されるように、黒鉛坩堝と高周波コイルとの相対的な位置関係を調整した。Ｓｉ−Ｃ溶液１１の温度勾配は、その上部かつ中央部が低温部になるようにした。Ｓｉ−Ｃ溶液１１において、低温部の温度勾配は、Ｓｉ−Ｃ溶液中に熱電対を挿入して温度測定を行うことにより求めた。Ｓｉ−Ｃ溶液１１において、低温部の液面近傍の温度が１９４０℃のとき、低温部の温度勾配は１５℃／ｃｍであった。【００８２】
ＳｉＣ単結晶の製造方法は、以下の通りとした。まず、黒鉛坩堝に、ＳｉとＣｒとを０．６：０．４（モル比）の割合で含有し、残部が不純物からなる原料を装入した。続いて、ステンレスチャンバ内の雰囲気を、Ｈｅ（ヘリウム）ガスで置換した。その後、高周波コイルにより黒鉛坩堝を加熱して、原料を融解し原料融液を生成した。原料融液において、種結晶１０を接触させる部分（Ｓｉ−Ｃ溶液１１の低温部に対応する部分）の温度を１９４０℃として、１時間加熱を続けた。これにより、黒鉛坩堝から原料融液中に、Ｃが溶解して、ＳｉＣについて飽和濃度に近いＳｉ−Ｃ溶液１１が生成された。【００８３】
種結晶１０として、直径が２インチ（約５１ｍｍ）の円板状で４Ｈ多形のＳｉＣ単結晶を用意した。種結晶１０の一方の表面（主面１０ａ）は、ｏｎ  ａｘｉｓの（０００−１）面であった。主面１０ａが下方を向き水平になるように、種結晶１０を黒鉛製のシード保持部の下面（シードシャフト２８の下面）に、接着剤により固定した。【００８４】
Ｓｉ−Ｃ溶液１１の低温部において液面近傍の温度を１９４０℃に、低温部の温度勾配を１５℃／ｃｍに維持して、種結晶１０を下降させ、低温部に接触させた。種結晶１０とＳｉ−Ｃ溶液１１とが接触しているか否かは、シード保持部と黒鉛坩堝との間の電気的導通の有無により確認した。【００８５】
種結晶１０をＳｉ−Ｃ溶液１１に接触させた後、種結晶１０を上方に引き上げて、Ｓｉ−Ｃ溶液から離した（工程Ａ−１ａ）。本例では、Ｓｉ−Ｃ溶液１１の液面に対する種結晶１０の高さに関して、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触した位置から７ｍｍ引き上げた位置で、種結晶１０がＳｉ−Ｃ溶液１１から離れた。【００８６】
その後、再び種結晶１０を下降させ、種結晶１０を再度Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触させた（工程Ａ−１ｂ）。このとき、最初に種結晶１０がＳｉ−Ｃ溶液１１に接触した位置（以下、「初回着液高さ」という。）に比して、約１ｍｍ高い位置で、種結晶１０がＳｉ−Ｃ溶液１１に接触した。これは、種結晶１０が、Ｓｉ−Ｃ溶液１１から離された後に、種結晶１０の主面１０ａに付着していたＳｉ−Ｃ溶液１２（図４Ｂ参照）の主面１０ａからの突出高さが、約１ｍｍであったためと考えられる。種結晶１０が再度Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触するとは、主面１０ａに付着していたＳｉ−Ｃ溶液１２と、黒鉛坩堝に収容（貯留）されたＳｉ−Ｃ溶液１１とが接触することをいう。【００８７】
続いて、種結晶１０を、種結晶１０が再度Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触した位置より０．５ｍｍ低い位置まで下降して、ＳｉＣ結晶の成長を開始した。結晶の成長時間は、１０時間とした。その後、種結晶１０を上昇させて、Ｓｉ−Ｃ溶液１１から離した。そして、黒鉛坩堝を、室温まで徐冷した後、種結晶１０、および種結晶１０上に成長したＳｉＣ結晶を、シード保持部から回収した。【００８８】
〈試験番号２〉
種結晶１０の直径を、３インチ（約７６ｍｍ）とし、シード保持部を、この種結晶１０に対応する大きさとした以外は、試験番号１と同じ条件で、ＳｉＣ結晶を成長させた。【００８９】
〈試験番号３〉
Ｓｉ−Ｃ溶液１１を生成するために融解した原料の組成を、ＳｉとＴｉとが０．７８：０．２２（モル比）の割合で、残部が不純物からなるものとした以外は、試験番号１と同じ条件で、ＳｉＣ結晶を成長させた。【００９０】
〈試験番号４〉
種結晶１０がＳｉ−Ｃ溶液１１に接触した後、Ｓｉ−Ｃ溶液１１から種結晶１０を離さずに、ＳｉＣ結晶の成長を開始した。ＳｉＣ結晶の成長は、種結晶１０が、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触した位置から１ｍｍ高い位置で行った。これら以外は、試験番号１と同じ条件で、ＳｉＣ結晶を成長させた。すなわち、試験番号４では、工程Ａ−１ａ、および工程Ａ−１ｂを実施していない。【００９１】
〈試験番号５〉
種結晶１０がＳｉ−Ｃ溶液１１に接触した後、Ｓｉ−Ｃ溶液１１から種結晶１０を離さずに、ＳｉＣ結晶の成長を開始した。ＳｉＣ結晶の成長は、種結晶１０が、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触した位置から１ｍｍ高い位置で行った。これら以外は、試験番号２と同じ条件で、ＳｉＣ結晶を成長した。すなわち、試験番号５では、工程Ａ−１ａ、および工程Ａ−１ｂを実施していない。【００９２】
〈評価〉
種結晶１０、およびその上に成長したＳｉＣ結晶を、透過型の光学顕微鏡により、厚さ方向に光を透過させて観察し、結晶内部のボイドの有無を調べた。種結晶１０には、ボイドは存在しないので、種結晶１０、およびその上に成長したＳｉＣ結晶についてボイドが観察されたものは、種結晶１０上に成長したＳｉＣ結晶にボイドが存在することがわかる。表１に、試験番号１〜５について、ＳｉＣ結晶の成長条件、および評価結果を示す。【００９３】
【表１】
2015122184.tif 000003
【００９４】
試験番号１〜３の製造方法により得られたＳｉＣ結晶では、いずれも、ボイドが全く観察されなかった。この結果から、試験番号１〜３では、いずれも、結晶成長時に、Ｓｉ−Ｃ溶液１１と種結晶１０との間に、気泡は存在しなかったものと考えられる。【００９５】
一方、試験番号４および５の製造方法により得られたＳｉＣ結晶では、いずれも、ボイドが観察された。試験番号４および５では、いずれも、工程Ａ−１ａ、および工程Ａ−１ｂを実施していないので、種結晶１０が、Ｓｉ−Ｃ溶液１１に接触したときに、Ｓｉ−Ｃ溶液１１と種結晶１０（主面１０ａ）との間に、気泡が入り、この気泡は、結晶成長時にも存在したものと考えられる。【００９６】
〈参考例〉
Ｓｉ−Ｃ溶液１１の代わりに、室温の水を用い、坩堝として、透明ガラス製のものを用いて、上記実施形態２（図５Ａ〜図５Ｅ参照）に対応する実験を行った。ここでは、種結晶と水との接触状況を観察した。【００９７】
シード保持部と独立昇降が可能な機械軸に、黒鉛からなる棒（円柱）状の溶液接触部材１５を取り付けた。溶液接触部材１５の直径は、１ｍｍであった。溶液接触部材１５は、水の上方で、シード保持部に保持された種結晶１０の側方に種結晶１０と２ｍｍの間隔をあけて配置した。溶液接触部材１５の下部は、種結晶１０の下端から約１ｍｍ下方に突出させた。【００９８】
続いて、種結晶１０と溶液接触部材１５とを、同一速度で下降させた。溶液接触部材１５の下端が、水面に接触した後、溶液接触部材１５を３０ｍｍ引き上げた。この操作により、図５Ａ〜図５Ｅに示す状態を経て、種結晶１０の主面１０ａの全面が水に接触したことを確認した。
【符号の説明】
【００９９】
１０：種結晶、  １０ａ：主面、  １１、１２：Ｓｉ−Ｃ溶液
【図１】
2015122184.tif 000004
【図２】
2015122184.tif 000005
【図３】
2015122184.tif 000006
【図４Ａ】
2015122184.tif 000007
【図４Ｂ】
2015122184.tif 000008
【図４Ｃ】
2015122184.tif 000009
【図４Ｄ】
2015122184.tif 000010
【図５Ａ】
2015122184.tif 000011
【図５Ｂ】
2015122184.tif 000012
【図５Ｃ】
2015122184.tif 000013
【図５Ｄ】
2015122184.tif 000014
【図５Ｅ】
2015122184.tif 000015
【図６Ａ】
2015122184.tif 000016
【図６Ｂ】
2015122184.tif 000017
【図６Ｃ】
2015122184.tif 000018
【図６Ｄ】
2015122184.tif 000019
【国際調査報告】
2015122184.tif 000020
2015122184.tif 000021