(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記蓋体（２０）は、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有しており、
前記仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）は、前記側壁部（２１）の内壁に接しておらず、前記仕切り板（２３ｃ）の外周端と前記側壁部（２１）の内壁との間に隙間（２３ｈ）が設け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。
【請求項２】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記蓋体（２０）は、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有しており、
前記仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が前記側壁部（２１）の内壁に接しており、前記支持板（２３ａ）には、前記支持板（２３ａ）と前記蓋材（２２）との間の空間と前記側壁部（２１）と前記円筒部（２３ｂ）との間の前記空間（２３ｅ）とを繋ぐ貫通穴（２３ｉ）が設け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。
【請求項３】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記蓋体（２０）は、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有しており、
前記仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が前記側壁部（２１）の内壁に接しており、前記側壁部（２１）には、当該側壁部（２１）と前記円筒部（２３ｂ）との間の前記空間（２３ｅ）と前記坩堝（１）の外部とを繋ぐ貫通穴（２３ｊ）が設け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。
【請求項４】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記蓋体（２０）は、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有しており、
前記側壁部（２１）と前記円筒部（２３ｂ）との間の前記空間（２３ｅ）に断熱部材（２３ｋ）が配置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５】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記蓋体（２０）として、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有するものを用意し、
さらに、前記蓋体（２０）として、前記仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が、前記側壁部（２１）の内壁に接しておらず、前記仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）と前記側壁部（２１）の内壁との間に隙間（２３ｈ）が設けられたものを用意し、
前記容器本体（１０）に前記炭化珪素原料（５０）を配置させて前記蓋体（２０）にて前記容器本体（１０）を蓋閉めして前記坩堝（１）を構成した後、前記坩堝（１）を加熱することで、前記炭化珪素原料（５０）から前記昇華ガスを発生させ、当該昇華ガスを前記成長空間領域（６０）に供給することにより前記種結晶（４０）に前記炭化珪素単結晶（７０）を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項６】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記蓋体（２０）として、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有するものを用意し、
さらに、前記蓋体（２０）として、前記仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が前記側壁部（２１）の内壁に接しており、前記支持板（２３ａ）には、前記支持板（２３ａ）と前記蓋材（２２）との間の空間と前記側壁部（２１）と前記円筒部（２３ｂ）との間の前記空間（２３ｅ）とを繋ぐ貫通穴（２３ｉ）が設けられたものを用意し、
前記容器本体（１０）に前記炭化珪素原料（５０）を配置させて前記蓋体（２０）にて前記容器本体（１０）を蓋閉めして前記坩堝（１）を構成した後、前記坩堝（１）を加熱することで、前記炭化珪素原料（５０）から前記昇華ガスを発生させ、当該昇華ガスを前記成長空間領域（６０）に供給することにより前記種結晶（４０）に前記炭化珪素単結晶（７０）を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項７】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記蓋体（２０）として、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有するものを用意し、
さらに、前記蓋体（２０）として、前記仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が前記側壁部（２１）の内壁に接しており、前記側壁部（２１）には、当該側壁部（２１）と前記円筒部（２３ｂ）との間の前記空間（２３ｅ）と前記坩堝（１）の外部とを繋ぐ貫通穴（２３ｊ）が設けられたものを用意し、
前記容器本体（１０）に前記炭化珪素原料（５０）を配置させて前記蓋体（２０）にて前記容器本体（１０）を蓋閉めして前記坩堝（１）を構成した後、前記坩堝（１）を加熱することで、前記炭化珪素原料（５０）から前記昇華ガスを発生させ、当該昇華ガスを前記成長空間領域（６０）に供給することにより前記種結晶（４０）に前記炭化珪素単結晶（７０）を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
【請求項８】
有底円筒状の容器本体（１０）と当該容器本体（１０）を蓋閉めするための蓋体（２０）とを有した中空状の円柱形状をなす坩堝（１）を有し、前記蓋体（２０）に炭化珪素基板からなる種結晶（４０）を配置すると共に前記容器本体（１０）に炭化珪素原料（５０）を配置し、前記炭化珪素原料（５０）の昇華ガスを供給することにより、前記種結晶（４０）上に炭化珪素単結晶（７０）を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
前記蓋体（２０）として、
中空筒状の側壁部（２１）と、
板状であって、前記板の一面側に前記種結晶（４０）が配置されると共に、前記種結晶（４０）が前記側壁部（２１）の中空部分に収納されるように前記側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、
板状であって、前記種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、前記板の側面が前記側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、
前記側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて前記昇華ガスが供給されるようになっており、前記支持板（２３ａ）のうち前記蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に前記中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、
前記昇華ガスが前記側壁部（２１）の内壁と前記円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、前記ドーナツ部の内周端が前記円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、前記ドーナツ部の外周端が前記側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有するものを用意し、
さらに、前記蓋体（２０）として、前記側壁部（２１）と前記円筒部（２３ｂ）との間の前記空間（２３ｅ）に断熱部材（２３ｋ）が配置されたものを用意し、
前記容器本体（１０）に前記炭化珪素原料（５０）を配置させて前記蓋体（２０）にて前記容器本体（１０）を蓋閉めして前記坩堝（１）を構成した後、前記坩堝（１）を加熱することで、前記炭化珪素原料（５０）から前記昇華ガスを発生させ、当該昇華ガスを前記成長空間領域（６０）に供給することにより前記種結晶（４０）に前記炭化珪素単結晶（７０）を成長させることを特徴と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、パワーＭＯＳＦＥＴ等の素材に利用することができる炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶の製造方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、坩堝の外周に配置させた抵抗加熱ヒータによって坩堝内にＳｉＣ単結晶を成長させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、特許文献１では、黒鉛製の坩堝内に種結晶を接合すると共に、坩堝底部に配したＳｉＣ粉末原料を例えば２３００℃に加熱することで、ＳｉＣ粉末原料を昇華させ、その昇華させたガスを原料温度よりも低い温度に設定された種結晶上に結晶化させる手法が提案されている。
【０００３】
図６は、この昇華再析出法に用いられるＳｉＣ単結晶製造装置の模式的な断面構造を示した図である。この図に示されるように、黒鉛製の坩堝Ｊ１の蓋材Ｊ２の内壁に円柱状の突起部Ｊ３を設け、この突起部Ｊ３の端面に種結晶Ｊ４を貼り付けるようにしている。さらに、種結晶Ｊ４の成長表面に対向する面を有すると共に、種結晶Ｊ４との間に成長空間領域Ｊ５を形成する遮蔽板Ｊ６を設けている。
【０００４】
また、蓋材Ｊ２に種結晶Ｊ４を囲うようにスカート状の円筒部Ｊ７を設け、当該円筒部Ｊ７および遮蔽板Ｊ６により、坩堝Ｊ１のうち種結晶Ｊ４側の径方向温度分布を小さくし、種結晶Ｊ４の成長表面が他の部位よりも低温となるようにしている。このようにして、成長空間領域Ｊ５の均熱を保つようにして、種結晶Ｊ４の上にＳｉＣ単結晶Ｊ８を成長させる。この場合、ＳｉＣ単結晶Ｊ８の周辺に多結晶成長も起こる。
【特許文献１】特開２００１−１１４５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、ＳｉＣ単結晶Ｊ８の成長時間と共に、遮蔽板Ｊ６の外周、具体的には坩堝Ｊ１の側壁部の内側と円筒部Ｊ７との間の空間に昇華ガスが流れ込んでしまい、当該空間に炭化珪素の多結晶が成長してしまう。この多結晶が坩堝Ｊ１および円筒部Ｊ７の両者に接するように形成されることにより、坩堝Ｊ１がヒータから受ける熱が当該多結晶を介して成長空間領域Ｊ５に伝達され、成長空間領域Ｊ５における坩堝Ｊ１の径方向温度分布が大きくなって均熱状態が保たれなくなる。
【０００６】
すなわち、成長空間領域Ｊ５において、坩堝Ｊ１の中心軸付近における温度よりも円筒部Ｊ７近傍の温度が高くなり、温度が低い坩堝Ｊ１の中心軸付近の結晶成長が加速することによってＳｉＣ単結晶Ｊ８の口径拡大と凸成長が急速に進行してしまう。その結果、ＳｉＣ単結晶Ｊ８に大きな歪みが生じ、ＳｉＣ単結晶Ｊ８が割れてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、ＳｉＣ単結晶成長において、成長空間領域を均熱に保ち、炭化珪素単結晶の割れを防止することができる製造装置および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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、蓋体（２０）として、中空筒状の側壁部（２１）と、板状であって、板の一面側に種結晶（４０）が配置されると共に、種結晶（４０）が側壁部（２１）の中空部分に収納されるように側壁部（２１）の開口端の一方に取り付けられる蓋材（２２）と、板状であって、種結晶（４０）が差し込まれる貫通した窓部（２３ｄ）を有しており、板の側面が側壁部（２１）の内壁に一体化される支持板（２３ａ）と、側壁部（２１）の内壁よりも径が小さい中空筒状をなしており、当該中空筒の中空部分が成長空間領域（６０）とされて昇華ガスが供給されるようになっており、支持板（２３ａ）のうち蓋材（２２）に対向する面とは反対側の面に中空筒の開口端の一方が一体化された円筒部（２３ｂ）と、昇華ガスが側壁部（２１）の内壁と円筒部（２３ｂ）の外壁との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制するドーナツ状のものであって、ドーナツ部の内周端が円筒部（２３ｂ）の開口端の他方に一体化され、ドーナツ部の外周端が側壁部（２１）の内壁側に配置される仕切り板（２３ｃ）とを有していることを特徴とする。
【０００９】
これによると、仕切り板（２３ｃ）によって、炭化珪素原料（５０）から生じた昇華ガスが側壁部（２１）と円筒部（２３ｂ）との間の空間（２３ｅ）に入り込みにくくすることができる。これにより、この空間（２３ｅ）における炭化珪素の多結晶（４５）の成長を抑制することができ、仕切り板（２３ｃ）が設けられていなかったら空間（２３ｅ）に形成されていたであろう多結晶（４５）によって側壁部（２１）に与えられた熱を円筒部（２３ｂ）に伝達させないようにすることができる。したがって、円筒部（２３ｂ）の中空部分における熱分布を小さくすることができ、炭化珪素単結晶（７０）が成長する成長空間領域（６０）を均熱に保つことができる。以上により、炭化珪素単結晶（７０）の口径拡大や凸成長を防止することができ、ひいては炭化珪素単結晶（７０）の割れを防止することができる。
【００１０】
上記蓋体（２０）として、仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が側壁部（２１）の内壁に接しておらず、仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）と側壁部（２１）の内壁との間に隙間（２３ｈ）が設けられたものとすることができる。
【００１１】
これにより、坩堝（１）内を真空にする際に、空間（２３ｅ）内の空気を当該空間（２３ｅ）から逃がしやすくすることができる。したがって、空間（２３ｅ）内の空気が真空引きの際に坩堝（１）の外部に排出されずに膨張することで坩堝（１）が破壊してしまうことを防止することができる。
【００１２】
また、蓋体（２０）として、仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が側壁部（２１、３０）の内壁に接しており、支持板（２３ａ）には、支持板（２３ａ）と蓋材（２２）との間の空間と側壁部（２１）と円筒部（２３ｂ）との間の空間（２３ｅ）とを繋ぐ貫通穴（２３ｉ）が設けられたものとすることができる。
【００１３】
このような貫通穴（２３ｉ）によっても、坩堝（１）内を真空にする際に、空間（２３ｅ）の空気を逃がしやすくすることができる。
【００１４】
さらに、蓋体（２０）として、仕切り板（２３ｃ）の外周端（２３ｇ）が側壁部（２１）の内壁に接しており、側壁部（２１）には、当該側壁部（２１）と円筒部（２３ｂ）との間の空間（２３ｅ）と坩堝（１）の外部とを繋ぐ貫通穴（２３ｊ）が設けられたものとすることもできる。
【００１５】
このような構成によっても、空間（２３ｅ）の空気を坩堝（１）の外部に排出しやすくすることができる。
【００１６】
そして、蓋体（２０）として、側壁部（２１）と円筒部（２３ｂ）との間の空間（２３ｅ）に断熱部材（２３ｋ）が配置されたものとすることができる。
【００１７】
これにより、坩堝（１）に与えられる熱を成長空間領域（６０）への伝達しにくくすることができ、成長空間領域（６０）を均熱に保つことができる。
【００１８】
上記では、炭化珪素単結晶の製造装置について述べたが、炭化珪素単結晶の製造方法についても同様のことが言える。すなわち、坩堝（１）を加熱して炭化珪素原料（５０）から昇華ガスを発生させ、当該昇華ガスを成長空間領域（６０）に供給することにより種結晶（４０）に炭化珪素単結晶（７０）を成長させるに際し、円筒部（２３ｂ）に設けた仕切り板（２３ｃ）が側壁部（２１）と円筒部（２３ｂ）との間の空間（２３ｅ）に流れ込むことを抑制することで、昇華ガスが側壁部（２１）と円筒部（２３ｂ）との間の空間（２３ｅ）に入り込みにくくすることができ、空間（２３ｅ）に炭化珪素の多結晶（４５）を成長させないようにすることができる。
【００１９】
これにより、成長空間領域（６０）を均熱に保ち、炭化珪素単結晶（７０）の口径拡大や凸成長を防止することができ、ひいては炭化珪素単結晶（７０）の割れを防止することができる。
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の断面構成を示したものである。この図に示されるように、ＳｉＣ単結晶製造装置は、有底円筒状の容器本体１０と、円形状の蓋体２０によって構成されたグラファイト製の坩堝１を備えている。
【００２３】
坩堝１のうち容器本体１０の底部には、台座１１が配置され、この台座１１にシャフト１２が立てられている。当該シャフト１２の先端には、種結晶４０の成長表面に対向する面を有する遮蔽板１３が取り付けられている。
【００２４】
さらに、容器本体１０には、昇華ガスの供給源となるＳｉＣの粉末原料５０が配置されている。そして、坩堝１内の空間のうち種結晶４０と遮蔽板１３との間を成長空間領域６０として、粉末原料５０からの昇華ガスが種結晶４０の表面上に再結晶化して、種結晶４０の表面にＳｉＣ単結晶７０が成長させられる構成とされている。
【００２５】
蓋体２０は、円筒状の側壁部２１と、側壁部２１の開口部の一方を塞ぐ円板状の蓋材２２と、側壁部２１に収納される遮蔽部２３とを備えて構成されている。蓋材２２には円柱状の突起部２２ａが設けられ、当該突起部２２ａの開口端に当該開口端を閉じるように例えば円形状のＳｉＣの種結晶４０が貼り付けられている。
【００２６】
遮蔽部２３は、支持板２３ａと、円筒部２３ｂと、仕切り板２３ｃとを有している。支持板２３ａは、当該板が貫通する窓部２３ｄが設けられたものであり、蓋材２２の突起部２２ａが窓部２３ｄに差し込まれた状態で側面が側壁部２１の内壁に固定されている。円筒部２３ｂは、スカート状、すなわち筒状をなしており、筒の一端部が支持板２３ａの端面に一体化されている。この円筒部２３ｂは、種結晶４０周辺の径方向温度分布を小さくする、すなわち成長空間領域６０を均熱にする役割を果たす。
【００２７】
仕切り板２３ｃは、粉末原料５０から生じる昇華ガスが側壁部２１の内壁と円筒部２３ｂとの間の空間２３ｅへ流れ込むことを抑制する役割を果たすものである。この仕切り板２３ｃはドーナツ状をなしており、当該ドーナツ部の内周端が円筒部２３ｂの開口端に一体化され、外周端が側壁部２１の内壁に接した形態とされている。本実施形態では、仕切り板２３ｃの内周端が円筒部２３ｂの開口端の他方に一体化され、外周端が側壁部２１の内壁側に配置されており、仕切り板２３ｃは坩堝１の中心軸に垂直方向の面に平行に配置されている。
【００２８】
さらに、坩堝１の外周を囲むように図示しない抵抗加熱ヒータが配置されている。以上が、本実施形態に係るＳｉＣ単結晶製造装置の構成である。
【００２９】
次に、上記ＳｉＣ単結晶製造装置を用いてＳｉＣ単結晶を製造する方法について、図を参照して説明する。まず、図１に示されるように、蓋材２２の突起部２２ａの開口端に種結晶４０を貼り付け、遮蔽部２３が取り付けられた側壁部２１に当該蓋材２２を取り付ける。他方、容器本体１０に台座１１を配置してシャフト１２を介して遮蔽板１３を取り付け、容器本体１０に粉末原料５０を配置する。
【００３０】
続いて、坩堝１を図示しない加熱チャンバに設置し、図示しない排気機構を用いてガス排出を行うことで、坩堝１内を含めた外部チャンバ内を真空にし、上下２つの抵抗加熱ヒータに通電して加熱し、その輻射熱により坩堝１を加熱することで坩堝１内を所定温度にする。このとき、各ヒータへの通電のパワーを異ならせることにより、ヒータで温度差を発生させられるようにしている。
【００３１】
続いて、例えば不活性ガス（Ａｒガス等）や水素、結晶へのドーパントとなる窒素などの混入ガスを流入させる。この不活性ガスは排気配管を介して排出される。そして、種結晶４０の成長面の温度および粉末原料５０の温度を目標温度まで上昇させる。例えば、成長結晶を４Ｈ−ＳｉＣとする場合、粉末原料５０の温度を２１００〜２３００℃とし、成長結晶表面の温度をそれよりも１０〜２００℃程度低くする。
【００３２】
加熱チャンバ内には例えば不活性ガス（Ａｒガス等）や水素、結晶へのドーパントとなる窒素などの混入ガスを流入させる。この不活性ガスは排気配管を介して排出される。種結晶４０の成長面の温度およびＳｉＣ粉末原料５０の温度を目標温度まで上昇させるまでは、加熱チャンバ内は大気圧に近い雰囲気圧力にして粉末原料５０からの昇華を抑制し、目標温度になったところで、減圧し所定の雰囲気圧力とする。例えば、成長結晶を４Ｈ−ＳｉＣとする場合、粉末原料５０の温度を２１００〜２３００℃とし、成長結晶表面の温度をそれよりも１０〜２００℃程度低くして、雰囲気圧力は１３．３３〜２６６６Ｐａとする。
【００３３】
このようにして、粉末原料５０を加熱することで粉末原料５０が昇華し、粉末原料５０から昇華ガスが発生する。この昇華ガスは、成長空間領域６０内を通過して種結晶４０に供給される。
【００３４】
このように、昇華ガスが成長空間領域６０に供給されると、昇華ガスは成長中のＳｉＣ単結晶７０だけでなく、遮蔽部２３にも吹き付けられる。これにより、図１に示されるように、遮蔽部２３の円筒部２３ｂよりもＳｉＣ単結晶７０側の支持板２３ａ上にＳｉＣの多結晶４５が成長する。同様に、昇華ガスが蓋材２２にまで達すれば、蓋材２２にも多結晶４５が成長する。
【００３５】
しかしながら、遮蔽部２３の円筒部２３ｂと側壁部２１の内壁との間の空間２３ｅにおいては、遮蔽部２３の円筒部２３ｂに取り付けられた仕切り板２３ｃによって昇華ガスが上記空間２３ｅに流れ込むことが抑制される。このため、空間２３ｅ内に多結晶は形成されない。これによると、抵抗加熱ヒータによって加熱された側壁部２１の熱が仕切り板２３ｃがなければ成長するであろう多結晶によって遮蔽部２３の円筒部２３ｂに伝達されることはなく、円筒部２３ｂと坩堝１の中心軸との間の温度勾配が大きくなることもない。つまり、円筒部２３ｂで囲まれた成長空間領域６０が均熱に保たれる。
【００３６】
したがって、成長空間領域６０において坩堝１の中心軸付近における温度と円筒部２３ｂ近傍の温度とがほぼ同じに保たれるので、ＳｉＣ単結晶７０の口径拡大および凸成長の進行が抑制される。これに伴い、ＳｉＣ単結晶７０に歪みが生じず、ＳｉＣ単結晶７０の割れを防止することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、蓋体２０を構成する遮蔽部２３の円筒部２３ｂの開口端に仕切り板２３ｃを設け、当該仕切り板２３ｃで蓋体２０を構成する側壁部２１の内壁と円筒部２３ｂとの間の空間２３ｅに昇華ガスが流れ込むことを抑制することが特徴となっている。
【００３８】
これにより、当該空間２３ｅに多結晶を成長させないようにすることができ、この空間２３ｅへの多結晶の成長抑制によって側壁部２１が抵抗加熱ヒータから受ける熱を円筒部２３ｂに伝達させないようにすることができる。すなわち、成長空間領域６０において円筒部２３ｂと坩堝１の中心軸との間に温度勾配が大きくならないようにすることができる。つまり、円筒部２３ｂで囲まれた成長空間領域６０を均熱に維持することが可能となる。
【００３９】
このように、成長空間領域６０を均熱に保つことができることから、坩堝１の径方向においてＳｉＣ単結晶７０の成長速度に差が生じないようにすることができ、ＳｉＣ単結晶７０の凸成長を抑制することができる。したがって、ＳｉＣ単結晶７０の歪みを抑制することができ、ひいてはＳｉＣ単結晶７０の割れを防止することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、仕切り板２３ｃの外周端は側壁部２１の内壁に接しているが、本実施形態では、当該外周端が側壁部２１の内壁から離れていることが特徴となっている。
【００４１】
図２は、本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体２０の断面構成を示したものである。この図に示されるように、仕切り板２３ｃの外周端２３ｇと側壁部２１の内壁との間に隙間２３ｈが設けられている。当該隙間２３ｈによって、遮蔽部２３と側壁部２１とで構成される空間２３ｅが容器本体１０内と繋がった状態となる。
【００４２】
このような隙間２３ｈを設けることで、ＳｉＣ単結晶７０を成長させる場合、坩堝１内を真空にする際に空間２３ｅ内の空気を坩堝１の外部に排出しやすくすることができる。すなわち、仕切り板２３ｃによって空間２３ｅが密閉されることで、空間２３ｅ内の空気が真空引きの際に坩堝１の外部に排出されずに膨張し、坩堝１が破壊してしまうことを防止することができる。隙間２３ｈは０．５ｍｍ以下が望ましく、大きすぎると多結晶が空間２３ｅに成長してしまう。
【００４３】
（第３実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第２実施形態では、遮蔽部２３と側壁部２１とによって構成される空間２３ｅが、仕切り板２３ｃの外周端と側壁部２１の内壁との間の隙間２３ｈによって他の空間と繋がった状態とされているが、本実施形態では、遮蔽部２３に貫通穴を設けることで空間２３ｅを他の空間と繋げることが特徴となっている。
【００４４】
図３は、本発明の第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体２０の断面構成を示したものである。この図に示されるように、仕切り板２３ｃの外周端２３ｇは側壁部２１の内壁に接した形態になっている。そして、遮蔽部２３の支持板２３ａのうち、空間２３ｅを構成する部分に、支持板２３ａを貫通する貫通穴２３ｉが設けられている。
【００４５】
上記貫通穴２３ｉは、遮蔽部２３と側壁部２１とで構成される空間２３ｅを坩堝１内の空間と繋げる役割を果たす。この貫通穴２３ｉによって、坩堝１内を真空にする際に空間２３ｅ内の空気を坩堝１の外部に排出しやすくすることができる。貫通穴２３ｉは、今回３０°毎に１ｍｍの穴を配置したが、穴径は０．５ｍｍ以上が望ましく、あまり小さいと穴加工が困難となり、大きすぎたり多すぎると温度分布への影響が無視できなくなる。
【００４６】
（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第３実施形態では、空間２３ｅ内の空気を逃がすために遮蔽部２３の支持板２３ａに貫通穴２３ｉを設けていたが、本実施形態では側壁部２１に貫通穴を設けることが特徴となっている。
【００４７】
図４は、本発明の第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体２０の断面構成を示したものである。この図に示されるように、仕切り板２３ｃの外周端２３ｇは側壁部２１の内壁に接した状態とされている。また、側壁部２１に当該側壁部２１を貫通する貫通穴２３ｊが設けられている。
【００４８】
この貫通穴２３ｊによって、遮蔽部２３と側壁部２１とで構成される空間２３ｅが坩堝１の外に繋がる形態となっている。これにより、空間２３ｅ内の空気を坩堝１外部に逃がしやすくすることができる。貫通穴２３ｊは、今回３０°毎に１ｍｍの穴を配置したが、穴径は０．５ｍｍ以上が望ましく、あまり小さいと穴加工が困難となり、大きすぎたり多すぎると温度分布への影響が無視できなくなる。
【００４９】
（第５実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、成長空間領域６０に温度勾配が生じないようにするために、遮蔽部２３と側壁部２１とで構成される空間２３ｅ内に断熱部材を設けることが特徴となっている。
【００５０】
図５は、本発明の第５実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体２０の断面構成を示したものである。この図に示されるように、空間２３ｅに断熱部材２３ｋが配置されている。本実施形態では、断熱部材２３ｋは遮蔽部２３の円筒部２３ｂと接するように設けられている。このような断熱部材２３ｋとして、例えばカーボン材が採用される。
【００５１】
この断熱部材２３ｋは、坩堝１に与えられる熱の成長空間領域６０への伝達を抑制する機能を果たす。これにより、成長空間領域６０における坩堝１の径方向の温度勾配が大きくならないように効果をさらに大きくすることができ、均熱を保つことができる。
【００５２】
（他の実施形態）
第１実施形態では、仕切り板２３ｃは坩堝１の中心軸に垂直方向の面に平行に配置されているが、仕切り板２３ｃの配置はこれに限らず、例えば坩堝１の中心軸方向において仕切り板２３ｃの外周端が内周端よりも容器本体１０側に位置するように配置しても構わない。
【００５３】
第５実施形態で示された断熱部材２３ｋを第１〜第４実施形態に示される蓋体２０にそれぞれ採用することもできる。
【００５４】
第５実施形態では、断熱部材２３ｋは遮蔽部２３の円筒部２３ｂに接するように配置されているが、円筒部２３ｂに接していなくても良く、空間２３ｅに配置されていればどの場所でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の断面構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体の断面構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体の断面構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体の断面構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置の蓋体の断面構成図である。
【図６】従来のＳｉＣ単結晶製造装置の模式的な断面構造図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…坩堝、１０…容器本体、２０…蓋体、２１…側壁部、２２…蓋材、２３…遮蔽部、２３ａ…支持板、２３ｂ…円筒部、２３ｃ…仕切り板、２３ｄ…窓部、２３ｅ…空間、２３ｇ…他端、２３ｈ…隙間、２３ｉ、２３ｊ…貫通穴、２３ｋ…断熱部材、３０…連結部、４０…種結晶、５０…粉末原料、６０…成長空間領域、７０…ＳｉＣ単結晶。
【図１】
0004962186.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004962186.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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