(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素単結晶（２０）を成長させる反応室を構成する円筒形状の加熱容器（８）内に円盤状部材で構成された台座（８）を配置すると共に、該台座（９）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、該種結晶（５）の下方から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）の表面に前記炭化珪素単結晶（２０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記加熱容器（８）の内周壁に備えられ、該加熱容器（８）の内周壁面に沿ってパージガスを流動させる第１パージガス導入孔（８ｂ）と、
前記第１パージガス導入孔（８ｂ）へパージガスを供給するパージガス供給源（１４）と、
前記台座（９）の外周壁に備えられ、該台座（９）の外周壁面に沿ってパージガスを流動させる第２パージガス導入孔（９３）と、
前記台座（９）を支持すると共に、該台座（９）に対して前記種結晶（５）が配置された方と反対側となる裏面側からパージガスを供給するパージガス導入機構（１１）と、が備えられ、
前記台座（９）の外周壁面に対して隙間を持って配置されたリング状のガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）を有し、前記隙間により前記第２パージガス導入孔（９３）が構成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２】
前記第１パージガス導入孔（８ｂ）は、前記加熱容器（８）の内周壁面を全周囲んで形成されてい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装置。
【請求項３】
前記加熱容器（８）は、円筒部（８ｃ）と、該円筒部（８ｃ）の内周壁面に対して隙間を持って配置されたリング状のガイド部（８ｄ）を有し、前記隙間により前記第１パージガス導入孔（８ｂ）が構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項４】
前記円筒部（８ｃ）と前記ガイド部（８ｄ）の間の隙間は所定間隔とされ、前記円筒部（８ｃ）の外周壁面と前記ガイド部（８ｄ）の内周壁面とが平行とされていることを特徴とする請求項３に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項５】
前記ガイド部（８ｄ）は、前記原料ガス（３）の流動方向の下流側に向かうに連れて内径が拡大させられていることを特徴とする請求項３または４に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項６】
前記ガイド部（８ｄ）の内周壁面は、前記原料ガス（３）の流動方向の下流側に向かうに連れて内径が拡大させられるように傾斜したテーパ面とされ、該テーパ面と前記ガイド部（８ｄ）の外周壁面とのなす角度が４５度以下と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】
前記加熱容器（８）における前記円筒部（８ｃ）は、前記第１パージガス導入孔（８ｂ）よりも前記原料ガス（３）の流動方向の下流側において、内径が徐々に縮小させられていることを特徴とする請求項３ないし６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８】
前記加熱容器（８）には、前記第１パージガス導入孔（８ｂ）が複数個備えられていることを特徴とする請求項１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】
前記加熱容器（８）は、高融点金属炭化物によってコーティングされていることを特徴とする請求項１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（９）の外周壁面と前記ガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）の間の隙間は所定間隔とされ、前記台座（９）の外周壁面と前記ガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）の内周壁面とが平行とされていることを特徴とする請求項１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（９）は、前記パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に対して連結される連結部（９１）と、前記種結晶（５）が貼り付け固定される貼付面を構成する固定部（９２）とを有し、
前記連結部（９１）は、前記固定部（９２）が嵌め込まれる円筒部（９１ｃ）を有し、該円筒部（９１ｃ）の外周壁面が前記台座（９）の外周壁面を構成しており、
前記固定部（９２）は、前記ガイド部（９２ｂ）を有し、該ガイド部（９２ｂ）が前記種結晶（５）が固定される貼付面に対して垂直に突き出し、かつ、内周壁が前記円筒部（９１ｃ）の外周壁面と対向配置されており、
前記円筒部（９１ｃ）と前記ガイド部（９２ｂ）との間の隙間を前記第２パージガス導入孔（９３）として、該第２パージガス導入孔（９３）から前記円筒部（９１ｃ）の外周壁面に沿って前記原料ガス（３）の流動方向と同方向にパージガスを流動させる構成とされていることを特徴とする請求項１ないし１０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１２】
前記ガイド部（９２ｂ）の外周壁面は、前記原料ガス（３）の流動方向の下流側に向かうに連れて外径が縮小されていることを特徴とする請求項１１に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
【請求項１３】
前記台座（９）は、前記パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に対して連結される連結部（９１）と、前記種結晶（５）が貼り付け固定される貼付面を構成する固定部（９２）とを有し、
前記連結部（９１）は、前記固定部（９２）が嵌め込まれる円筒部（９１ｃ）を有し、該円筒部（９１ｃ）は内径が部分的に拡大された段付き形状とされ、
前記固定部（９２）は、筒部と底部（９２ｄ）とを備える有底円筒部（９２ａ）を有し、該有底円筒部（９２ａ）における筒部が前記連結部（９１）の前記円筒部（９１ｃ）内に嵌め込まれることで前記連結部（９１）に接合され、
前記円筒部（９１ｃ）のうち内径が拡大された部分の内周壁面と前記有底円筒部（９２ａ）における筒部の外周壁面との隙間を前記第２パージガス導入孔（９３）として、該第２パージガス導入孔（９３）から前記有底円筒部（９２ａ）における筒部の外周壁面に沿って前記原料ガス（３）の流動方向と逆方向にパージガスを流動させることを特徴とする請求項１ないし１０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１４】
前記台座（９）は、前記パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に対して連結される連結部（９１）と、前記種結晶（５）が貼り付け固定される貼付面を構成する固定部（９２）とを有し、
前記連結部（９１）は、前記固定部（９２）が嵌め込まれる中空部を有する円盤形状で構成され、
前記固定部（９２）は、前記貼付面を構成する円形の板状部（９２ｅ）と、該板状部（９２ｅ）における前記貼付面と反対側に備えられた円柱状部材（９２ｆ）とを有し、前記円柱状部材（９２ｆ）が前記連結部（９１）の中空部内に嵌め込まれることで前記連結部（９１）に接合されており、
前記板状部（９２ｅ）と前記連結部（９１）との間に形成される隙間を前記第２パージガス導入孔（９３）として、前記種結晶（５）の外縁部から径方向外側に向けて前記第２パージガス導入孔（９３）からパージガスを排出させ、前記連結部（９１）の下面から外周壁面に沿って流動させることを特徴とする請求項１ないし１０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１５】
前記台座（９）は、前記パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に嵌め込まれる円筒部（９５）と、該円筒部（９５）に繋がる円錐台部（９４）とを有し、前記円錐台部（９４）の上面から垂直方向に前記円筒部（９５）が突き出していると共に、前記円錐台部（９４）の底面にて前記種結晶（５）の貼付面が構成されており、
前記パイプ材（１１ａ）の先端に、先広がり形状とされた前記ガイド部（１１ｂ）が備えられ、
前記円錐台部（９４）と前記ガイド部（１１ｂ）との間の隙間を前記第２パージガス導入孔（９３）として、前記第２パージガス導入孔（９３）から前記円錐台部（９４）の外周壁面に沿って前記原料ガス（３）の流動方向と逆方向にパージガスを排出させることを特徴とする請求項１ないし１０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１６】
前記台座（９）は、前記パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に嵌め込まれる円筒部（９５）と、該円筒部（９５）に繋がる円錐台部（９４）と、前記円錐台部（９４）の外周壁面に対向配置される中空円錐台形状のガイド部（９６）とを有し、前記円錐台部（９４）の上面から垂直方向に前記円筒部（９５）が突き出していると共に、前記円錐台部（９４）の底面にて前記種結晶（５）の貼付面が構成されており、
前記円錐台部（９４）の上面に前記パイプ材（１１ａ）の中空部と連通させられる凹部（９４ａ）が形成されていると共に、該凹部（９４ａ）の内周壁から周方向に等間隔に複数の連通孔（９４ｂ）が形成され、
前記ガイド部（９６）は、前記円錐台部（９４）に形成された前記複数の連通孔（９４ｂ）を覆うように配置され、該ガイド部（９６）により前記複数の連通孔（９４ｂ）を通じて流動させられるパージガスの流動方向を変え、該ガイド部（９６）と前記円錐台部（９４）の間の隙間を前記第２パージガス導入孔（９３）として、前記原料ガス（３）の流動方向と同方向および逆方向に前記パージガスを排出させることを特徴とする請求項１ないし１０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１７】
炭化珪素単結晶（２０）を成長させる反応室を構成する円筒形状の加熱容器（８）内に円盤状部材で構成された台座（８）を配置すると共に、該台座（９）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、該種結晶（５）の下方から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）の表面に前記炭化珪素単結晶（２０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記加熱容器（８）の内周壁に備えられ、該加熱容器（８）の内周壁面に沿ってパージガスを流動させる第１パージガス導入孔（８ｂ）と、
前記第１パージガス導入孔（８ｂ）へパージガスを供給するパージガス供給源（１４）と、
前記台座（９）の外周壁に備えられ、該台座（９）の外周壁面に沿ってパージガスを流動させる第２パージガス導入孔（９３）と、
前記台座（９）を支持すると共に、該台座（９）に対して前記種結晶（５）が配置された方と反対側となる裏面側からパージガスを供給するパージガス導入機構（１１）と、が備えられ、
前記加熱容器（８）は、円筒部（８ｃ）と、該円筒部（８ｃ）の内周壁面に対して隙間を持って配置されたリング状のガイド部（８ｄ）を有し、前記隙間により前記第１パージガス導入孔（８ｂ）が構成され、
前記ガイド部（８ｄ）は、前記原料ガス（３）の流動方向の下流側に向かうに連れて内径が拡大させられていることを特徴とする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）単結晶の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは、高耐圧、高電子移動度という特徴を有するため、パワーデバイス用半導体として期待されている。その基板となるＳｉＣ単結晶を製造する方法としては、一般に、昇華法（改良レーリー法）と呼ばれる方法とＣＶＤ法がある。上記改良レーリー法では、黒鉛製るつぼ内にＳｉＣ原料を挿入すると共にこの原料部と対向するように種結晶（基板結晶）を黒鉛製るつぼの内壁に装着する。そして、原料部を２２００℃〜２４００℃に加熱して昇華ガスを発生させ、原料部より数十〜数百℃低温にした種結晶上において再結晶させることでＳｉＣ単結晶を成長させる。
【０００３】
この改良レーリー法では、ＳｉＣ単結晶の成長に伴ってＳｉＣ原料が減少するため、成長させることができる量に限界がある。そして、たとえ、成長途中に原料を追加する手段をとったとしても、ＳｉＣが昇華する際にＳｉ／Ｃ比が１を超える比で昇華するため、成長中に原料を追加するとるつぼ内の昇華ガスの濃度や昇華速度が揺らぎ、単結晶を連続的に高品質に成長させることの障害となってしまう。
【０００４】
一方、上記ＣＶＤによってＳｉＣをエピタキシャル成長させるものとしては、例えば特許文献１に開示された方法がある。この方法は、円筒状の反応管（サセプタ）内に種結晶を配置し、ＳｉやＣを含有する原料ガスを供給して上記種結晶上においてＳｉＣ単結晶を成長させる方法である。この方法によれば、上記反応ガスの供給を連続的に行うことができるので、改良レーリー法に比べて、ＳｉＣ単結晶を長時間成長させ続けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平１１−５０８５３１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２２９２３号明細書
【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、上記従来のＣＶＤ法では、結晶成長する箇所が、上記種結晶上に限らず、上記反応管の内周面上、あるいは上記原料ガスを排出する排出口近傍等の不要な箇所においてもＳｉＣ結晶が堆積し成長する。そのため、この不要な箇所でのＳｉＣ結晶の成長によって、原料ガスの供給が続けられず、種結晶上におけるＳｉＣ単結晶の成長も途中で止めざるを得なくなってしまう。
【０００７】
また、シードホルダ、坩堝内面に形成された穴から堆積防止ガスを導入してアウトレットの詰まり防止を行う方法が開示されているが、単に壁に対して垂直方向にガスを流す場合は穴の近坊のみの堆積を防止するが、穴と穴の間や穴より上方部分への堆積防止が困難であった。
【０００８】
この対策として、たとえば特許文献２において、シードホルダ、坩堝内面に形成された穴から堆積防止ガスを導入してアウトレットの詰まり防止を行う方法が開示されているが、単に壁に対して垂直方向にガスを流す場合は穴の近坊のみの堆積を防止するだけで、穴と穴の間や穴より上方部分への堆積防止が困難であった。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、成長結晶の成長端面以外の不要な箇所でのＳｉＣ多結晶の堆積を抑制し、成長結晶の長時間にわたる成長が可能なＳｉＣ単結晶の製造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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、加熱容器（８）の内周壁に、該加熱容器（８）の内周壁面に沿ってパージガスを流動させる第１パージガス導入孔（８ｂ）を備えると共に、第１パージガス導入孔（８ｂ）へパージガスを供給するパージガス供給源（１４）を備え、さらに、台座（９）の外周壁に、該台座（９）の外周壁面に沿ってパージガスを流動させる第２パージガス導入孔（９３）を備えると共に、台座（９）を支持し、該台座（９）に対して種結晶（５）が配置された方と反対側となる裏面側からパージガスを供給するパージガス導入機構（１１）を備えることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、加熱容器（８）の内周壁面および台座（９）の外縁にパージガスを流動させることができる。これにより、台座（９）の周囲や加熱容器（８）の内周壁面に多結晶が形成されることを抑制することが可能となり、多結晶の成長による原料ガス３の流路の閉塞を防止することが出来る。これにより長時間のＳｉＣ単結晶の成長が可能となる。
具体的には、請求項１に記載の発明では、第２パージガス導入孔（９３）については、台座（９）の外周壁面に対して隙間を持って配置されたリング状のガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）を備え、台座（９）の外周壁面とガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）との間の隙間により構成している。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、第１パージガス導入孔（８ｂ）は、加熱容器（８）の内周壁面を全周囲んで形成されるようにすることを特徴としている。
【００１３】
このように、第１パージガス導入孔（８ｂ）が加熱容器（８）の内周全周を囲むように形成されることで、加熱容器（８）のうち台座（９）を囲んでいる部分の全域にパージガスを偏りなく流動させられるため、より多結晶が形成されることを効果的に抑制できる。
【００１４】
例えば、第１パージガス導入孔（８ｂ）については、請求項３に記載したように、加熱容器（８）を、円筒部（８ｃ）と、該円筒部（８ｃ）の内周壁面に対して隙間を持って配置されたリング状のガイド部（８ｄ）を有した構成とし、これらの間の隙間により構成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、円筒部（８ｃ）とガイド部（８ｄ）の間の隙間は所定間隔とされ、円筒部（８ｃ）の外周壁面とガイド部（８ｄ）の内周壁面とが平行とされていることを特徴としている。
【００１６】
このように、円筒部（８ｃ）の外周壁面とガイド部（８ｄ）の内周壁面とが平行とされることで、パージガスの流動方向を隙間の延長方向に向けることができ、より的確にパージガスが円筒部（８ｃ）の内周壁面に沿って流れるようにできる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、ガイド部（８ｄ）は、原料ガス（３）の流動方向の下流側に向かうに連れて内径が拡大させられていることを特徴としている。
【００１８】
このように、ガイド部（８ｄ）の内径が徐々に拡大されるようにすることにより、加熱容器（８）のうち第１パージガス導入孔（８ｂ）よりも原料ガス（３）の流動方向の上流側において加熱容器（８）の内周壁面と原料ガス（３）との接触を低減させられるため、この内周壁面に多結晶が付着することを抑制することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、ガイド部（８ｄ）の内周壁面は、原料ガス（３）の流動方向の下流側に向かうに連れて内径が拡大させられるように傾斜したテーパ面とされ、該テーパ面とガイド部（８ｄ）の外周壁面とのなす角度が４５度以下とされていることを特徴としている。
【００２０】
このように、ガイド部（８ｄ）の端部に形成したテーパ面とガイド部（８ｄ）の外周壁面とのなす角度θが４５度以下となるようにすると、原料ガス（３）やパージガスの流れを乱すことなく、より円滑にパージガスの流入を行うことが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、加熱容器（８）における円筒部（８ｃ）は、第１パージガス導入孔（８ｂ）よりも原料ガス（３）の流動方向の下流側において、内径が徐々に縮小させられていることを特徴としている。
【００２２】
このように、加熱容器（８）の内径が変化させられることにより、パージガスが加熱容器（８）の内周壁面に沿って流れる効果が高まり、その結果、より上方においても多結晶が形成されることを抑制することが可能となる。
【００２３】
なお、請求項８に記載したように、加熱容器（８）に対して第１パージガス導入孔（８ｂ）を複数個備えるようにしても良い。
【００２４】
請求項９に記載の発明では、加熱容器（８）は、高融点金属炭化物によってコーティングされていることを特徴としている。これにより、加熱容器（８）が熱エッチングされることを抑制できる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明では、台座（９）の外周壁面とガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）の間の隙間は所定間隔とされ、台座（９）の外周壁面とガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）の内周壁面とが平行とされていることを特徴としている。
【００２７】
このように、台座（９）の外周壁面とガイド部（１１ｂ、９１ｃ、９２ｂ、９２ｅ）の内周壁面とが平行とされることで、パージガスの流動方向をその延長方向に向けることができ、より的確にパージガスが台座（９）の外周壁面に沿って流れるようにできる。
【００２８】
台座（９）には様々な構造のものを用いることができるが、例えば、請求項１１に記載したように、パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に対して連結される連結部（９１）と、種結晶（５）が貼り付け固定される貼付面を構成する固定部（９２）とを有した構成とし、連結部（９１）は、固定部（９２）が嵌め込まれる円筒部（９１ｃ）を有し、該円筒部（９１ｃ）の外周壁面にて台座（９）の外周壁面を構成し、固定部（９２）は、ガイド部（９２ｂ）を有し、該ガイド部（９２ｂ）が種結晶（５）が固定される貼付面に対して垂直に突き出し、かつ、該ガイド部（９２ｂ）の内周壁が円筒部（９１ｃ）の外周壁面と対向配置されており、円筒部（９１ｃ）とガイド部（９２ｂ）との間の隙間を第２パージガス導入孔（９３）として、該第２パージガス導入孔（９３）から円筒部（９１ｃ）の外周壁面に沿って原料ガス（３）の流動方向と同方向にパージガスを流動させる構成とすることができる。
【００２９】
この場合、請求項１２に記載したように、ガイド部（９２ｂ）の外周壁面について、原料ガス（３）の流動方向の下流側に向かうに連れて外径が縮小されるようにすると好ましい。
【００３０】
このように、ガイド部（９２ｂ）の外径が縮小されるようにすることで、ガイド部（９２ｂ）の外周壁面と原料ガス（３）との接触を低減させられるため、この外周壁面に多結晶が付着することを抑制することができる。
【００３１】
また、請求項１３に記載したように、台座（９）を、パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に対して連結される連結部（９１）と、種結晶（５）が貼り付け固定される貼付面を構成する固定部（９２）とを有した構成とし、連結部（９１）は、固定部（９２）が嵌め込まれる円筒部（９１ｃ）を有し、該円筒部（９１ｃ）は内径が部分的に拡大された段付き形状とされ、固定部（９２）は、筒部と底部（９２ｄ）とを備える有底円筒部（９２ａ）を有し、該有底円筒部（９２ａ）における筒部が連結部（９１）の円筒部（９１ｃ）内に嵌め込まれることで連結部（９１）に接合され、円筒部（９１ｃ）のうち内径が拡大された部分の内周壁面と有底円筒部（９２ａ）における筒部の外周壁面との隙間を第２パージガス導入孔（９３）として、該第２パージガス導入孔（９３）から有底円筒部（９２ａ）における筒部の外周壁面に沿って原料ガス（３）の流動方向と同方向にパージガスを流動させる構成とされても良い。
【００３２】
また、請求項１４に記載したように、台座（９）を、パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に対して連結される連結部（９１）と、種結晶（５）が貼り付け固定される貼付面を構成する固定部（９２）とを有した構成とし、連結部（９１）は、固定部（９２）が嵌め込まれる中空部を有する円盤形状で構成され、固定部（９２）は、貼付面を構成する円形の板状部（９２ｅ）と、該板状部（９２ｅ）における貼付面と反対側に備えられた円柱状部材（９２ｆ）とを有し、円柱状部材（９２ｆ）が連結部（９１）の中空部内に嵌め込まれることで連結部（９１）に接合されており、板状部（９２ｅ）と連結部（９１）との間に形成される隙間を第２パージガス導入孔（９３）として、種結晶（５）の外縁部から径方向外側に向けて第２パージガス導入孔（９３）からパージガスを排出させ、連結部（９１）の下面から外周壁面に沿って流動させる構成とされても良い。
【００３３】
また、請求項１５に記載したように、台座（９）を、パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に嵌め込まれる円筒部（９５）と、該円筒部（９５）に繋がる円錐台部（９４）とを有した構成とし、円錐台部（９４）の上面から垂直方向に円筒部（９５）が突き出していると共に、円錐台部（９４）の底面にて種結晶（５）の貼付面が構成されており、パイプ材（１１ａ）の先端に、先広がり形状とされたガイド部（１１ｂ）が備えられ、円錐台部（９４）とガイド部（１１ｂ）との間の隙間を第２パージガス導入孔（９３）として、第２パージガス導入孔（９３）から円錐台部（９４）の外周壁面に沿って原料ガス（３）の流動方向と逆方向にパージガスを排出させる構成とされても良い。
【００３４】
さらに、請求項１６に記載したように、台座（９）を、パージガス導入機構（１１）からのパージガスの供給を行うパイプ材（１１ａ）に嵌め込まれる円筒部（９５）と、該円筒部（９５）に繋がる円錐台部（９４）と、円錐台部（９４）の外周壁面に対向配置される中空円錐台形状のガイド部（９６）とを有した構成とし、円錐台部（９４）の上面から垂直方向に円筒部（９５）が突き出していると共に、円錐台部（９４）の底面にて種結晶（５）の貼付面が構成されており、円錐台部（９４）の上面にパイプ材（１１ａ）の中空部と連通させられる凹部（９４ａ）が形成されていると共に、該凹部（９４ａ）の内周壁から周方向に等間隔に複数の連通孔（９４ｂ）が形成され、ガイド部（９６）は、円錐台部（９４）に形成された複数の連通孔（９４ｂ）を覆うように配置され、該ガイド部（９６）により複数の連通孔（９４ｂ）を通じて流動させられるパージガスの流動方向を変え、該ガイド部（９６）と円錐台部（９４）の間の隙間を第２パージガス導入孔（９３）として、原料ガス（３）の流動方向と同方向および逆方向にパージガスを排出させる構成とされても良い。
【００３５】
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】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図である。
【図２】図１における領域Ｒ１の部分拡大図である。
【図３】図１に示すＳｉＣ単結晶製造装置１に備えられた台座９の近傍の部分拡大断面図である。
【図４】図３の領域Ｒ２の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図である。
【図６】図５における領域Ｒ３の部分拡大図である。
【図７】図５に示すＳｉＣ単結晶製造装置１にてＳｉＣ単結晶２０を成長させたときの台座９の近傍の様子を示した拡大断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１にてＳｉＣ単結晶２０を成長させたときの台座９の近傍の様子を示した部分断面斜視図である。
【図９】図８に示す台座９の近傍の部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図である。
【図１１】図１０に示す台座９の近傍の部分拡大断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図である。
【図１３】図１２に示す台座９の近傍の部分拡大断面図である。
【図１４】（ａ）は、第２実施形態の有底円筒部８ｄの先端形状を示した断面図であり、（ｂ）は、他の実施形態で説明する有底円筒部８ｄの先端形状を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図を示す。以下、この図を参照してＳｉＣ単結晶製造装置１の構造について説明する。
【００３９】
図１に示すＳｉＣ単結晶製造装置１は、底部に備えられた流入口２を通じてキャリアガスと共にＳｉおよびＣを含有するＳｉＣの原料ガス３（例えば、シラン等のシラン系ガスとプロパン等の炭化水素系ガスの混合ガス）を供給し、上部の流出口４を通じて排出することで、ＳｉＣ単結晶製造装置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２０を結晶成長させるものである。
【００４０】
ＳｉＣ単結晶製造装置１には、真空容器６、第１断熱材７、加熱容器８、台座９、外周断熱材１０、回転引上ガス導入機構１１および第１、第２加熱装置１２、１３が備えられている。
【００４１】
真空容器６は、石英ガラスなどで構成され、中空円筒状を為しており、キャリアガスや原料ガス３の導入導出が行え、かつ、ＳｉＣ単結晶製造装置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６の底部に原料ガス３の流入口２が設けられ、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。
【００４２】
第１断熱材７は、円筒形状を為しており、真空容器６に対して同軸的に配置され、中空部により原料ガス導入管７ａを構成している。第１断熱材７は、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ネオジウム）などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしている。
【００４３】
加熱容器８は、種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶２０を成長させる反応室を構成しており、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ネオジウム）などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしている。この加熱容器８は、台座９を囲むように、台座９に対して原料ガス３の流動方向の上流側より下流側まで配置されている。この加熱容器８により、流入口２から供給された原料ガス３を種結晶５に導くまでに、原料ガス３に含まれたパーティクルを排除しつつ、原料ガス３を分解している。
【００４４】
具体的には、加熱容器８は、中空円筒状部材を有した構造とされ、本実施形態の場合は有底円筒状部材で構成されている。加熱容器８には、底部に第１断熱材７の中空部と連通させられるガス導入口８ａが備えられ、第１断熱材７の中空部を通過してきた原料ガス３がガス導入口８ａを通じて加熱容器８内に導入される。
【００４５】
また、加熱容器８の内周壁面のうち、台座９よりも原料ガス３の流動方向の上流側において、パージガス導入孔８ｂが備えられている。パージガスは、ＡｒやＨｅなどの不活性ガスやＨ2やＨＣｌなどのエッチングガスにて構成され、ＳｉＣ多結晶の付着を防止する付着防止ガスとして機能する。パージガス導入孔８ｂは、加熱容器８の内周を全周囲むように形成されており、台座９の周囲を囲むようにパージガスを導入する。
【００４６】
図２は、図１における領域Ｒ１の部分拡大図である。図１および図２に示すように、本実施形態の加熱容器８は、外周壁を構成する円筒部８ｃと内周壁および底面を構成する有底円筒部８ｄとを有した構成とされ、円筒部８ｃの内側に有底円筒部８ｄが隙間を持って配置された構造とされている。そして、これら円筒部８ｃと有底円筒部８ｄとの間の隙間によりパージガス導入孔８ｂが構成されている。このパージガス導入孔８ｂは、第１断熱材７等に形成された図示しない連通孔を通じて外部に備えられたパージガス供給源１４に接続されている。このため、加熱容器８の内周全周において、パージガス供給源１４から供給されるパージガスがパージガス導入孔８ｂを通じて加熱容器８の内部に排出されるようにできる。
【００４７】
このような構成の場合、有底円筒部８ｄの外周壁がリング状のガイド部として機能し、パージガス導入孔８ｂからのパージガスの排出方向が決まる。本実施形態では、円筒部８ｃと有底円筒部８ｄとが同心円状に配置され、円筒部８ｃの内周壁面と有底円筒部８ｄの外周壁面とが平行となるようにしている。このため、パージガスの流動方向をその延長方向に向けることができ、より的確にパージガスが円筒部８ｃの内周壁面に沿って流れるようにできる。
【００４８】
台座９は、加熱容器８の中心軸と同軸的に配置された円盤状部材であり、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ネオジウム）などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしている。この台座９に、種結晶５が貼り付けられ、種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶２０を成長させる。図３に、台座９の近傍の部分拡大断面図を示し、この図を参照して台座９の詳細構造について説明する。
【００４９】
図３に示すように、台座９は、回転引上ガス導入機構１１との連結部９１と、種結晶５が固定される固定部９２とを有した構成とされ、これら連結部９１と固定部９２によってパージガス導入孔９３が構成されている。
【００５０】
連結部９１は、第１円筒部９１ａとフランジ部９１ｂおよび第２円筒部９１ｃを有している。第１円筒部９１ａは、回転引上ガス導入機構１１におけるパイプ材１１ａの先端に連結される。フランジ部９１ｂは、第１円筒部９１ａのうちのパイプ材１１ａと反対側の端部を径方向に向かって拡大させた構造とされている。第２円筒部９１ｃは、フランジ部９１ｂのうち第１円筒部９１ａと反対側の面において、フランジ部９１ｂの外縁近傍に形成され、第１円筒部９１ａよりも内径が大きくされている。
【００５１】
固定部９２は、中空部を有する有底円筒部９２ａを有した構成とされている。この有底円筒部９２ａの一端側から連結部９１の第２円筒部９１ｃなどが嵌め込まれている。そして、接着剤等を介して、固定部９２と連結部９１とが固定されている。この固定部９２における有底円筒部９２ａの底面に種結晶５が貼り付け固定される。このため、有底円筒部９２ａの底面は平坦面とされている（以下、この有底円筒部９２ａのうち種結晶５が貼り付け固定される面を貼付面という。
【００５２】
また、有底円筒部９２ａの底面は、外径が円筒部分よりも拡大されたフランジ形状とされており、このフランジ形状部分の外縁にリング状のガイド部９２ｂが備えられている。ガイド部９２ｂは、フランジ形状部分における貼付面と反対側の面からＳｉＣ単結晶２０の成長方向と反対側に突き出す形状とされている。ガイド部９２ｂの内周壁面は、貼付面に対して垂直とされており、有底円筒部９２ａに対して同心円状に配置され、連結部９１の第２円筒部９１ｃの外周壁面と対向配置されている。このため、ガイド部９２ｂの内周壁面と有底円筒部９２ａの外周壁面との間に、所定の間隔とされた隙間が設けられている。この隙間によりパージガス導入孔９３が構成されている。
【００５３】
一方、ガイド部９２ｂの外周壁面は、原料ガス３の流動方向の下流側に向かうに連れて外径が縮小されるようにしている。具体的には、ガイド部９２ｂの外周壁面を貼付面に対して傾斜させられたテーパ面としてある。図４は、図３の領域Ｒ２、つまりガイド部９２ｂの近傍の部分拡大断面図である。図３および図４に示すように、ガイド部９２ｂのテーパ面の傾斜は、原料ガス３の流動方向の下流側に向かうに連れて、ガイド部９２ｂの外周壁面の外径が縮小されるようにしてある。このように、ガイド部９２ｂに傾斜したテーパ面を設けることにより、ガイド部９２ｂの外周壁面と原料ガス３との接触を低減させられるため、この外周壁面に多結晶が付着することを抑制することができる。
【００５４】
さらに、有底円筒部９２ａのうちの底面側、具体的にはガイド部９２ｂの先端よりも底面側において連通孔９２ｃが形成されている。この連通孔９２ｃは、中心軸を中心として周方向に等間隔に複数個備えられている。
【００５５】
このように構成された台座９では、上記したように貼付面に種結晶５を貼り付け、種結晶５の表面上にＳｉＣ単結晶２０を成長させる。このＳｉＣ単結晶２０の成長中に、連結部９１の内部空間や有底円筒部９２ａの内部空間および連通孔９２ｃを通じて、後述する回転引上ガス導入機構１１から導入されるパージガスをパージガス導入孔９３に導いている。そして、パージガス導入孔９３を通じてパージガスが台座９の外縁に排出されるようにできる。
【００５６】
このような構成の場合、第２円筒部９１ｃの外周壁面およびガイド部９２ｂがガイドとなって、パージガス導入孔９３からのパージガスの導入方向が決まる。本実施形態では、第２円筒部９１ｃとガイド部９２ｂとが同心円状に配置され、第２円筒部９１ｃの外周壁面とガイド部９２ｂの内周壁面とが平行となるようにしている。このため、パージガスの流動方向をその延長方向に向けることができ、より的確にパージガスが第２円筒部９１ｃの外周壁面に沿って流れるようにできる。
【００５７】
外周断熱材１０は、加熱容器８や台座９の外周を囲みつつ、台座９側に導かれた原料ガス３の残りを流出口４側に導く。具体的には、種結晶５に供給された後の原料ガス３の残りが台座９と外周断熱材１０との間の隙間を通過し、流出口４に導かれるようになっている。
【００５８】
回転引上ガス導入機構１１は、パイプ材１１ａの回転および引上げを行う。パイプ材１１ａは、一端が台座９のうちの種結晶５の貼付面と反対側の面に接続されており、他端が回転引上ガス導入機構１１の本体に接続されている。このパイプ材１１ａも、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）などの高融点金属炭化物にてコーティングした黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしている。このような構成により、パイプ材１１ａと共に台座９、種結晶５およびＳｉＣ単結晶２０の回転および引き上げが行え、ＳｉＣ単結晶２０の成長面が所望の温度分布となるようにしつつ、ＳｉＣ単結晶２０の成長に伴って、その成長表面の温度が常に成長に適した温度に調整できる。
【００５９】
また、回転引上ガス導入機構１１は、パイプ材１１ａの内部にＡｒやＨｅなどの不活性ガスやＨ2やＨＣｌなどのエッチングガスにて構成されるパージガスを導入し、パイプ材１１ａの先端に接続された台座９の裏面側からパージガスを供給する。この回転引上ガス導入機構１１から供給されるパージガスが台座９の外縁部に排出されるようになっている。
【００６０】
第１、第２加熱装置１２、１３は、誘導加熱用コイルやヒータによって構成され、真空容器６の周囲を囲むように配置されている。これら第１、第２加熱装置１２、１３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１２は、加熱容器８の下方と対応した位置に配置されている。第２加熱装置１３は、台座９と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、第１、第２加熱装置１２、１３を制御することにより、ＳｉＣ単結晶２０の成長表面の温度分布をＳｉＣ単結晶２０の成長に適した温度に調整できる。
【００６１】
このような構造により、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１が構成されている。続いて、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１を用いたＳｉＣ単結晶２０の製造方法について説明する。
【００６２】
まず、台座９に種結晶５を取り付けたのち、第１、第２加熱装置１２、１３を制御し、所望の温度分布を付ける。すなわち、種結晶５の表面において原料ガス３が再結晶化されることでＳｉＣ単結晶が成長しつつ、加熱容器８内において再結晶化レートよりも昇華レートの方が高くなる温度となるようにする。
【００６３】
また、真空容器６を所望圧力にしつつ、必要に応じてＡｒやＨｅなどの不活性ガスによるキャリアガスやＨ2やＨＣｌなどのエッチングガスを導入しながら原料ガス導入管７ａを通じて原料ガス３を導入する。これにより、図１中の矢印Ａで示したように、原料ガス３が流動し、種結晶５に供給されてＳｉＣ単結晶２０を成長させることができる。
【００６４】
このとき、回転引上ガス導入機構１１や図示しないガス供給源より、パイプ材１１ａやパージガス導入孔８ｂを通じてＡｒやＨｅなどの不活性ガスやＨ2やＨＣｌなどのエッチングガスにて構成されるパージガスを導入する。これにより、図１や図３中の矢印Ｂに示したように、パージガスがパイプ材１１ａから台座９内に形成されたパージガス導入経路を通じて台座９の外縁に供給されたのち、パージガス導入孔９３から原料ガス３の流動方向と同方向に排出させられ、その後、台座９の外周壁面（具体的には第２円筒部９１ｃの外周壁面）に沿って流動させることができる。また、図２中の矢印Ｃに示したように、加熱容器８に形成されたパージガス導入孔８ｂを通じて、原料ガス３の流動方向と同方向にパージガスを排出させたのち、加熱容器８の内周壁面（具体的には、円筒部８ｃの内周壁面）に沿って流動させることができる。
【００６５】
このため、パージガスの影響により、台座９の周囲や加熱容器８の内周壁面に多結晶が形成されることを抑制することが可能となる。これにより、種結晶５の周囲に位置する部分に多結晶が形成されることを抑制でき、多結晶の成長によるによる原料ガス３の流路の閉塞を防止することが出来る。これにより長時間のＳｉＣ単結晶の成長が可能となる。
【００６６】
特に、本実施形態の場合、円筒部８ｃの内周壁面と有底円筒部８ｄの外周壁面とが平行となるようにしたり、有底円筒部９２ａの外周壁面とガイド部９２ｂの内周壁面とが平行となるようにしている。このため、より的確にパージガスが円筒部８ｃの内周壁面に沿って流れるようにできると共に、有底円筒部９２ａの外周壁面に内周壁面に沿って流れるようにできる。これにより、より効果的に台座９の周囲や加熱容器８の内周壁面に多結晶が形成されることを抑制することが可能となる。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１によれば、加熱容器８の内周壁面および台座９の外縁にパージガスを流動させるようにしている。これにより、台座９の周囲や加熱容器８の内周壁面に多結晶が形成されることを抑制できることから、原料ガス３の流路が多結晶によって閉塞されることを防止できる。このため、ＳｉＣ単結晶２０を長時間成長させても原料ガス３の流路の閉塞による問題が発生せず、ＳｉＣ単結晶２０をより長尺成長させることが可能となる。
【００６８】
また、種結晶５の周囲に位置する部分に多結晶が形成されることを抑制できるため、ＳｉＣ単結晶２０を長尺成長させたとしても、多結晶のせり上がりによりＳｉＣ単結晶２０の外縁部に多結晶が癒着することを防止できる。したがって、外縁部の品質が損なわれることなくＳｉＣ単結晶２０を成長させることが可能となる。
【００６９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して加熱容器８や台座９の形状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。
【００７０】
図５は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図である。また、図６は、図５に示すＳｉＣ単結晶製造装置１に備えられる加熱容器８の部分拡大断面図である。図５及び図６に示されるように、本実施形態では、加熱容器８における有底円筒部８ｄのうち台座９側の端部の先端を傾斜させたテーパ面としている。有底円筒部８ｄの端部のテーパ面の傾斜は、原料ガス３の流動方向の下流側に進むに連れて、有底円筒部８ｄの内周壁面の内径が拡大されるようにしてある。この有底円筒部８ｄの端部に形成したテーパ面の角度については任意であるが、テーパ面と有底円筒部８ｄの外周壁面とのなす角度θが４５度以下となるようにすると好ましい。
【００７１】
このように、有底円筒部８ｄの端部の内径が徐々に拡大されるようにすることにより、加熱容器８のうちパージガス導入孔８ｂよりも原料ガス３の流動方向の上流側において加熱容器８の内周壁面と原料ガス３との接触を低減させられるため、この内周壁面に多結晶が付着することを抑制することができる。特に、有底円筒部８ｄの端部に形成したテーパ面と有底円筒部８ｄの外周壁面とのなす角度θが４５度以下となるようにすると、図６中矢印で示したように原料ガス３やパージガスの流れを乱すことなく、より円滑にパージガスの流入を行うことが可能となる。
【００７２】
図７は、図５に示すＳｉＣ単結晶製造装置１にてＳｉＣ単結晶２０を成長させたときの台座９の近傍の様子を示した拡大断面図である。この図に示されるように、本実施形態でも、台座９を連結部９１と固定部９２によって構成しているが、これらの形状を第１実施形態に対して異なった形状としてある。
【００７３】
具体的には、連結部９１は、第１実施形態と同様に第１円筒部９１ａとフランジ部９１ｂおよび第２円筒部９１ｃを有した構成とされているが、第２円筒部９１ｃが段付き形状とされ、フランジ部９１ｂ側において厚肉とされていると共にフランジ部９１ｂから所定距離離間した位置において薄肉とされることで、内径が部分的に拡大された段付き形状とされている。本実施形態では、この第２円筒部９１ｃのうちの薄肉とされた部分により、リング状のガイドを構成している。
【００７４】
一方、固定部９２は、有底円筒部９２ａによって構成されているが、厚肉形成された底部９２ｄから筒部分が軸方向に突出させられると共に、この筒部分に複数の連通孔９２ｃが形成された構造とされている。固定部９２の外径は一定とされ、筒部分が連結部９１における第２円筒部９１ｃの厚肉とされた部位に嵌め込まれて接合されることで、連結部９１と固定部９２とが接合されている。複数の連通孔９２ｃは、連結部９１の第２円筒部９１ｃ内に固定部９２の筒部分を嵌め込んだ状態において、第２円筒部９１ｃの厚肉部分によって覆われず、かつ、第２円筒部９１ｃの薄肉部分に囲まれるように形成されている。
【００７５】
このような構成によれば、連結部９１の第２円筒部９１ｃの薄肉部分と固定部９２の筒部分との隙間によってパージガス導入孔９３が構成され、図７中の矢印Ｂに示したように、台座９内に形成されたパージガス導入経路を通じてパージガスが台座９の外縁に供給されたのち、パージガス導入孔９３から原料ガス３の流動方向と逆方向に排出させられ、その後、台座９の外周壁面（具体的には有底円筒部９２ａの外周壁面）に沿って流動させることができる。
【００７６】
以上のような構造により、本実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１が構成されている。このように、有底円筒部８ｄの端部に傾斜したテーパ面を設けることもできる。これにより、加熱容器８のうちパージガス導入孔８ｂよりも原料ガス３の流動方向の上流側において加熱容器８の内周壁面と原料ガス３との接触を低減させられるため、この内周壁面に多結晶が付着することを抑制することができる。
【００７７】
また、パージガスが台座９の外縁に供給されたのち、パージガス導入孔９３から原料ガス３の流動方向と逆方向に排出させられるようにしている。このように、パージガスの原料ガス３の流動方向と逆方向に導入されるようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して台座９の形状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。
【００７９】
図８は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１にてＳｉＣ単結晶２０を成長させたときの台座９の近傍の様子を示した部分断面斜視図である。ただし、本図では、ＳｉＣ単結晶製造装置１を下方から見たときの様子を示してある。また、図９は、図８に示す台座９の近傍の部分拡大断面図である。
【００８０】
図８および図９に示すように、本実施形態でも、台座９を連結部９１と固定部９２によって構成しているが、これらの形状を第１実施形態に対して異なった形状としてある。
【００８１】
具体的には、連結部９１を中空部を有する円盤形状で構成すると共に、内周壁面を段付き形状とし、内周壁面のうち内径が大きくなっている部分に固定部９２の一部が挿入されるように構成されている。また、連結部９１のうち固定部９２側の面は、外縁部が面取りされたテーパ面とされている。
【００８２】
一方、固定部９２は、貼付面を構成する円形の板状部９２ｅと、この板状部９２ｅにおける貼付面と反対側の面に備えられた円柱状部材９２ｆとを有した構成とされている。板状部９２ｅのうち貼付面と反対側の面と連結部９１のうち板状部９２ｅと対向する面は、互いに平行とされている。これらの面に形成される所定間隔（例えば５ｍｍ以下）の隙間がパージガス導入孔９３を構成している。このため、本実施形態では、板状部９２ｅがガイド部として機能し、パージガス導入孔９３が径方向外側に向けられた状態となり、パージガス導入孔９３からパージガスを排出させたときに、種結晶５の外縁部から径方向外側に向けて排出され、連結部９１の下面から外周壁面に沿って流動させることができる。
【００８３】
これら連結部９１と固定部９２との接合は、図示していないが、例えば連結部９１の中空部の内周壁面から突出させられた複数の突起部、もしくは、固定部９２における円柱状部材９２ｆの外周壁面から突出さえられた複数の突起部を介して行われている。そして、連結部９１もしくは固定部９２の突起部が形成されていない部分をパージガス導入経路として、パージガスがパージガス導入孔９３側に導入できるように構成されている。
【００８４】
以上のような構造により、本実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１が構成されている。このＳｉＣ単結晶製造装置１によれば、パージガス導入孔９３からパージガスを排出させたときに、種結晶５の外縁部から径方向外側に向かって流動させることができる。そして、このように種結晶５の貼付面の近傍において、パージガスが排出させられるようにすることで、より種結晶５と台座９との境界側面に多結晶が付着することを抑制することが可能となる。
【００８５】
また、このような構成の場合、パージガスは、連結部９１の下面に沿って流動させられることになる。このとき、連結部９１の外縁部をテーパ面としているため、パージガスおよび原料ガス３がそのテーパ面に沿って円滑に流れるようにすることができる。
【００８６】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して加熱容器８および台座９の形状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。
【００８７】
図１０は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１にてＳｉＣ単結晶２０を成長させたときの台座９の近傍の様子を示した部分断面斜視図である。また、図１１は、図１０に示す台座９の近傍の部分拡大断面図である。
【００８８】
図１０および図１１に示すように、本実施形態では、加熱容器８の内径を原料ガス３の流動方向の下流に向かうに連れて縮小させている。具体的には、加熱容器８のうちパージガス導入孔８ｂよりも原料ガス３の流動方向の下流側において、円筒部８ｃの内径が徐々に縮小させてある。
【００８９】
一方、台座９については、円錐台形状とされた円錐台部９４と、円錐台部９４の上面側に設けられた中空状の円筒部９５とを有した構成としている。円錐台部９４の底面が種結晶５の貼付面とされ、底面と反対側の面となる円錐台部９４の上面から垂直方向に円筒部９５が突き出している。この円筒部９５がパイプ材１１ａの先端に嵌り込むことでパイプ材１１ａと連結されている。円筒部９５には、周方向において等間隔に配置された複数の連通孔９５ａが備えられ、パイプ材１１ａおよび複数のから導入されるパージガスが複数の連通孔９５ａを通じて流動させられる構造とされている。
【００９０】
また、パイプ材１１ａの先端には先広がり形状（ラッパ形状）とされたリング状のガイド部１１ｂが備えられ、ガイド部１１ｂの傾斜が円錐台部９４の側面（外周壁面）の傾斜と一致させられている。このため、円筒部９５がパイプ材１１ａの先端部に嵌め込まれてパイプ材１１ａと台座９とが連結させられた状態においては、円錐台部９４の側面とガイド部１１ｂの内周壁面とが平行、つまりこれらの間の隙間が所定間隔となり、その隙間によりパージガス導入孔９３が構成される。
【００９１】
以上のような構造により、本実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１が構成されている。このＳｉＣ単結晶製造装置１によれば、加熱容器８に設けたパージガス導入孔８ｂより排出されるパージガスは原料ガス３の流動方向と同方向において加熱容器８の内周壁面に沿って流れる。また、台座９に設けたパージガス導入孔９３より排出されるパージガスは原料ガス３の流動方向と逆方向において台座９の外周壁面に沿って流れる。このため、加熱容器８の内径については、パージガスの流れに対して狭まる方向となり、台座９の外径については、パージガスの流れに対して広がる方向となる。このように、加熱容器８の内径や台座９の外径が変化させられることにより、パージガスが加熱容器８の内周壁面や台座９の外周壁面に沿って流れる効果が高まり、その結果、より上方においても多結晶が形成されることを抑制することが可能となる。
【００９２】
なお、本実施形態のように、パージガスが加熱容器８の内周壁面や台座９の外周壁面に衝突させるような流れ方をする場合、パージガスによる加熱容器８や台座９の熱エッチングを抑制すべく、ＴａＣやＮｂＣなどの高融点金属炭化物によるコーティングがより効果的である。
【００９３】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して台座９の形状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。
【００９４】
図１２は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１にてＳｉＣ単結晶２０を成長させたときの台座９の近傍の様子を示した部分断面斜視図である。また、図１３は、図１２に示す台座９の近傍の部分拡大断面図である。
【００９５】
図１２および図１３に示すように、本実施形態では、台座９は、円錐台形状とされた円錐台部９４と、円錐台部９４の上面側に設けられた中空状の円筒部９５および円錐台部９４の周囲に配置したガイド部９６を有した構成としている。円錐台部９４の底面が種結晶５の貼付面とされ、底面と反対側の面となる円錐台部９４の上面から垂直方向に円筒部９５が突き出している。この円筒部９５がパイプ材１１ａの先端に嵌り込むことでパイプ材１１ａと連結されている。
【００９６】
円錐台部９４には、上面を窪ませられることでパイプ材１１ａの中空部と連通させられた円柱状の凹部９４ａが備えられていると共に、この凹部９４ａの内周壁のうちの底面側において周方向に等間隔に形成された複数の連通孔９４ｂが備えられている。これにより、パイプ材１１ａおよび複数のから導入されるパージガスが凹部９４ａおよび複数の連通孔９４ｂを通じて流動させられる構造とされている。
【００９７】
ガイド部９６は、先広がり形状、具体的には中空円錐台形状とされ、その傾斜が円錐台部９４の側面（外周壁面）の傾斜と一致させられている。また、ガイド部９６の内周壁面には、所定高さ突き出した複数の支持部９６ａが備えられており、この支持部９６ａにて支持されてガイド部９６を円錐台部９４の側面上に設置される。これにより、ガイド部９６の内周壁面と円錐台部９４の側面とが平行、つまりこれらの間の隙間が所定間隔となり、その隙間によりパージガス導入孔９３が構成される。すなわち、ガイド部９６が円錐台部９４における複数の連通孔９４ｂを覆うように配置され、複数の連通孔９４ｂを通じて流動させられるパージガスの流動方向を変え、原料ガス３の流動方向と同方向および逆方向それぞれにパージガスを排出できるようにしている。
【００９８】
以上のような構造により、本実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１が構成されている。このＳｉＣ単結晶製造装置１では、台座９に設けたパージガス導入孔９３が種結晶５側だけでなくパイプ材１１ａ側にも向けられた構造となる。このため、パージガス導入孔９３よりパージガスを原料ガス３の流動方向と逆方向だけでなく同方向にも排出させることが可能となり、より台座９の外周壁面に多結晶が形成されることを抑制することが可能となる。
【００９９】
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、加熱容器８に備えたパージガス導入孔８ｂが加熱容器８の内周全周を囲むように形成される形態について説明した。このように、加熱容器８の内周全周を囲むようにパージガス導入孔８ｂが形成されることで、加熱容器８のうち台座９を囲んでいる部分の全域にパージガスを偏りなく流動させられるため、より多結晶が形成されることを効果的に抑制できる。しかしながら、加熱容器８の内周全周を囲む構造としなくても良いし、加熱容器８の内側においてパージガス導入孔８ｂが全周囲む構成とされていなくても良い。例えば、加熱容器８を円筒部材にて構成すると共に、円筒部材を原料ガス３の流動方向の下流側において部分的に薄肉とし、円筒部材のうちの薄肉部分と厚肉部分の境界となる段差部に薄肉部分よりも内径を小さくしたリング状のガイド部を備えることで、円筒部材の薄肉部分と環状部材との間にパージガス導入孔を構成する。そして、そのパージガス導入孔を構成する隙間の底部に、周方向に等間隔配置される複数個の連通孔を形成するようにする。このような構造とすれば、出口側ではパージガス導入孔が全周形成されるが、その内側ではパージガス導入孔が全周形成されていない構造となる。
【０１００】
（２）第２実施形態では、加熱容器８における有底円筒部８ｄのうち台座９側の端部の先端を傾斜させたテーパ面としている。このような構造は、第１、第３〜第５実施形態のＳｉＣ単結晶製造装置１についても適用可能である。
【０１０１】
さらに、加熱容器８における有底円筒部８ｄのうち台座９側の先端をテーパ面とするだけでなく、他の先細り形状、例えば三角形状、大径形状、楕円形状、扇形状等としても良い。この場合でも、先細り形状とする有底円筒部８ｄの台座９側の先端のうち中心軸側の面の傾斜と中心軸と平行な方向とのなす角度θが４５度以下となるようにすると好ましい。また、扇形状とする場合でも有底円筒部８ｄの先端の内径が徐々に拡大し、そのうちの一部において扇形状の曲面と外周壁面とのなす角度θが４５度以下となる部位が存在する。すなわち、図１４（ａ）に示したように第２実施形態では有底円筒部８ｄの先端のうちのテーパ面と外周壁面とのなす角度θが４５度以下となるようにしたが、図１４（ｂ）に示すように有底円筒部８ｄの先端を扇形状とする場合、部分的に扇形状の曲面と外周壁面とのなす角度θが４５度以下となる。このため、原料ガス３やパージガスの流れを乱すことなく、より円滑にパージガスの流入を行うことが可能となる。
【０１０２】
（３）上記第５実施形態では、台座９側に設けたパージガス導入孔９３が２方向からパージガスの排出を行うことができるものとして説明したが、さらに複数方向からパージガスの排出を行うことができるように、例えば３つ以上のパージガス導入孔９３を設けるようにしても良い。例えば、パージガス導入孔９３として、第１実施形態のような台座９の底面側からパージガスを排出できるものと、第５実施形態のような台座９の外周壁面の中間位置に２方向にパージガスを排出できるものを組み合わせることで、３箇所からパージガスを排出させることができる。
【０１０３】
（４）上記各実施形態では、加熱容器８の内周壁面に形成したパージガス導入孔８ｂからパージガスが原料ガス３の流動方向と同方向に排出されるようにする場合について説明した。これに対して、パージガス導入孔８ｂが下方を向けられるようにし、パージガスが原料ガス３の流動方向と逆方向に排出されるようにしても良い。また、加熱容器８に形成したパージガス導入孔８ｂについても、１つに限らず、複数個備えるようにしても良い。
【符号の説明】
【０１０４】
１          ＳｉＣ単結晶製造装置
３          原料ガス
５          種結晶
８          加熱容器
８ｂ        パージガス導入孔
８ｃ        円筒部
８ｄ        有底円筒部
９          台座
１１        回転引上ガス導入機構
１１ａ      パイプ材
１１ｂ      ガイド部
１４        パージガス供給源
２０        ＳｉＣ単結晶
９１        連結部
９１ｃ      第２円筒部
９２        固定部
９２ａ      有底円筒部
９２ｂ      ガイド部
９３        パージガス導入孔
９４        円錐台部
９４ａ      凹部
９５        円筒部
９６        ガイド部
【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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