炭化珪素単結晶製造装置
【課題】排出経路の詰まりを更に抑制し、よりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能なＳｉＣ単結晶製造装置を提供する。
【解決手段】台座９の外周にパージガス１５が導入されるようにし、外周容器８ｂの内径が原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにする。これにより、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高められるようにできる。したがって、効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、ＳｉＣ単結晶製造装置１をよりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能な構成にできる。
【解決手段】台座９の外周にパージガス１５が導入されるようにし、外周容器８ｂの内径が原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにする。これにより、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高められるようにできる。したがって、効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、ＳｉＣ単結晶製造装置１をよりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能な構成にできる。
【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）単結晶製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣ単結晶製造装置として、例えば特許文献１に示される構造の製造装置が提案されている。このＳｉＣ単結晶製造装置では、種結晶の下方に原料ガス導入口を設けて種結晶の下方から原料ガスを導入すると共に、種結晶の上方にガス排出口を設けて種結晶に供給された原料ガスの残りやキャリアガスを種結晶の上方から排出することで、種結晶に新しい原料ガスを供給し続け、ＳｉＣ単結晶を成長させている。また、このＳｉＣ単結晶製造装置では、種結晶が配置される台座の周囲において、坩堝の内径を他の部分よりも大きくすることで排出口の開口面積を大きくすると共に、台座や坩堝に複数の穴を設け、これらの穴からエッチングガスを導入するようにしている。これにより、ＳｉＣ単結晶の成長中に、種結晶が設置される台座の周囲にＳｉＣ多結晶などが堆積して排出口が詰まることを抑制し、ＳｉＣ単結晶を長時間成長させられるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、単に台座や坩堝に設けた複数の穴からエッチングガスを導入しただけでは、穴の近傍でのＳｉＣ多結晶の堆積が抑制できても、穴と穴の間や穴よりも上方部分でのＳｉＣ多結晶の堆積を防ぐことができない。このため、排出経路の詰まりの抑制が十分ではなく、ＳｉＣ単結晶を長時間成長を十分に行うことができなかった。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、排出経路の詰まりを更に抑制し、よりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能なＳｉＣ単結晶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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、坩堝（８）は、台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、台座（９）と外周面と外周容器（８ｂ）の内周面との間を排出経路としてパージガス（１５）と共に原料ガス（３）を排出させ、外周容器（８ｂ）の内径がパージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴としている。
【０００７】
このように、台座（９）の外周にパージガス（１５）が導入されるようにし、外周容器（８ｂ）の内径が原料ガス（３）およびパージガス（１５）の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにしている。このような構造とすることで、パージガス（１５）が外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流れる効果が高められるようにできる。これにより、効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、ＳｉＣ単結晶製造装置をよりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能な構成にできる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、坩堝（８）は、台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、台座（９）と外周面と外周容器（８ｂ）の内周面との間を排出経路としてパージガス（１５）と共に原料ガス（３）を排出させ、外周容器（８ｂ）の内周面には複数の穴（８ｂａ）が形成されており、外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流動するパージガス（１５）が複数の穴（８ｂａ）内にも流動させられることを特徴としている。
【０００９】
このように、外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流動するパージガス（１５）が複数の穴（８ｂａ）内にも流動させられる構造としている。このため、パージガス（１５）が外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流れる効果が高まる。したがって、請求項１に記載の発明と同様、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００１０】
例えば、請求項３に記載したように、複数の穴（８ｂａ）が外周容器（８ｂ）の内周面から斜め上方に向けて延設される構造であれば、よりパージガス（１５）が流動し易い構造となるようにできる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、外周容器（８ｂ）の内径がパージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴としている。
【００１２】
このように、外周容器（８ｂ）に複数の穴（８ｂａ）を形成する構造についても、請求項１に記載の発明のように、外周容器（８ｂ）の内径がパージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくなる構造を適用することができる。これにより、よりパージガス（１５）が外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流れる効果が高まるようにできる。したがって、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、坩堝（８）は、外周容器（８ｂ）に繋がる加熱容器（８ａ）を有し、該加熱容器（８ａ）には、原料ガス（３）が導入される内側筒部（８ａｂ）と該内側筒部（８ａｂ）の外周に配置される外側筒部（８ａｃ）とが備えられ、内側筒部（８ａｂ）と外側筒部（８ａｃ）の間の隙間（１６）にてガス噴出口が構成されることで、ガス噴出口が台座（９）の外周を一周するリング状の形状とされていることを特徴としている。
【００１４】
このように、隙間（１６）により構成するガス噴出口がリング状の形状となるようにしていることから、台座（９）の外周の全周からパージガス（１５）を導入することが可能となる。これにより、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、更に上記効果を得ることが可能となる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、坩堝（８）の内周面が高融点金属炭化物にてコーティングされていることを特徴としている。このように、坩堝（８）の内周面を高融点金属炭化物にてコーティングすることにより、坩堝（８）の熱エッチングを抑制することができる。
【００１６】
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】
【００１７】
【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の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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単結晶を結晶成長させるものである。
【００２１】
ＳｉＣ単結晶製造装置１には、真空容器６、断熱材７、坩堝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。
【００２２】
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、上部に原料ガス３の流出口４が設けられている。
【００２３】
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通路７ａを構成している。また、断熱材７には、例えば環状に構成されたパージガス導入通路７ｂも備えられており、真空容器６の底面に形成されたパージガス導入口１４を通じて導入されるパージガス１５の流れを周方向の広範囲に拡げて台座９側に導ける構造とされている。この断熱材７は、例えば黒鉛で構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。なお、パージガス１５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、原料ガス３のうちの未反応ガスを希釈化して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。
【００２４】
坩堝８は、加熱容器８ａと外周容器８ｂとを備えた構成とされている。坩堝８は、例えば黒鉛で構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。
【００２５】
加熱容器８ａは、原料ガス３を加熱分解する加熱室を構成しており、本実施形態では、加熱容器８ａは、原料ガス導入管８ａａと内側筒部８ａｂおよび外側筒部８ａｃを有した構成とされている。
【００２６】
原料ガス導入管８ａａは、中空部を有する円筒状部材で構成されており、断熱材７に形成された原料ガス導入通路７ａ内に配置されいる。この原料ガス導入管８ａａ内を通じて原料ガス３が坩堝８内に導入される。原料ガス導入管８ａａは、台座９側において外径が拡大されたフランジ部とされており、フランジ部が断熱材７の外部に張り出し、パージガス導入通路７ｂの内周側端部の位置まで延設されている。つまり、坩堝８によって断熱材７が覆われ、加熱室側には断熱材７が露出しないようにしてある。
【００２７】
内側筒部８ａｂは、例えば中空部を有する円筒状部材で構成されている。この内側筒部８ａｂの中空部は原料ガス導入管８ａａの中空部と連通され、原料ガス導入管８ａａ内を通じて導入される原料ガス３を通過させる。この内側筒部８ａｂの中空部によって加熱室が構成されている。本実施形態では、内側筒部８ａｂは、原料ガス導入管８ａａにおけるフランジ部の上に設置されており、内側筒部８ａｂの外径とフランジ部の外径とが同寸法とされている。そして、内側筒部８ａｂと原料ガス導入管８ａａが同軸的に配置されることで、内側筒部８ａｂの外周面とフランジ部の外周面とが一致させられている。
【００２８】
外側筒部８ａｃは、内側筒部８ａｂと対応する形状とされ、例えば中空部を有する円筒状部材で構成されている。外側筒部８ａｃの中空部内に内側筒部８ａｂが配置されると共に、これらの中心軸が一致させられることで外側筒部８ａｃおよび内側筒部８ａｂが同心円状に配置されるようにしている。外側筒部８ａｃの内径は、内側筒部８ａｂの外径よりも所定寸法大きく設定されており、外側筒部８ａｃと内側筒部８ａｂとの間に所定の隙間１６が形成されるようにしている。この隙間１６が断熱材７のパージガス導入通路７ｂと連通され、この隙間１６をパージガス導入経路の一部として、パージガス導入通路７ｂから導入されるパージガス１５を台座９の外周部に導くと共に、隙間１６の先端をガス噴出口としてパージガス１５を導入するようにしている。また、外側筒部８ａｃの内径は、断熱材７のパージガス導入通路７ｂの外周側の径と一致させられている。このため、隙間１６とパージガス導入通路７ｂとが同じ幅になっている。そして、このような隙間１６は内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間の全域に構成されることから、パージガス１５を導入するガス噴出口が台座９の外周を一周するリング状の形状となる。
【００２９】
一方、外周容器８ｂは、台座９の外周を囲むように配置されている。外周容器８ｂは、中空部を有する円筒形状とされており、外径は一定とされているが、内径は原料ガス３やパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくされている。このため、外周容器８ｂの内周面によってテーパ面が構成され、原料ガス３およびパージガス１５の流動経路の断面積が徐々に広がる構造となっている。また、外周容器８ｂのうち最も加熱容器８ａ側の端部では、内径が外側筒部８ａｃの内径と一致させられており、外径が外側筒部８ａｃの外径と一致させられている。このため、外周容器８ｂの内周面と外側筒部８ａｃの内周面とは段差なく連続的に繋がり、外周容器８ｂの外周面と外側筒部８ａｃの外周面も段差なく連続的に繋がった状態とされている。
【００３０】
台座９は、加熱容器８ａの中心軸と同軸的に配置された円盤状部材であり、加熱室側の一面を取付面として、種結晶５が下向きに取り付けられることで種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶を成長させる。台座９は、種結晶５の取付面と反対側の一面に後述するパイプ材１１ａが接続されることで、所望位置に支持されている。この台座９も、例えば黒鉛で構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。
【００３１】
外周断熱材１０は、坩堝８の外周面と真空容器６の内周面との間において、坩堝８の外周を囲むように配置されている。この外周断熱材１０により、坩堝８と真空容器６との間の断熱が成され、坩堝８の保温が行われている。
【００３２】
回転引上ガス導入機構１１は、パイプ材１１ａを介して台座９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の取付面と反対側の一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は、例えばＳＵＳや黒鉛によって構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。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単結晶の回転および引き上げが行え、ＳｉＣ単結晶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。
【００３３】
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８ａ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や外周容器８ｂ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単結晶の成長表面の温度分布をＳｉＣ単結晶の成長に適した温度に調整できる。
【００３４】
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単結晶の製造方法について説明する。
【００３５】
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８ａ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。
【００３６】
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８ａａを通じて原料ガス３を導入する。これにより、図１中の破線矢印で示したように、原料ガス３が流動し、種結晶５に供給されてＳｉＣ単結晶を成長させることができる。そして、原料ガス３のうちの未反応ガスについては、台座９の外周と坩堝８の内周面との間を排出経路として上方に流動させられ、流出口４を通じて排出させられる。
【００３７】
また、このとき同時に、パージガス導入口１４より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１５を導入している。このため、断熱材７のパージガス導入通路７ｂおよび内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間の隙間１６をパージガス導入経路として、図１中の実線矢印に示したように、パージガス１５が台座９の外周部に導入される。これにより、台座９の外周部において、原料ガス３のうちの未反応ガスがパージガス１５によって希釈され、台座９の外周面と坩堝８の内周面との間を排出経路として流出口４から排出される際に、排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００３８】
そして、本実施形態では、外周容器８ｂの内径が原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにしてあることから、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高まる。具体的には、外周容器８ｂの内周面の径を徐々に拡大しているため、原料ガス３とパージガス１５の流れの抵抗になり難いし、パージガス１５が引き付けられることで、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れ易くなる。このため、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００３９】
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、台座９の外周にパージガス１５が導入されるようにしている。そして、外周容器８ｂの内径が原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにすることで、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高められるようにしている。これにより、効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、ＳｉＣ単結晶製造装置１をよりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能な構成にできる。
【００４０】
また、本実施形態では、隙間１６により構成するガス噴出口がリング状の形状となるようにしていることから、台座９の外周の全周からパージガス１５を導入することが可能となる。これにより、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、更に上記効果を得ることが可能となる。
【００４１】
（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実施形態に対して坩堝８の構造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、異なる部分についてのみ説明する。
【００４２】
図２は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態に対して、坩堝８の構造を変更している。具体的には外周容器８ｂの構成を変更しており、第１実施形態のように外周容器８ｂの内径を徐々に変化させるのではなく、外周容器８ｂの内周面に複数の穴８ｂａを形成すると共に外周容器８ｂの内部に複数の穴８ｂａが繋がる連通通路８ｂｂを形成した構造としている。
【００４３】
各穴８ｂａは、坩堝８の中心軸を中心とした周方向に沿って複数個が等間隔に配置されていると共に、坩堝８の中心軸方向にも複数個が等間隔に配置されている。各穴８ｂａは、原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流方向と径方向に延びるように、つまり外周容器８ｂの内周面から斜め上方に向けて延設されている。そして、各穴８ｂａは、外周容器８ｂの内部において連通通路８ｂｂと繋がっている。連通通路８ｂｂは、各穴８ｂａと対応する位置に形成されており、例えば坩堝８の中心軸に沿って複数本形成されている。
【００４４】
このように構成されたＳｉＣ単結晶製造装置１では、パージガス１５が内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間の隙間１６を通じて導入されると、外周容器８ｂｂの内周に沿ってパージガス１５が流動させられると共に、各穴８ｂａ内にも流動させられる。このため、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高まる。したがって、第１実施形態と同様、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００４５】
（他の実施形態）
上記各実施形態に示したＳｉＣ単結晶製造装置１の具体的な構造は、単なる一例であり、形状や材質などについて適宜変更することができる。
【００４６】
例えば、上記第１実施形態では、加熱容器８ａと外周容器８ｂとによって坩堝８を構成し、加熱容器８ａを原料ガス導入管８ａａと内側部８ａｂおよび外側筒部８ａｃを有した構成としたが、これらを一体構造としても良いし、これらの一部を一体構造としても良い。また、原料ガス導入管８ａａにフランジ部を設けた構造としたが、内側筒部８ａｂを中央が開口する有底筒状部材とすることで、原料ガス導入管８ａａを単に断熱材７の原料ガス導入経路７ｂの内壁を覆うための部材として用いても良い。この場合、原料ガス導入管８ａａを無くして、断熱材７の原料ガス導入経路７ｂの内周面を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構成としても良い。また、原料ガス導入管８ａａのフランジ部を中央部が開口するプレート状の部材として構成しても良い。なお、内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃを一体化する場合には、部分的に隙間１６に代えて内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間を連結する部材が配置されるようにすればよい。
【００４７】
また、種結晶５や台座９が円盤形状である場合について説明したが、これらは必ずしも円盤形状である必要はなく、正方形などの他の形状であっても構わない。
【００４８】
また、第２実施形態のように、外周容器８ｂに対して複数の穴８ｂａや連通通路８ｂｂを備えた構造に対して、第１実施形態のように外周容器８ｂの内径がパージガス１５の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされる構造を組み合わせても良い。
【００４９】
また、上記各実施形態すべてについて、誘導加熱方式と直接加熱方式の双方に対して本発明が適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１ ＳｉＣ単結晶製造装置
３ 原料ガス
５ 種結晶
８ 坩堝
８ａ 加熱容器
８ａａ 原料ガス導入管
８ａｂ 内側筒部
８ａｃ 外側筒部
８ｂ 外周容器
８ｂａ 穴
８ｂｂ 連通通路
９ 台座
１２、１３ 第１、第２加熱装置
１５ パージガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣ単結晶製造装置として、例えば特許文献１に示される構造の製造装置が提案されている。このＳｉＣ単結晶製造装置では、種結晶の下方に原料ガス導入口を設けて種結晶の下方から原料ガスを導入すると共に、種結晶の上方にガス排出口を設けて種結晶に供給された原料ガスの残りやキャリアガスを種結晶の上方から排出することで、種結晶に新しい原料ガスを供給し続け、ＳｉＣ単結晶を成長させている。また、このＳｉＣ単結晶製造装置では、種結晶が配置される台座の周囲において、坩堝の内径を他の部分よりも大きくすることで排出口の開口面積を大きくすると共に、台座や坩堝に複数の穴を設け、これらの穴からエッチングガスを導入するようにしている。これにより、ＳｉＣ単結晶の成長中に、種結晶が設置される台座の周囲にＳｉＣ多結晶などが堆積して排出口が詰まることを抑制し、ＳｉＣ単結晶を長時間成長させられるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、単に台座や坩堝に設けた複数の穴からエッチングガスを導入しただけでは、穴の近傍でのＳｉＣ多結晶の堆積が抑制できても、穴と穴の間や穴よりも上方部分でのＳｉＣ多結晶の堆積を防ぐことができない。このため、排出経路の詰まりの抑制が十分ではなく、ＳｉＣ単結晶を長時間成長を十分に行うことができなかった。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、排出経路の詰まりを更に抑制し、よりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能なＳｉＣ単結晶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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、坩堝（８）は、台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、台座（９）と外周面と外周容器（８ｂ）の内周面との間を排出経路としてパージガス（１５）と共に原料ガス（３）を排出させ、外周容器（８ｂ）の内径がパージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴としている。
【０００７】
このように、台座（９）の外周にパージガス（１５）が導入されるようにし、外周容器（８ｂ）の内径が原料ガス（３）およびパージガス（１５）の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにしている。このような構造とすることで、パージガス（１５）が外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流れる効果が高められるようにできる。これにより、効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、ＳｉＣ単結晶製造装置をよりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能な構成にできる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、坩堝（８）は、台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、台座（９）と外周面と外周容器（８ｂ）の内周面との間を排出経路としてパージガス（１５）と共に原料ガス（３）を排出させ、外周容器（８ｂ）の内周面には複数の穴（８ｂａ）が形成されており、外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流動するパージガス（１５）が複数の穴（８ｂａ）内にも流動させられることを特徴としている。
【０００９】
このように、外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流動するパージガス（１５）が複数の穴（８ｂａ）内にも流動させられる構造としている。このため、パージガス（１５）が外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流れる効果が高まる。したがって、請求項１に記載の発明と同様、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００１０】
例えば、請求項３に記載したように、複数の穴（８ｂａ）が外周容器（８ｂ）の内周面から斜め上方に向けて延設される構造であれば、よりパージガス（１５）が流動し易い構造となるようにできる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、外周容器（８ｂ）の内径がパージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴としている。
【００１２】
このように、外周容器（８ｂ）に複数の穴（８ｂａ）を形成する構造についても、請求項１に記載の発明のように、外周容器（８ｂ）の内径がパージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくなる構造を適用することができる。これにより、よりパージガス（１５）が外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流れる効果が高まるようにできる。したがって、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、坩堝（８）は、外周容器（８ｂ）に繋がる加熱容器（８ａ）を有し、該加熱容器（８ａ）には、原料ガス（３）が導入される内側筒部（８ａｂ）と該内側筒部（８ａｂ）の外周に配置される外側筒部（８ａｃ）とが備えられ、内側筒部（８ａｂ）と外側筒部（８ａｃ）の間の隙間（１６）にてガス噴出口が構成されることで、ガス噴出口が台座（９）の外周を一周するリング状の形状とされていることを特徴としている。
【００１４】
このように、隙間（１６）により構成するガス噴出口がリング状の形状となるようにしていることから、台座（９）の外周の全周からパージガス（１５）を導入することが可能となる。これにより、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、更に上記効果を得ることが可能となる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、坩堝（８）の内周面が高融点金属炭化物にてコーティングされていることを特徴としている。このように、坩堝（８）の内周面を高融点金属炭化物にてコーティングすることにより、坩堝（８）の熱エッチングを抑制することができる。
【００１６】
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】
【００１７】
【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の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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単結晶を結晶成長させるものである。
【００２１】
ＳｉＣ単結晶製造装置１には、真空容器６、断熱材７、坩堝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。
【００２２】
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、上部に原料ガス３の流出口４が設けられている。
【００２３】
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通路７ａを構成している。また、断熱材７には、例えば環状に構成されたパージガス導入通路７ｂも備えられており、真空容器６の底面に形成されたパージガス導入口１４を通じて導入されるパージガス１５の流れを周方向の広範囲に拡げて台座９側に導ける構造とされている。この断熱材７は、例えば黒鉛で構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。なお、パージガス１５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、原料ガス３のうちの未反応ガスを希釈化して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。
【００２４】
坩堝８は、加熱容器８ａと外周容器８ｂとを備えた構成とされている。坩堝８は、例えば黒鉛で構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。
【００２５】
加熱容器８ａは、原料ガス３を加熱分解する加熱室を構成しており、本実施形態では、加熱容器８ａは、原料ガス導入管８ａａと内側筒部８ａｂおよび外側筒部８ａｃを有した構成とされている。
【００２６】
原料ガス導入管８ａａは、中空部を有する円筒状部材で構成されており、断熱材７に形成された原料ガス導入通路７ａ内に配置されいる。この原料ガス導入管８ａａ内を通じて原料ガス３が坩堝８内に導入される。原料ガス導入管８ａａは、台座９側において外径が拡大されたフランジ部とされており、フランジ部が断熱材７の外部に張り出し、パージガス導入通路７ｂの内周側端部の位置まで延設されている。つまり、坩堝８によって断熱材７が覆われ、加熱室側には断熱材７が露出しないようにしてある。
【００２７】
内側筒部８ａｂは、例えば中空部を有する円筒状部材で構成されている。この内側筒部８ａｂの中空部は原料ガス導入管８ａａの中空部と連通され、原料ガス導入管８ａａ内を通じて導入される原料ガス３を通過させる。この内側筒部８ａｂの中空部によって加熱室が構成されている。本実施形態では、内側筒部８ａｂは、原料ガス導入管８ａａにおけるフランジ部の上に設置されており、内側筒部８ａｂの外径とフランジ部の外径とが同寸法とされている。そして、内側筒部８ａｂと原料ガス導入管８ａａが同軸的に配置されることで、内側筒部８ａｂの外周面とフランジ部の外周面とが一致させられている。
【００２８】
外側筒部８ａｃは、内側筒部８ａｂと対応する形状とされ、例えば中空部を有する円筒状部材で構成されている。外側筒部８ａｃの中空部内に内側筒部８ａｂが配置されると共に、これらの中心軸が一致させられることで外側筒部８ａｃおよび内側筒部８ａｂが同心円状に配置されるようにしている。外側筒部８ａｃの内径は、内側筒部８ａｂの外径よりも所定寸法大きく設定されており、外側筒部８ａｃと内側筒部８ａｂとの間に所定の隙間１６が形成されるようにしている。この隙間１６が断熱材７のパージガス導入通路７ｂと連通され、この隙間１６をパージガス導入経路の一部として、パージガス導入通路７ｂから導入されるパージガス１５を台座９の外周部に導くと共に、隙間１６の先端をガス噴出口としてパージガス１５を導入するようにしている。また、外側筒部８ａｃの内径は、断熱材７のパージガス導入通路７ｂの外周側の径と一致させられている。このため、隙間１６とパージガス導入通路７ｂとが同じ幅になっている。そして、このような隙間１６は内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間の全域に構成されることから、パージガス１５を導入するガス噴出口が台座９の外周を一周するリング状の形状となる。
【００２９】
一方、外周容器８ｂは、台座９の外周を囲むように配置されている。外周容器８ｂは、中空部を有する円筒形状とされており、外径は一定とされているが、内径は原料ガス３やパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくされている。このため、外周容器８ｂの内周面によってテーパ面が構成され、原料ガス３およびパージガス１５の流動経路の断面積が徐々に広がる構造となっている。また、外周容器８ｂのうち最も加熱容器８ａ側の端部では、内径が外側筒部８ａｃの内径と一致させられており、外径が外側筒部８ａｃの外径と一致させられている。このため、外周容器８ｂの内周面と外側筒部８ａｃの内周面とは段差なく連続的に繋がり、外周容器８ｂの外周面と外側筒部８ａｃの外周面も段差なく連続的に繋がった状態とされている。
【００３０】
台座９は、加熱容器８ａの中心軸と同軸的に配置された円盤状部材であり、加熱室側の一面を取付面として、種結晶５が下向きに取り付けられることで種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶を成長させる。台座９は、種結晶５の取付面と反対側の一面に後述するパイプ材１１ａが接続されることで、所望位置に支持されている。この台座９も、例えば黒鉛で構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。
【００３１】
外周断熱材１０は、坩堝８の外周面と真空容器６の内周面との間において、坩堝８の外周を囲むように配置されている。この外周断熱材１０により、坩堝８と真空容器６との間の断熱が成され、坩堝８の保温が行われている。
【００３２】
回転引上ガス導入機構１１は、パイプ材１１ａを介して台座９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の取付面と反対側の一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は、例えばＳＵＳや黒鉛によって構成されるが、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ようにすれば、熱エッチングを抑制することもできる。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単結晶の回転および引き上げが行え、ＳｉＣ単結晶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。
【００３３】
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８ａ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や外周容器８ｂ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単結晶の成長表面の温度分布をＳｉＣ単結晶の成長に適した温度に調整できる。
【００３４】
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単結晶の製造方法について説明する。
【００３５】
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８ａ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。
【００３６】
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８ａａを通じて原料ガス３を導入する。これにより、図１中の破線矢印で示したように、原料ガス３が流動し、種結晶５に供給されてＳｉＣ単結晶を成長させることができる。そして、原料ガス３のうちの未反応ガスについては、台座９の外周と坩堝８の内周面との間を排出経路として上方に流動させられ、流出口４を通じて排出させられる。
【００３７】
また、このとき同時に、パージガス導入口１４より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１５を導入している。このため、断熱材７のパージガス導入通路７ｂおよび内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間の隙間１６をパージガス導入経路として、図１中の実線矢印に示したように、パージガス１５が台座９の外周部に導入される。これにより、台座９の外周部において、原料ガス３のうちの未反応ガスがパージガス１５によって希釈され、台座９の外周面と坩堝８の内周面との間を排出経路として流出口４から排出される際に、排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００３８】
そして、本実施形態では、外周容器８ｂの内径が原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにしてあることから、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高まる。具体的には、外周容器８ｂの内周面の径を徐々に拡大しているため、原料ガス３とパージガス１５の流れの抵抗になり難いし、パージガス１５が引き付けられることで、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れ易くなる。このため、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００３９】
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、台座９の外周にパージガス１５が導入されるようにしている。そして、外周容器８ｂの内径が原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流側に進むに連れて徐々に大きくなるようにすることで、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高められるようにしている。これにより、効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、ＳｉＣ単結晶製造装置１をよりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能な構成にできる。
【００４０】
また、本実施形態では、隙間１６により構成するガス噴出口がリング状の形状となるようにしていることから、台座９の外周の全周からパージガス１５を導入することが可能となる。これにより、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となり、更に上記効果を得ることが可能となる。
【００４１】
（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実施形態に対して坩堝８の構造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、異なる部分についてのみ説明する。
【００４２】
図２は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態に対して、坩堝８の構造を変更している。具体的には外周容器８ｂの構成を変更しており、第１実施形態のように外周容器８ｂの内径を徐々に変化させるのではなく、外周容器８ｂの内周面に複数の穴８ｂａを形成すると共に外周容器８ｂの内部に複数の穴８ｂａが繋がる連通通路８ｂｂを形成した構造としている。
【００４３】
各穴８ｂａは、坩堝８の中心軸を中心とした周方向に沿って複数個が等間隔に配置されていると共に、坩堝８の中心軸方向にも複数個が等間隔に配置されている。各穴８ｂａは、原料ガス３およびパージガス１５の流動方向下流方向と径方向に延びるように、つまり外周容器８ｂの内周面から斜め上方に向けて延設されている。そして、各穴８ｂａは、外周容器８ｂの内部において連通通路８ｂｂと繋がっている。連通通路８ｂｂは、各穴８ｂａと対応する位置に形成されており、例えば坩堝８の中心軸に沿って複数本形成されている。
【００４４】
このように構成されたＳｉＣ単結晶製造装置１では、パージガス１５が内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間の隙間１６を通じて導入されると、外周容器８ｂｂの内周に沿ってパージガス１５が流動させられると共に、各穴８ｂａ内にも流動させられる。このため、パージガス１５が外周容器８ｂの内周面に沿って流れる効果が高まる。したがって、第１実施形態と同様、より効果的に排出経路にＳｉＣ多結晶が堆積することを抑制することが可能となる。
【００４５】
（他の実施形態）
上記各実施形態に示したＳｉＣ単結晶製造装置１の具体的な構造は、単なる一例であり、形状や材質などについて適宜変更することができる。
【００４６】
例えば、上記第１実施形態では、加熱容器８ａと外周容器８ｂとによって坩堝８を構成し、加熱容器８ａを原料ガス導入管８ａａと内側部８ａｂおよび外側筒部８ａｃを有した構成としたが、これらを一体構造としても良いし、これらの一部を一体構造としても良い。また、原料ガス導入管８ａａにフランジ部を設けた構造としたが、内側筒部８ａｂを中央が開口する有底筒状部材とすることで、原料ガス導入管８ａａを単に断熱材７の原料ガス導入経路７ｂの内壁を覆うための部材として用いても良い。この場合、原料ガス導入管８ａａを無くして、断熱材７の原料ガス導入経路７ｂの内周面を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構成としても良い。また、原料ガス導入管８ａａのフランジ部を中央部が開口するプレート状の部材として構成しても良い。なお、内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃを一体化する場合には、部分的に隙間１６に代えて内側筒部８ａｂと外側筒部８ａｃとの間を連結する部材が配置されるようにすればよい。
【００４７】
また、種結晶５や台座９が円盤形状である場合について説明したが、これらは必ずしも円盤形状である必要はなく、正方形などの他の形状であっても構わない。
【００４８】
また、第２実施形態のように、外周容器８ｂに対して複数の穴８ｂａや連通通路８ｂｂを備えた構造に対して、第１実施形態のように外周容器８ｂの内径がパージガス１５の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされる構造を組み合わせても良い。
【００４９】
また、上記各実施形態すべてについて、誘導加熱方式と直接加熱方式の双方に対して本発明が適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１ ＳｉＣ単結晶製造装置
３ 原料ガス
５ 種結晶
８ 坩堝
８ａ 加熱容器
８ａａ 原料ガス導入管
８ａｂ 内側筒部
８ａｃ 外側筒部
８ｂ 外周容器
８ｂａ 穴
８ｂｂ 連通通路
９ 台座
１２、１３ 第１、第２加熱装置
１５ パージガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素単結晶を成長させる円筒形状の坩堝（８）内に、炭化珪素単結晶基板からなる種結晶（５）が貼り付けられる台座（９）を配置すると共に、前記台座（９）に貼り付けた前記種結晶（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を成長させると共に、前記原料ガス（３）のうちの未反応ガスを前記坩堝（８）の内周面と前記台座（９）の外周面との間を排出経路として排出させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記坩堝（８）は、前記台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、前記台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、前記台座（９）と外周面と前記外周容器（８ｂ）の内周面との間を前記排出経路として前記パージガス（１５）と共に前記原料ガス（３）を排出させ、前記外周容器（８ｂ）の内径が前記パージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項２】
炭化珪素単結晶を成長させる円筒形状の坩堝（８）内に、炭化珪素単結晶基板からなる種結晶（５）が貼り付けられる台座（９）を配置すると共に、前記台座（９）に貼り付けた前記種結晶（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を成長させると共に、前記原料ガス（３）のうちの未反応ガスを前記坩堝（８）の内周面と前記台座（９）の外周面との間を排出経路として排出させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記坩堝（８）は、前記台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、前記台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、前記台座（９）と外周面と前記外周容器（８ｂ）の内周面との間を前記排出経路として前記パージガス（１５）と共に前記原料ガス（３）を排出させ、前記外周容器（８ｂ）の内周面には複数の穴（８ｂａ）が形成されており、前記外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流動する前記パージガス（１５）が前記複数の穴（８ｂａ）内にも流動させられることを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項３】
前記複数の穴（８ｂａ）は、前記外周容器（８ｂ）の内周面から斜め上方に向けて延設されていることを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項４】
前記外周容器（８ｂ）の内径が前記パージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴とする請求項２または３に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項５】
前記坩堝（８）は、前記外周容器（８ｂ）に繋がる加熱容器（８ａ）を有し、該加熱容器（８ａ）には、前記原料ガス（３）が導入される内側筒部（８ａｂ）と該内側筒部（８ａｂ）の外周に配置される外側筒部（８ａｃ）とが備えられ、前記内側筒部（８ａｂ）と前記外側筒部（８ａｃ）の間の隙間（１６）にて前記ガス噴出口が構成されることで、前記ガス噴出口が前記台座（９）の外周を一周するリング状の形状とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項６】
前記坩堝（８）の内周面が高融点金属炭化物に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５のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項１】
炭化珪素単結晶を成長させる円筒形状の坩堝（８）内に、炭化珪素単結晶基板からなる種結晶（５）が貼り付けられる台座（９）を配置すると共に、前記台座（９）に貼り付けた前記種結晶（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を成長させると共に、前記原料ガス（３）のうちの未反応ガスを前記坩堝（８）の内周面と前記台座（９）の外周面との間を排出経路として排出させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記坩堝（８）は、前記台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、前記台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、前記台座（９）と外周面と前記外周容器（８ｂ）の内周面との間を前記排出経路として前記パージガス（１５）と共に前記原料ガス（３）を排出させ、前記外周容器（８ｂ）の内径が前記パージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項２】
炭化珪素単結晶を成長させる円筒形状の坩堝（８）内に、炭化珪素単結晶基板からなる種結晶（５）が貼り付けられる台座（９）を配置すると共に、前記台座（９）に貼り付けた前記種結晶（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を成長させると共に、前記原料ガス（３）のうちの未反応ガスを前記坩堝（８）の内周面と前記台座（９）の外周面との間を排出経路として排出させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記坩堝（８）は、前記台座（９）の外周にパージガス（１５）を導入するガス噴出口（１６）を有すると共に、前記台座（９）の外周を囲むように配置された外周容器（８ｂ）を有し、前記台座（９）と外周面と前記外周容器（８ｂ）の内周面との間を前記排出経路として前記パージガス（１５）と共に前記原料ガス（３）を排出させ、前記外周容器（８ｂ）の内周面には複数の穴（８ｂａ）が形成されており、前記外周容器（８ｂ）の内周面に沿って流動する前記パージガス（１５）が前記複数の穴（８ｂａ）内にも流動させられることを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項３】
前記複数の穴（８ｂａ）は、前記外周容器（８ｂ）の内周面から斜め上方に向けて延設されていることを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項４】
前記外周容器（８ｂ）の内径が前記パージガス（１５）の流動方向下流側に向かうに連れて徐々に大きくされていることを特徴とする請求項２または３に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項５】
前記坩堝（８）は、前記外周容器（８ｂ）に繋がる加熱容器（８ａ）を有し、該加熱容器（８ａ）には、前記原料ガス（３）が導入される内側筒部（８ａｂ）と該内側筒部（８ａｂ）の外周に配置される外側筒部（８ａｃ）とが備えられ、前記内側筒部（８ａｂ）と前記外側筒部（８ａｃ）の間の隙間（１６）にて前記ガス噴出口が構成されることで、前記ガス噴出口が前記台座（９）の外周を一周するリング状の形状とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【請求項６】
前記坩堝（８）の内周面が高融点金属炭化物に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５のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−３５７２９（Ｐ２０１３−３５７２９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４７７５（Ｐ２０１１−１７４７７５）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]