JP2010189271A - Apparatus for producing silicon carbide single crystal - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for producing a silicon carbide single crystal enabling to inhibit abrupt pressure rise in the apparatus even when a cooling liquid in the apparatus leaks out by breakage of a cooling section. <P>SOLUTION: The apparatus comprises a crucible 30 in a vacuum container, wherein a seed crystal is arranged, a gas introducing pipe 50 to supply a mixed gas from a lower side to an inner space 31 of the crucible 30, and the cooling section 70 placed at a position free of interrupting a supply route of the mixed gas, being apart from the crucible 30. The crucible 30 has a through-hole 30a at the bottom, and the mixed gas is supplied via the through-hole 30a. The gas introducing pipe 50 is placed apart from the reactor 30. The cooling section 70 is placed on the side face of the gas introducing pipe 50 at the end toward the reactor 30, where at least a part of the section is arranged at a lower position than the reactor 30. The mechanical strength of the wall of the cooling section 70 in a portion other than opposing to an inner region of the reactor 30, is lower than that of an opposing portion. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガス導入管における反応容器側の端部近傍に冷却部を備えた炭化珪素単結晶の製造装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for producing a silicon carbide single crystal provided with a cooling portion in the vicinity of an end portion on a reaction vessel side in a gas introduction pipe.

炭化珪素単結晶は、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基板として期待されている。このような炭化珪素単結晶を得る方法として、例えば高温下でのCVDにより、炭化珪素をエピタキシャル成長させることで、炭化珪素単結晶を成長させる単結晶成長方法(所謂高温CVD法)が知られている(特許文献1参照)。   Since silicon carbide single crystal has characteristics of high breakdown voltage and high electron mobility, it is expected as a semiconductor substrate for power devices. As a method for obtaining such a silicon carbide single crystal, for example, a single crystal growth method (so-called high temperature CVD method) in which silicon carbide single crystal is grown by epitaxially growing silicon carbide by CVD at high temperature is known. (See Patent Document 1).

特許文献1に示される炭化珪素単結晶の製造装置では、供給手段(ガス導入管)から供給された混合ガスが、断熱材によって形成された通路を通ってサセプタ(反応容器)内に移動する構成となっている。したがって、断熱された通路からサセプタ内に移動すると、混合ガスが急激に加熱されるため、一般に品質の良い炭化珪素単結晶を得ることができない。   In the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1, the mixed gas supplied from the supply means (gas introduction pipe) moves into the susceptor (reaction vessel) through the passage formed by the heat insulating material. It has become. Therefore, when the gas is moved from the insulated passage into the susceptor, the mixed gas is rapidly heated, so that generally a high-quality silicon carbide single crystal cannot be obtained.

この対策として、通路内でも混合ガスの温度を高くして、サセプタ内にある程度高い温度となった混合ガスを供給することが考えられる。しかしながら、混合ガスの温度が500℃程度以上となると、Siが通路の壁面に堆積し、混合ガスがSiとCの反応温度に達すると、SiとCが反応して通路の壁面にSiCが堆積してしまう。そして、これらの堆積により、通路が詰まってしまう。   As a countermeasure, it is conceivable to raise the temperature of the mixed gas even in the passage and supply the mixed gas having a certain high temperature into the susceptor. However, when the temperature of the mixed gas reaches about 500 ° C. or more, Si deposits on the wall surface of the passage, and when the mixed gas reaches the reaction temperature of Si and C, Si and C react to deposit SiC on the wall surface of the passage. Resulting in. These passages clog the passage.

そこで、特許文献2に示される炭化珪素単結晶の製造装置では、混合ガスをるつぼ(反応容器)内に導入するための導入配管(ガス導入管)に、水で冷却する等の冷却機構(冷却部)などが設けられ、これにより、るつぼ側が高温になるような温度勾配が設けられる構成となっている。   Therefore, in the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 2, a cooling mechanism (cooling) such as cooling with water to an introduction pipe (gas introduction pipe) for introducing a mixed gas into a crucible (reaction vessel). Etc.), and thereby, a temperature gradient is provided so that the temperature of the crucible side becomes high.

特表平11−508531号公報Japanese National Patent Publication No. 11-508531 特開2002−154899号公報JP 2002-154899 A

特許文献2に示されるように、冷却部を有すると、ガス導入管を効率よく冷却することができる。しかしながら、冷却部を有する構成の場合、冷却部の破損により冷却水が漏れ出して反応容器内に入ると、冷却水の気化に伴って装置内の圧力が急激に上昇し、製造装置が破損する恐れがある。   As shown in Patent Document 2, when the cooling unit is provided, the gas introduction pipe can be efficiently cooled. However, in the case of a configuration having a cooling part, when cooling water leaks out due to breakage of the cooling part and enters the reaction vessel, the pressure in the apparatus rapidly rises with vaporization of the cooling water, and the manufacturing apparatus is damaged. There is a fear.

本発明は上記問題点に鑑み、冷却部が破損して冷却用の液体が漏れ出しても、装置内の急激な圧力上昇を抑制することのできる炭化珪素単結晶の製造装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus capable of suppressing a rapid pressure increase in the apparatus even when the cooling section is damaged and the cooling liquid leaks out. Objective.

上記目的を達成する為に、請求項1に記載の発明は、
真空容器と、
真空容器内に配置され、その内部に種結晶となる炭化珪素単結晶基板が配置された反応容器と、
真空容器の内外を連通し、真空容器の外部から反応容器内の炭化珪素単結晶基板に、Siを含有するガスとCを含有するガスとを含む混合ガスを下方から供給するためのガス導入管と、
ガス導入管からその上方に位置する炭化珪素単結晶基板への混合ガスの供給経路を妨げない位置に反応容器とは離れて配置され、その内部を流れる液体によって周辺の温度を低下させる冷却部と、を備える炭化珪素単結晶の製造装置であって、
反応容器には、その底部に該反応容器の内部領域と真空容器の内部領域における反応容器よりも下方の部分とを連通する貫通孔が設けられており、この貫通孔を介して、混合ガスが反応容器の内部領域に供給され、
ガス導入管は、反応容器とは離れて配置され、
冷却部は、ガス導入管の側面における反応容器側の端部に配置され、
冷却部における壁部の機械的強度は、反応容器の内部領域と対向する部位よりも対向部位を除く部位のほうが低くされていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A vacuum vessel;
A reaction vessel disposed in a vacuum vessel and having a silicon carbide single crystal substrate serving as a seed crystal disposed therein;
A gas introduction pipe for communicating a gas containing Si and a gas containing C from below from the outside of the vacuum vessel to the silicon carbide single crystal substrate in the reaction vessel. When,
A cooling unit that is disposed away from the reaction vessel at a position that does not interfere with the supply path of the mixed gas from the gas introduction pipe to the silicon carbide single crystal substrate located above, and that lowers the ambient temperature by the liquid flowing inside the reaction vessel; An apparatus for producing a silicon carbide single crystal comprising:
The reaction vessel is provided with a through hole at the bottom thereof for communicating the inner region of the reaction vessel with a portion below the reaction vessel in the inner region of the vacuum vessel, and the mixed gas is passed through the through hole. Supplied to the inner region of the reaction vessel,
The gas introduction pipe is arranged away from the reaction vessel,
The cooling unit is disposed at the end of the reaction vessel side on the side surface of the gas introduction pipe,
The mechanical strength of the wall portion in the cooling portion is characterized in that the portion excluding the facing portion is lower than the portion facing the internal region of the reaction vessel.

このように本発明によれば、冷却部の壁部の機械的強度に差をつけており、反応容器の内部領域との対向部位を除く部位の強度を低くしている。したがって、冷却部が万が一破損したとしても、反応容器の内部領域に液体が入り難いので、装置内の急激な圧力上昇を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, the mechanical strength of the wall portion of the cooling section is differentiated, and the strength of the portion excluding the portion facing the internal region of the reaction vessel is lowered. Therefore, even if the cooling unit is damaged, it is difficult for the liquid to enter the internal region of the reaction vessel, so that a rapid pressure increase in the apparatus can be suppressed.

例えば請求項2に記載のように、冷却部の壁部は、反応容器の内部領域と対向する部位よりも、対向部位を除く部位のほうが薄肉とされた構成としても良い。これによれば、反応容器との対向部位を除く部位の強度が低く、反応容器の内部領域に液体が入り難い構成となっている。   For example, as described in claim 2, the wall portion of the cooling portion may be configured such that the portion excluding the facing portion is thinner than the portion facing the internal region of the reaction vessel. According to this, the intensity | strength of the site | parts excluding the site | part facing a reaction container is low, and it has the structure which a liquid cannot enter easily into the internal area | region of a reaction container.

請求項1又は請求項2に記載の発明においては、請求項3に記載のように、真空容器の内外を連通し、冷却部に液体を供給する供給管と、液体を冷却部から真空容器の外へ排出する排出管と、供給管に設けられ、冷却部への液体の供給量を調整する液量調整手段と、真空容器内であって反応容器よりも下方に設けられ、冷却部からの液体の漏れを検出する漏れ検出手段と、漏れ検出手段によって液体の漏れが検出された際に、液体の供給を停止するように液量調整手段を制御する第1制御手段と、を備える構成としても良い。   In the first or second aspect of the invention, as described in the third aspect of the present invention, a supply pipe that communicates the inside and outside of the vacuum vessel and supplies the liquid to the cooling unit, and the liquid from the cooling unit to the vacuum vessel are provided. A discharge pipe for discharging to the outside, a liquid amount adjusting means for adjusting a supply amount of the liquid to the cooling unit, and a vacuum vessel provided below the reaction vessel and from the cooling unit. As a configuration comprising: a leak detecting means for detecting a liquid leak; and a first control means for controlling the liquid amount adjusting means to stop the supply of the liquid when the leak detecting means detects a liquid leak. Also good.

これによれば、冷却部が万が一破損したとしても、漏れ検出手段によって冷却部からの液体の漏れを検出し、第1制御手段により液量調整手段を制御して冷却部への液体の供給を停止することができる。これにより、冷却部から漏れ出る液量を低減することができる。したがって、装置内の急激な圧力上昇を抑制することができる。   According to this, even if the cooling unit is damaged, the leakage detection unit detects the leakage of the liquid from the cooling unit, and the first control unit controls the liquid amount adjustment unit to supply the liquid to the cooling unit. Can be stopped. Thereby, the liquid quantity which leaks from a cooling part can be reduced. Accordingly, it is possible to suppress a rapid pressure increase in the apparatus.

冷却部への液体の供給を停止し、排出管を介して冷却部から液体が排出された後に、排出管を介して真空容器内に空気が吸い込まれると、空気が高温下で混合ガスと反応し、発熱や体積膨張を生じて装置を破損することも考えられる。これに対し、請求項4に記載のように、排出管に逆止弁が設けられた構成とすると、排出管からの空気の吸い込みを防ぐことができる。   After the supply of liquid to the cooling unit is stopped and the liquid is discharged from the cooling unit through the discharge pipe, when air is sucked into the vacuum vessel through the discharge pipe, the air reacts with the mixed gas at a high temperature. However, it is conceivable that the apparatus is damaged due to heat generation or volume expansion. On the other hand, if it is set as the structure by which the non-return valve was provided in the discharge pipe as described in Claim 4, it can prevent inhalation of the air from a discharge pipe.

請求項3又は請求項4に記載の発明においては、請求項5に記載のように、反応容器の内部領域を加熱する加熱手段と、漏れ検出手段によって液体の漏れが検出された際に、加熱手段の出力が低下若しくは停止するように加熱手段を制御する第2制御手段と、を備える構成としても良い。   In the invention according to claim 3 or claim 4, as described in claim 5, heating is performed when a leakage of liquid is detected by the heating means for heating the inner region of the reaction vessel and the leak detection means. It is good also as a structure provided with the 2nd control means which controls a heating means so that the output of a means may fall or stop.

これによれば、冷却部が万が一破損したとしても、漏れ検出手段によって冷却部からの液体の漏れを検出し、第2制御手段により加熱手段の出力を低下若しくは停止することができる。これにより、漏れ出た液体の気化を抑制し、ひいては装置内の急激な圧力上昇を抑制することができる。   According to this, even if the cooling unit is damaged, the leakage detection unit can detect the leakage of the liquid from the cooling unit, and the second control unit can reduce or stop the output of the heating unit. Thereby, vaporization of the leaked liquid can be suppressed, and as a result, a rapid pressure increase in the apparatus can be suppressed.

請求項3又は請求項4に記載の発明においては、請求項6に記載のように、反応容器よりも上方に設けられ、真空容器の内外を連通する排気管と、排気管に設けられ、その開度によって真空容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、漏れ検出手段によって液体の漏れが検出された際に、圧力調整手段の開度が全開状態となるように圧力調整手段を制御する第3制御手段と、を備える構成としても良い。   In the invention according to claim 3 or claim 4, as described in claim 6, the exhaust pipe is provided above the reaction vessel and communicates with the inside and outside of the vacuum vessel, and the exhaust pipe is provided. A pressure adjusting means for adjusting the pressure in the vacuum vessel by the opening degree; and a pressure adjusting means for controlling the pressure adjusting means so that the opening degree of the pressure adjusting means is fully opened when a liquid leak is detected by the leak detecting means. It is good also as a structure provided with 3 control means.

これによれば、冷却部が万が一破損したとしても、漏れ検出手段によって冷却部からの液体の漏れを検出し、第3制御手段により圧力調整手段の開度を全開とすることができる。これにより、真空容器内の圧力を低下させ、ひいては装置内の急激な圧力上昇を抑制することができる。   According to this, even if the cooling unit is damaged, the leakage detection unit can detect the liquid leakage from the cooling unit, and the third control unit can fully open the opening of the pressure adjustment unit. Thereby, the pressure in a vacuum vessel can be reduced and by extension, the rapid pressure rise in an apparatus can be suppressed.

第1参考例に係る炭化珪素単結晶の製造装置の概略構成を示す模式的な図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal which concerns on a 1st reference example. 図1に示す製造装置のうち、遮蔽部及び冷却部の周辺を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the periphery of a shielding part and a cooling part among the manufacturing apparatuses shown in FIG. 図2のIII−III線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the III-III line of FIG. 冷却水の漏れが発生した際の被害を最小限に抑えるための制御フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control flow for suppressing the damage at the time of the leak of cooling water generating. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 第2参考例に係る炭化珪素単結晶の製造装置のうち、特徴部分である遮蔽部及び冷却部の周辺を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the periphery of the shielding part and cooling part which are the characteristic parts among the manufacturing apparatuses of the silicon carbide single crystal which concerns on a 2nd reference example. 本発明の実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置のうち、特徴部分である遮蔽部及び冷却部の周辺を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the periphery of the shielding part and cooling part which are the characteristic parts among the manufacturing apparatuses of the silicon carbide single crystal which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する前に、参考例について説明する。
(第1参考例)
図1は、第1参考例に係る炭化珪素単結晶の製造装置の概略構成を示す模式的な図である。図2は、図1に示す製造装置のうち、遮蔽部及び冷却部の周辺を示す拡大断面図である。図3は、図2のIII−III線に沿う断面図であり、比較として、遮蔽部を破線で示している。なお、以下においては、ルツボ30に形成された貫通孔の貫通方向を上下方向とし、該上下方向に垂直な方向を水平方向と示す。
Hereinafter, reference examples will be described before embodiments of the present invention are described with reference to the drawings.
(First Reference Example)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus according to a first reference example. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the shielding part and the cooling part in the manufacturing apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and the shielding portion is indicated by a broken line for comparison. In the following, the penetration direction of the through-hole formed in the crucible 30 is the vertical direction, and the direction perpendicular to the vertical direction is the horizontal direction.

図1に示すように、第1参考例に係る炭化珪素単結晶の製造装置1は、要部として、真空容器10、真空容器10内に配置された反応容器としてのルツボ30、ルツボ30に原料ガスを供給するためのガス導入管50、ガス導入管50を冷やして温度勾配を設けるための冷却部70、及び冷却部70から漏れでた冷却水を遮る遮蔽板90を備えている。   As shown in FIG. 1, the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus 1 according to the first reference example includes, as main parts, a vacuum vessel 10, a crucible 30 as a reaction vessel disposed in the vacuum vessel 10, and a raw material in the crucible 30. A gas introduction pipe 50 for supplying gas, a cooling section 70 for cooling the gas introduction pipe 50 to provide a temperature gradient, and a shielding plate 90 for blocking cooling water leaking from the cooling section 70 are provided.

筒形状の真空容器10(チャンバー)は、ルツボ30を入れる部位である下部容器11と、完成した炭化珪素(SiC)を取り出す部位である上部容器12とを有し、上部容器12と下部容器11とが組み付けられて構成されている。   The cylindrical vacuum container 10 (chamber) includes a lower container 11 that is a part into which the crucible 30 is put and an upper container 12 that is a part from which the completed silicon carbide (SiC) is taken out, and the upper container 12 and the lower container 11. And are assembled.

上部容器12は、例えばSUS(ステンレス)からなり、その側面には、結晶成長させたSiC単結晶を取り出すための試料取り出し口12aが設けられている。この上部容器12の上端の開口部は、例えばSUSからなる上部蓋材(フランジ)13により塞がれている。上部容器12における試料取り出し口12aを除く部位には、排気管14が接続されており、この排気管14には、圧力調整手段としての圧力調整弁15(アクチュエータ含む)を介して真空ポンプ(図示せず)が接続されている。この真空ポンプ及び圧力調整弁15により、真空容器10の中が圧力制御(真空排気)されるようになっている。   The upper container 12 is made of, for example, SUS (stainless steel), and a sample take-out port 12a for taking out the crystal-grown SiC single crystal is provided on the side surface. An opening at the upper end of the upper container 12 is closed by an upper lid member (flange) 13 made of, for example, SUS. An exhaust pipe 14 is connected to a portion of the upper container 12 excluding the sample outlet 12a. The exhaust pipe 14 is connected to a vacuum pump (including an actuator) via a pressure adjusting valve 15 (including an actuator) as pressure adjusting means. (Not shown) is connected. The inside of the vacuum vessel 10 is pressure controlled (evacuated) by the vacuum pump and the pressure adjusting valve 15.

下部容器11は、例えば石英からなり、下端の開口部が例えばSUSからなる下部蓋材(フランジ)16によって塞がれている。この下部容器11内にはルツボ30が配置されており、ルツボ30の周囲は断熱部材17により囲まれている。   The lower container 11 is made of, for example, quartz, and the opening at the lower end is closed by a lower lid member (flange) 16 made of, for example, SUS. A crucible 30 is disposed in the lower container 11, and the periphery of the crucible 30 is surrounded by a heat insulating member 17.

ルツボ30は、上方が開口された有底筒状となっており、その内部空間31には、ルツボ30の内壁とは離れて台座32が設置されており、台座32の下面には炭化珪素単結晶基板33が取り付けられている。そして、ルツボ30の内部空間31は、炭化珪素単結晶基板33が種結晶となり、SiC単結晶が成長するための成長領域(反応領域)となっている。なお、内部空間31は、特許請求の範囲に記載の内部領域に相当し、具体的には、ルツボ30の上端(開口部含む)、側部外面、及び底部外面(貫通孔30a含む)で囲まれた範囲内の空間を示している。したがって、内部空間31は真空容器10の内部空間にもなっている。   The crucible 30 has a bottomed cylindrical shape with an upper opening, and a pedestal 32 is installed in the inner space 31 away from the inner wall of the crucible 30, and a silicon carbide single unit is formed on the lower surface of the pedestal 32. A crystal substrate 33 is attached. Then, the internal space 31 of the crucible 30 is a growth region (reaction region) for growing the SiC single crystal by using the silicon carbide single crystal substrate 33 as a seed crystal. The internal space 31 corresponds to the internal region described in the claims, and is specifically surrounded by the upper end (including the opening), the side outer surface, and the bottom outer surface (including the through hole 30a) of the crucible 30. The space within the specified range is shown. Therefore, the internal space 31 is also an internal space of the vacuum vessel 10.

このように構成されるルツボ30の材料としては、高温(例えば、2400℃程度)に耐え得る高純度の黒鉛を用いることができる。このような高純度の黒鉛を用いることにより、加熱されたルツボ30から不純物が発生して結晶成長中に結晶内に不純物が取り込まれることを低減することができる。   As a material of the crucible 30 configured in this manner, high-purity graphite that can withstand high temperatures (for example, about 2400 ° C.) can be used. By using such high purity graphite, it is possible to reduce the generation of impurities from the heated crucible 30 and the incorporation of impurities into the crystal during crystal growth.

上記した台座32は、上下方向に延びるシャフト18の下端に固定されている。このシャフト18は図示しない回転・上下動機構に連結され、この機構によりシャフト18を回転および上下動できるようになっている。つまり、図1に示す状態からシャフト18の上動により、成長したSiCを試料取り出し室まで移動させることができるとともに、上動させた状態から炭化珪素単結晶基板33を下動させて、ルツボ30の内部空間31に移動させることができる。さらに、炭化珪素単結晶基板33がルツボ30の内部空間31に配置された状態で、成長時にシャフト18を回転させることにより炭化珪素単結晶基板33を回転させることができるようになっている。なお、シャフト18は管状になっており、ルツボ30に近い側が石英からなり、遠い側がSUSからなっている。   The pedestal 32 described above is fixed to the lower end of the shaft 18 extending in the vertical direction. The shaft 18 is connected to a rotation / vertical movement mechanism (not shown) so that the shaft 18 can be rotated and moved up and down by this mechanism. That is, the grown SiC can be moved to the sample take-out chamber by the upward movement of the shaft 18 from the state shown in FIG. 1, and the silicon carbide single crystal substrate 33 is moved downward from the upward movement state, and the crucible 30. It is possible to move to the internal space 31. Furthermore, the silicon carbide single crystal substrate 33 can be rotated by rotating the shaft 18 during growth in a state where the silicon carbide single crystal substrate 33 is disposed in the internal space 31 of the crucible 30. The shaft 18 is tubular, and the side close to the crucible 30 is made of quartz, and the far side is made of SUS.

また、ルツボ30の底部における周縁部に囲まれた中央部には貫通孔30aが設けられている。そして、この貫通孔30aを介して、ルツボ30の内部空間31が、真空容器10の内部空間であって、ルツボ30よりも下方の低温領域(例えば後述する下貯留部21)と連通されている。また、ルツボ30の下方に配置されたガス導入管50におけるルツボ側端部51から、ルツボ30の内部空間31に原料ガス(混合ガス)が供給されるようになっている。原料ガスとしては、具体的には、モノシラン(Siを含有するガス)、プロパン(Cを含有するガス)、及び水素、ヘリウム、アルゴンの少なくとも1つを、所定の割合で混合したものが使用される。   In addition, a through hole 30 a is provided in the center portion surrounded by the peripheral edge portion at the bottom of the crucible 30. The internal space 31 of the crucible 30 is an internal space of the vacuum vessel 10 and communicates with a low temperature region (for example, a lower storage portion 21 described later) below the crucible 30 through the through hole 30a. . Further, a raw material gas (mixed gas) is supplied to the internal space 31 of the crucible 30 from the crucible side end 51 of the gas introduction pipe 50 disposed below the crucible 30. Specifically, as the source gas, a mixture of monosilane (a gas containing Si), propane (a gas containing C), and at least one of hydrogen, helium, and argon at a predetermined ratio is used. The

ガス導入管50は、近傍に後述する冷却部70が配置されるため、ルツボ30と離反されて配置されている。このルツボ30の配置としては、ルツボ30の内部空間31(内部空間31に配置された炭化珪素単結晶基板33)に原料ガスを供給でき、後述する冷却部70から漏れ出た冷却水を、内部空間31よりも下方に落下させることができるものであれば特に限定されるものではない。この第1参考例では、図1及び図2に示すように、ルツボ30の底部よりも下方にルツボ側端部51が位置するように、SUSからなるガス導入管50が配置されている。すなわち、ガス導入管50(のルツボ側端部51)が、ルツボ30の内部空間31の外に配置されている。   The gas introduction pipe 50 is disposed away from the crucible 30 because a cooling unit 70 described later is disposed in the vicinity thereof. As the arrangement of the crucible 30, the raw material gas can be supplied to the internal space 31 (the silicon carbide single crystal substrate 33 disposed in the internal space 31) of the crucible 30, and the cooling water leaked from the cooling unit 70 described later There is no particular limitation as long as it can be dropped below the space 31. In the first reference example, as shown in FIGS. 1 and 2, the gas introduction pipe 50 made of SUS is arranged so that the crucible side end portion 51 is located below the bottom portion of the crucible 30. That is, the gas introduction pipe 50 (the crucible side end 51 thereof) is disposed outside the internal space 31 of the crucible 30.

真空容器10内であってガス導入管50の近傍には、ガス導入管50とルツボ30とで原料ガスの急激な温度変化を抑制し、且つ、Si,SiCの堆積によるガス導入管50の詰まりを抑制するために、ガス導入管50に所定の温度勾配を設けることを目的として、液体としての冷却水の流通によってその周囲の温度を低下させる冷却部70が配置されている。ガス導入管50は、ルツボ30に近い部位ほど高温となり、上記詰まりが生じる恐れがある。また、内部空間31の温度を高温に保ち、且つ、温度差によるルツボ30の破損を防ぐために、冷却部70は、ルツボ30とは離れて配置することが好ましい。そこで、第1参考例では、図2に示すように、断面略コの字状(鍋底状)のSUSからなる部材71の一端が、ルツボ30の下方に位置するガス導入管50の側面であってルツボ側の上端付近に接合され、他端が該接合部位よりも下方の部位に接合され、部材71とガス導入管50の側面とにより、冷却水が流通される貯留空間72を備えた冷却部70が構成されている。すなわち、部材71及びガス導入管50が、特許請求の範囲に記載の壁部に相当する。この冷却部70(貯留空間72)は、図3に示すように、ガス導入管50を取り囲むように環状に設けられており、図2に示すように、部材71の肉厚は、ルツボ30(内部空間31)と対向する上部71a、フランジ16と対向する下部71b、及び上部71aと下部71bを連結する側部71cでほぼ均一となっており、ガス導入管50の水平方向(径方向)の肉厚のほうが厚くなっている。そして、冷却部70(部材71)の下部71bを貫通して、真空容器10の外部から冷却部70(貯留空間72)に冷却水を供給するための供給配管73と、冷却部70(貯留空間72)から真空容器10の外部へ冷却水を排出するための排出配管74が、冷却水を流通可能に冷却部70(貯留空間72)と接続されている。これら供給配管73と排出配管74は、図3に示すように、ガス導入管50を間に挟んで対向配置されている。なお、図1に示すように、供給配管73には、真空容器10の外部において、冷却部70(貯留空間72)への冷却水の供給量を調整する液量調整手段としての供給調整弁75(アクチュエータ含む)が設けられている。また、排出配管74には、真空容器10の外部において、冷却水の排出方向とは逆向きの吸い込みを防止する逆止弁76が設けられている。   In the vacuum vessel 10 and in the vicinity of the gas introduction pipe 50, the gas introduction pipe 50 and the crucible 30 suppress the rapid temperature change of the source gas, and the gas introduction pipe 50 is clogged due to deposition of Si and SiC. In order to suppress this, for the purpose of providing a predetermined temperature gradient in the gas introduction pipe 50, a cooling unit 70 is disposed that lowers the ambient temperature by circulation of cooling water as a liquid. The portion closer to the crucible 30 of the gas introduction pipe 50 becomes higher in temperature, and there is a possibility that the clogging occurs. Further, in order to keep the temperature of the internal space 31 at a high temperature and prevent the crucible 30 from being damaged due to a temperature difference, it is preferable that the cooling unit 70 is arranged away from the crucible 30. Therefore, in the first reference example, as shown in FIG. 2, one end of the member 71 made of SUS having a substantially U-shaped cross section (pan bottom shape) is a side surface of the gas introduction pipe 50 positioned below the crucible 30. And a cooling space provided with a storage space 72 in which cooling water is circulated by the member 71 and the side surface of the gas introduction pipe 50. Part 70 is configured. That is, the member 71 and the gas introduction pipe 50 correspond to the wall portion described in the claims. As shown in FIG. 3, the cooling unit 70 (reservation space 72) is provided in an annular shape so as to surround the gas introduction pipe 50, and as shown in FIG. 2, the thickness of the member 71 is the crucible 30 ( The upper part 71a facing the internal space 31), the lower part 71b facing the flange 16, and the side part 71c connecting the upper part 71a and the lower part 71b are substantially uniform, and the horizontal direction (radial direction) of the gas introduction pipe 50 The wall thickness is thicker. And the supply piping 73 for supplying cooling water to the cooling unit 70 (storage space 72) from the outside of the vacuum vessel 10 through the lower part 71b of the cooling unit 70 (member 71), and the cooling unit 70 (storage space) 72) A discharge pipe 74 for discharging the cooling water from the vacuum vessel 10 to the outside of the vacuum vessel 10 is connected to the cooling unit 70 (storage space 72) so that the cooling water can flow. As shown in FIG. 3, the supply pipe 73 and the discharge pipe 74 are opposed to each other with the gas introduction pipe 50 interposed therebetween. As shown in FIG. 1, the supply piping 73 has a supply adjustment valve 75 as a liquid amount adjusting means for adjusting the supply amount of cooling water to the cooling unit 70 (storage space 72) outside the vacuum vessel 10. (Including actuators) are provided. In addition, the discharge pipe 74 is provided with a check valve 76 for preventing the suction of the direction opposite to the cooling water discharge direction outside the vacuum vessel 10.

また、ガス導入管50は、ルツボ側端部51から冷却部70の下端よりも下方の部位までの所定範囲の周囲が、図2に示すように、表面に高純度の黒鉛層34を有する断熱部材35によって囲まれている。すなわち、上記範囲においては、冷却部70が一体化されたガス導入管50と下部容器11との間に、断熱部材17及び表面に黒鉛層34を有する断熱部材35が配置されている。この黒鉛層34を含む断熱部材35は、その一端がルツボ30の底部(周縁部)に接続されており、ルツボ30の内部空間31と、真空容器10における断熱部材35よりも下方の内部空間(低温領域)との間に、狭領域(隙間)を構成している。これにより、ルツボ30側の熱が、断熱部材35よりも下方に逃げにくくなっている。また、冷却部70(部材71)が破損して冷却水が漏れ出た場合には、上記狭領域を介して、冷却水が真空容器10における断熱部材35よりも下方の内部空間へ落下するようになっている。   Further, the gas introduction pipe 50 is a heat insulating material having a high-purity graphite layer 34 on the surface around a predetermined range from the crucible side end 51 to a portion below the lower end of the cooling unit 70 as shown in FIG. It is surrounded by the member 35. That is, in the above range, the heat insulating member 17 and the heat insulating member 35 having the graphite layer 34 on the surface are disposed between the gas introduction pipe 50 and the lower container 11 in which the cooling unit 70 is integrated. One end of the heat insulating member 35 including the graphite layer 34 is connected to the bottom (peripheral portion) of the crucible 30, and the internal space 31 of the crucible 30 and the internal space below the heat insulating member 35 in the vacuum vessel 10 ( A narrow region (gap) is formed between the low-temperature region and the low-temperature region. As a result, the heat on the crucible 30 side is less likely to escape below the heat insulating member 35. Further, when the cooling unit 70 (member 71) is damaged and the cooling water leaks out, the cooling water falls into the internal space below the heat insulating member 35 in the vacuum vessel 10 through the narrow region. It has become.

また、冷却部70とルツボ30の内部空間31との間には、原料ガスの供給経路を妨げないように、冷却部70(部材71)が破損して冷却水が漏れ出た場合に、冷却水がルツボ30の内部空間31で飛散するのを遮る遮蔽板90が配置されている。この遮蔽板90が、特許請求の範囲に記載の遮蔽部に相当する。遮蔽板90の構成材料としては、熱伝導性に優れ、且つ、耐熱性を有する材料(例えばカーボン系材料やSiC,モリブデンなど)であれば採用することができる。好ましくは、ルツボ30よりも接触した冷却水が気化(蒸発)しにくい形態(例えばルツボ30よりも比熱の小さい材料を用いて形成されたものや、カーボン材質のかさ密度が1.0g/cm3以下の多孔体)とすると良い。第1参考例では、上記したように、冷却部70がガス導入管50とともにルツボ30よりも下方に配置されており、ルツボ30の底部に設けられた貫通孔30aの壁面に、カーボン系材料からなる円環状の遮蔽板90が固定されている。詳しくは、遮蔽板90の上下方向の肉厚がルツボ30の底部よりも薄肉とされ、図示しない螺子などの締結手段により、貫通孔壁面に対し、水平不方向に延びて固定されている。また、水平方向において、円環状の遮蔽板90の中心は、ガス導入管50の中心及び炭化珪素単結晶基板33の中心とほぼ一致しており、遮蔽板90の環状内周は、図3に示すようにガス導入管50よりも水平方向外側となっている。なお、原料ガスの供給経路とは、ガス導入管50のルツボ側端部51における開口部と炭化珪素単結晶基板33の水平方向における両端とを結んだ範囲(図2に示す破線間の範囲)である。   Further, between the cooling unit 70 and the internal space 31 of the crucible 30, cooling is performed when the cooling unit 70 (member 71) is damaged and cooling water leaks out so as not to disturb the source gas supply path. A shielding plate 90 that blocks water from scattering in the internal space 31 of the crucible 30 is disposed. The shielding plate 90 corresponds to the shielding portion described in the claims. As the constituent material of the shielding plate 90, any material having excellent thermal conductivity and heat resistance (for example, carbon-based material, SiC, molybdenum, etc.) can be employed. Preferably, the cooling water in contact with the crucible 30 is less likely to evaporate (evaporate) (for example, formed using a material having a specific heat smaller than that of the crucible 30, or the bulk density of the carbon material is 1.0 g / cm 3 or less. The porous body is preferable. In the first reference example, as described above, the cooling unit 70 is disposed below the crucible 30 together with the gas introduction pipe 50, and the carbon-based material is formed on the wall surface of the through hole 30 a provided at the bottom of the crucible 30. An annular shielding plate 90 is fixed. Specifically, the thickness of the shielding plate 90 in the vertical direction is thinner than the bottom of the crucible 30 and is fixed to the through-hole wall surface in a non-horizontal direction by fastening means such as screws (not shown). Further, in the horizontal direction, the center of the annular shielding plate 90 substantially coincides with the center of the gas introduction pipe 50 and the center of the silicon carbide single crystal substrate 33, and the annular inner periphery of the shielding plate 90 is shown in FIG. As shown, it is outside in the horizontal direction from the gas introduction pipe 50. The supply path of the source gas is a range connecting the opening in the crucible side end 51 of the gas introduction pipe 50 and both ends in the horizontal direction of the silicon carbide single crystal substrate 33 (range between broken lines shown in FIG. 2). It is.

また、真空容器10内におけるルツボ30よりも下方には、冷却部70(部材71)が破損して冷却水が漏れ出た場合に、冷却水の漏れを検出する漏れ検出手段としての機能を、後述するコントローラ26とともに果たす温度センサ19が配置されている。第1参考例では、熱伝対からなる温度センサ19が、冷却部70と黒鉛層34を有する断熱部材35との間の狭領域の直下であって、フランジ16と該フランジ16上に立設された例えばSUSからなる環状壁部20によって構成された下貯留部21のフランジ近傍に配置されている。   Further, below the crucible 30 in the vacuum vessel 10, a function as a leak detection means for detecting the leakage of the cooling water when the cooling unit 70 (member 71) is broken and the cooling water leaks, A temperature sensor 19 that is used together with a controller 26 to be described later is disposed. In the first reference example, the temperature sensor 19 made of a thermocouple is provided directly below a narrow region between the cooling unit 70 and the heat insulating member 35 having the graphite layer 34, and stands on the flange 16. For example, it is arrange | positioned in the flange vicinity of the lower storage part 21 comprised by the annular wall part 20 which consists of SUS.

また、真空容器10内におけるルツボ30よりも上方には、破損によって冷却部70(部材71)から漏れ出た冷却水の気化による急激な圧力変動を抑制するために、発生した蒸気を冷却してトラップするための冷却トラップ22と、水冷トラップ22によってトラップされた水を貯留する上貯留部23が設けられている。第1参考例では、上部容器12における下部容器11側の端部に所定深さの上貯留部23が設けられ、上貯留部23の直上に、水冷式の冷却トラップ22が設けられている。   In addition, the generated steam is cooled above the crucible 30 in the vacuum vessel 10 in order to suppress rapid pressure fluctuation due to vaporization of cooling water leaking from the cooling unit 70 (member 71) due to breakage. A cooling trap 22 for trapping and an upper storage part 23 for storing water trapped by the water-cooled trap 22 are provided. In the first reference example, an upper storage part 23 having a predetermined depth is provided at the end of the upper container 12 on the lower container 11 side, and a water-cooled cooling trap 22 is provided immediately above the upper storage part 23.

また、真空容器10の外周部には、炭化珪素単結晶基板33の配置高さとほぼ同じ高さの部位に、加熱手段としてのRFコイル24(高周波誘導コイル)が巻回され、概コイル24を通電することにより、成長時において炭化珪素単結晶基板33を加熱することができるようになっている。また、RFコイル24の下方には、加熱手段としてのRFコイル25(高周波誘導コイル)が巻回され、概コイル25を通電することにより、ルツボ30の下部領域及びガス導入管50の上部領域を加熱することができるようになっている。   In addition, an RF coil 24 (high-frequency induction coil) as a heating means is wound around the outer peripheral portion of the vacuum vessel 10 at a position substantially the same as the arrangement height of the silicon carbide single crystal substrate 33. By energizing, silicon carbide single crystal substrate 33 can be heated during growth. Further, an RF coil 25 (high frequency induction coil) as a heating means is wound below the RF coil 24, and the coil 25 is energized so that a lower region of the crucible 30 and an upper region of the gas introduction pipe 50 are formed. It can be heated.

さらに、第1参考例では、製造装置1が、上記した温度センサ19の検出信号に基づき、冷却部70からの冷却水の漏れの有無を判定する判定部と、該判定部の判定結果に基づいて、各種アクチュエータを制御する制御部との機能を備えたコントローラ26を有している。すなわち、温度センサ19とコントローラ26の判定部によって、漏れ検出手段が構成されている。また、コントローラ26は、圧力調整弁15の開度を調整する電磁弁などのアクチュエータ、RFコイル24,25の出力を調整する電磁弁などのアクチュエータ、及び供給調整弁75の開度を調整する電磁弁などのアクチュエータとそれぞれ電気的に接続されており、漏水の有無に基づいてこれら各アクチュエータを制御するようになっている。すなわち、コントローラ26の制御部が、特許請求の範囲に記載の第1制御手段、第2制御手段、第3制御手段を兼ねている。また、製造装置1は報知部27を有しており、コントローラ26からの漏れ検出信号を受けて、漏水を音声などによって報知することができるようになっている。   Furthermore, in the first reference example, the manufacturing apparatus 1 determines, based on the detection signal of the temperature sensor 19 described above, a determination unit that determines whether or not the cooling water leaks from the cooling unit 70, and a determination result of the determination unit. And a controller 26 having a function of a control unit for controlling various actuators. That is, the temperature sensor 19 and the determination unit of the controller 26 constitute a leak detection means. The controller 26 also includes an actuator such as an electromagnetic valve that adjusts the opening of the pressure adjustment valve 15, an actuator such as an electromagnetic valve that adjusts the outputs of the RF coils 24 and 25, and an electromagnetic that adjusts the opening of the supply adjustment valve 75. Each actuator is electrically connected to an actuator such as a valve, and each actuator is controlled based on the presence or absence of water leakage. That is, the controller of the controller 26 also serves as the first control means, the second control means, and the third control means described in the claims. Moreover, the manufacturing apparatus 1 has the alerting | reporting part 27, can receive the leak detection signal from the controller 26, and can alert | report a leak with an audio | voice etc. now.

次に、SiC単結晶の製造方法について説明する。先ず台座32の一面に種結晶となる炭化珪素単結晶基板33を取り付け、シャフト18を調整して、ルツボ30の内部空間31(成長室)の所定位置に炭化珪素単結晶基板33を配置する。次に、真空容器10の中を、排気管14を介して真空排気するとともに、RFコイル24,25に電力を投入してルツボ30などを誘導加熱する。これにより、ルツボ30の温度を高温(Siの溶融温度である1420℃以上、好ましくはSiCが昇華可能な2400℃前後)で安定させる。またArガスなどを導入して真空容器10内の圧力を所定圧力とする。この状態で、ガス導入管50から、上方に位置するルツボ30の内部空間31に原料ガスを導入すると、炭化珪素単結晶基板33から炭化珪素単結晶が成長する。これにより、炭化珪素単結晶を得ることができる。   Next, the manufacturing method of a SiC single crystal is demonstrated. First, a silicon carbide single crystal substrate 33 serving as a seed crystal is attached to one surface of the pedestal 32, and the shaft 18 is adjusted to place the silicon carbide single crystal substrate 33 at a predetermined position in the internal space 31 (growth chamber) of the crucible 30. Next, the inside of the vacuum vessel 10 is evacuated through the exhaust pipe 14, and power is supplied to the RF coils 24 and 25 to inductively heat the crucible 30 and the like. Thereby, the temperature of the crucible 30 is stabilized at a high temperature (1420 ° C. or higher, which is the melting temperature of Si, preferably around 2400 ° C. at which SiC can be sublimated). Ar gas or the like is introduced to set the pressure in the vacuum vessel 10 to a predetermined pressure. In this state, when the source gas is introduced from the gas introduction pipe 50 into the upper space 31 of the crucible 30 positioned above, a silicon carbide single crystal grows from the silicon carbide single crystal substrate 33. Thereby, a silicon carbide single crystal can be obtained.

次に、コントローラ26による制御の一例として、供給調整弁75の制御について図4を用いて説明する。図4は、冷却水の漏れが発生した際の被害を最小限に抑えるための制御フローの一例を示す図である。   Next, as an example of control by the controller 26, control of the supply adjustment valve 75 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a control flow for minimizing damage when leakage of cooling water occurs.

上記したようにSiC単結晶の製造を開始する(ガス導入管50から原料ガスをルツボ30の内部空間31に導入する)と、図4に示すように、温度センサ19のセンシングが開始され(ステップ10)、その検出信号が判定部を備えたコントローラ26に入力される。   As described above, when the production of the SiC single crystal is started (the raw material gas is introduced into the internal space 31 of the crucible 30 from the gas introduction pipe 50), sensing of the temperature sensor 19 is started as shown in FIG. 10) The detection signal is input to the controller 26 having a determination unit.

コントローラ26では、温度センサ19の検出信号の変化(例えば閾値との比較による)から、冷却部70で冷却水の漏れが生じているかいないか(冷却水の漏れ有無)を判定する(ステップ20)。ステップ20で、漏れなしと判定された場合には、ステップ10,20が繰り返し実行され、SiC単結晶の製造が続行される。   In the controller 26, it is determined from the change in the detection signal of the temperature sensor 19 (for example, by comparison with a threshold value) whether or not the cooling water is leaking in the cooling unit 70 (presence of leakage of cooling water) (step 20). . If it is determined in step 20 that there is no leakage, steps 10 and 20 are repeatedly executed, and the production of the SiC single crystal is continued.

ステップ20で漏れ有りと判定された場合には、制御部を備えたコントローラ26が、冷却水の供給配管73に設けられた供給調整弁75の開度を調整するアクチュエータに全閉信号を出力する。これにより、供給調整弁75が閉じられ(供給配管73が閉塞され)、冷却部70(貯留空間72)への冷却水供給が停止される(ステップ30)。   If it is determined in step 20 that there is a leak, the controller 26 having a control unit outputs a fully closed signal to an actuator that adjusts the opening degree of the supply adjustment valve 75 provided in the cooling water supply pipe 73. . As a result, the supply adjustment valve 75 is closed (the supply pipe 73 is closed), and the cooling water supply to the cooling unit 70 (the storage space 72) is stopped (step 30).

また、コントローラ26は、冷却水の漏れが生じたことを伝える信号を、ブザーやパトライトなどの報知部27に出力し、該信号を受けて報知部27は冷却水の漏れが生じたことを報知する(ステップ40)。そして、製造装置1に突発的な異常(冷却部70の破損)が生じたものとして、SiC単結晶の製造を中止する。   In addition, the controller 26 outputs a signal indicating that a coolant leak has occurred to a notification unit 27 such as a buzzer or a patrol light. Upon receiving the signal, the notification unit 27 reports that a coolant leak has occurred. (Step 40). Then, the production of the SiC single crystal is stopped on the assumption that a sudden abnormality (breakage of the cooling unit 70) has occurred in the production apparatus 1.

なお、図4では、一例として、冷却水の漏れ有無によって、供給調整弁75の開度を調整する例を示した。しかしながら、供給調整弁75だけでなく、圧力調整弁15の開度や、RFコイル24,25の出力についても、供給調整弁75の開度と同様に調整される。具体的には、ステップ20で漏れ有りと判定された場合には、制御部を備えたコントローラ26が、排気管14に設けられた圧力調整弁15の開度が全開状態となるように(真空容器10内の気体を外部に排出するように)アクチュエータに信号を出力する。また、RFコイル24,25の出力が低下若しくは出力停止(加熱停止)となるように、アクチュエータに信号を出力する。   In addition, in FIG. 4, the example which adjusts the opening degree of the supply adjustment valve 75 by the presence or absence of the leakage of cooling water was shown as an example. However, not only the supply adjustment valve 75 but also the opening of the pressure adjustment valve 15 and the outputs of the RF coils 24 and 25 are adjusted in the same manner as the opening of the supply adjustment valve 75. Specifically, when it is determined in step 20 that there is a leak, the controller 26 provided with the control unit causes the opening of the pressure adjustment valve 15 provided in the exhaust pipe 14 to be fully opened (vacuum). A signal is output to the actuator (so that the gas in the container 10 is discharged to the outside). Further, a signal is output to the actuator so that the outputs of the RF coils 24 and 25 are reduced or the output is stopped (heating stop).

次に、上記した炭化珪素単結晶の製造装置1の特徴部分の効果について説明する。まず、この製造装置1では、ルツボ30の下方に配置されたガス導入管50のルツボ側端部51の近傍に水冷式の冷却部70が配置されている。そして、ルツボ30の底部に設けられた貫通孔30aの壁面に対し、水平方向に延びる遮蔽板90が、炭化珪素単結晶基板33への原料ガスの供給を妨げないように設けられている。したがって、ガス導入管50を冷却する冷却部70(部材71)が万が一破損し、漏れ出た冷却水が冷却部70より上方に飛散しても、図2に破線矢印で示すように、飛散した冷却水がルツボ30よりも温度の低い遮蔽板90によって反射される。そして、冷却部70と黒鉛層34を含む断熱部材35との間の狭領域を介して、真空容器10内であってルツボ30よりも下方の低温領域である下貯留部21に落下される。このように、第1参考例によれば、冷却部70から該冷却部70よりも上方に位置する高温領域であるルツボ30の内部空間31への冷却水の飛散を抑制することができる。したがって、冷却水がルツボ30の内部空間31で飛散するのを抑制し、ひいては、冷却水の気化(蒸発)による真空容器10内での急激な圧力上昇を抑制することができる。   Next, the effect of the characteristic part of the above-described silicon carbide single crystal manufacturing apparatus 1 will be described. First, in the manufacturing apparatus 1, a water-cooled cooling unit 70 is disposed in the vicinity of the crucible side end portion 51 of the gas introduction pipe 50 disposed below the crucible 30. A shielding plate 90 extending in the horizontal direction is provided on the wall surface of the through hole 30 a provided at the bottom of the crucible 30 so as not to prevent the supply of the source gas to the silicon carbide single crystal substrate 33. Therefore, even if the cooling part 70 (member 71) for cooling the gas introduction pipe 50 is broken and the leaked cooling water is scattered above the cooling part 70, it is scattered as shown by broken line arrows in FIG. The cooling water is reflected by the shielding plate 90 having a temperature lower than that of the crucible 30. And it falls in the lower storage part 21 which is the low temperature area | region inside the vacuum vessel 10 and below the crucible 30 through the narrow area | region between the cooling part 70 and the heat insulation member 35 containing the graphite layer 34. FIG. Thus, according to the first reference example, scattering of the cooling water from the cooling unit 70 to the internal space 31 of the crucible 30 that is a high-temperature region located above the cooling unit 70 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the cooling water from being scattered in the internal space 31 of the crucible 30 and to suppress a rapid pressure increase in the vacuum vessel 10 due to vaporization (evaporation) of the cooling water.

また、環状の遮蔽板90は、冷却部70の上方に配置されながらも、原料ガスの供給を妨げないように、ガス導入管50のルツボ側端部51よりも大きい内周開口部を有している。したがって、ガス導入管50からルツボ30の内部空間31に位置する炭化珪素単結晶基板33へ、原料ガスを供給することができる。   The annular shielding plate 90 has an inner peripheral opening larger than the crucible side end 51 of the gas introduction pipe 50 so as not to hinder the supply of the source gas while being disposed above the cooling unit 70. ing. Therefore, the source gas can be supplied from the gas introduction pipe 50 to the silicon carbide single crystal substrate 33 located in the internal space 31 of the crucible 30.

また、第1参考例では、ガス導入管50及び冷却部70が、ルツボ30よりも下方に配置されており、これにより、冷却部70とルツボ30の内部空間31との対向面積(ガス供給経路は除く)が小さなっている。したがって、冷却部70の上方のみに遮蔽板90を設けても、内部空間31への冷却水の飛散を抑制することができる。すなわち、遮蔽板90(遮蔽部)の設置範囲を小さくしたり、遮蔽板90の構成を簡素化することができる。   Further, in the first reference example, the gas introduction pipe 50 and the cooling unit 70 are disposed below the crucible 30, whereby the opposing area (gas supply path) between the cooling unit 70 and the internal space 31 of the crucible 30. Is small). Therefore, even if the shielding plate 90 is provided only above the cooling unit 70, the scattering of the cooling water into the internal space 31 can be suppressed. That is, the installation range of the shielding plate 90 (shielding portion) can be reduced, and the configuration of the shielding plate 90 can be simplified.

また、第1参考例では、冷却部70が万が一破損したとしても、温度センサ19及びコントローラ26により、冷却水の漏れを検出することができる。そして、冷却水の漏れを検出した場合には、コントローラ26により、供給配管73に設けられた供給調整弁75のアクチュエータの動作を制御して、冷却部70への冷却水の供給を停止させることができる。これにより、冷却部70から漏れ出る冷却水の液量(すなわち、気化される冷却水量)を低減することができる。そして、真空容器10内での更なる圧力上昇を抑制することができる。   In the first reference example, even if the cooling unit 70 is damaged, the temperature sensor 19 and the controller 26 can detect the leakage of the cooling water. When the leakage of the cooling water is detected, the controller 26 controls the operation of the actuator of the supply adjustment valve 75 provided in the supply pipe 73 to stop the supply of the cooling water to the cooling unit 70. Can do. Thereby, the liquid quantity (namely, the amount of cooling water vaporized) which leaks from the cooling unit 70 can be reduced. And the further pressure rise in the vacuum vessel 10 can be suppressed.

また、冷却水の漏れを検出した場合には、コントローラ26により、RFコイル24,25の出力を調整するアクチュエータの動作を制御して、RFコイル24,25の出力を低下若しくは出力停止(加熱停止)させることができる。これによっても、漏れ出た冷却水の気化(蒸発)を抑制し、真空容器10内の急激な圧力上昇を抑制することができる。   In addition, when the leakage of the cooling water is detected, the controller 26 controls the operation of the actuator that adjusts the output of the RF coils 24 and 25 to reduce the output of the RF coils 24 and 25 or stop the output (stop heating). ). Also by this, vaporization (evaporation) of the leaked cooling water can be suppressed, and a sudden pressure increase in the vacuum vessel 10 can be suppressed.

また、冷却水の漏れを検出した場合には、コントローラ26により、排気管14に設けられた圧力調整弁15のアクチュエータの動作を制御して、真空容器10内の気体を外部に排出させることができる。これにより、真空容器10内の圧力を低下させ、ひいては急激な圧力上昇を抑制することができる。   Further, when the leakage of the cooling water is detected, the controller 26 controls the operation of the actuator of the pressure adjustment valve 15 provided in the exhaust pipe 14 to discharge the gas in the vacuum vessel 10 to the outside. it can. Thereby, the pressure in the vacuum vessel 10 can be reduced, and as a result, a sudden pressure increase can be suppressed.

また、第1参考例では、冷却部70に接続された排出配管74における真空容器10の外部の部位に、逆止弁76が設けられている。したがって、排出配管74により、冷却水を冷却部70の貯留空間72から真空容器10の外部へ排出するとともに、排出配管74側からの流体の吸い込みを抑制することができる。すなわち、上記したように供給調整弁75が全閉とされることで冷却部70への冷却水の供給が停止され、冷却部70の貯留空間72が空の状態となっても、排出配管74を介して冷却部70の貯留空間72に流体(例えば空気)が吸い込まれることがない。これにより、吸い込まれた空気が冷却部70から漏れ、ルツボ30の内部空間31で原料ガスと反応し、発熱や体積膨張を生じて製造装置1が破損されることを回避することができる。   In the first reference example, a check valve 76 is provided at a portion outside the vacuum vessel 10 in the discharge pipe 74 connected to the cooling unit 70. Therefore, the discharge pipe 74 can discharge the cooling water from the storage space 72 of the cooling unit 70 to the outside of the vacuum vessel 10 and can suppress the suction of fluid from the discharge pipe 74 side. That is, as described above, even if the supply adjustment valve 75 is fully closed, the supply of the cooling water to the cooling unit 70 is stopped and the storage space 72 of the cooling unit 70 is empty. The fluid (for example, air) is not sucked into the storage space 72 of the cooling unit 70 via the air. Thereby, the sucked air leaks from the cooling unit 70 and reacts with the raw material gas in the internal space 31 of the crucible 30, thereby preventing the production apparatus 1 from being damaged due to heat generation or volume expansion.

また、第1参考例では、ルツボ30の上方であって、排気管14までの間に、冷却トラップ22及び上貯留部23が設けられている。したがって、冷却部70が万が一破損したとしても、ルツボ30の内部空間31で気化した蒸気を冷却トラップ22で水に戻し、上貯留部23に貯めることができる。これによっても、冷却水の気化による急激な圧力変動を抑制することができる。   In the first reference example, the cooling trap 22 and the upper storage part 23 are provided above the crucible 30 and up to the exhaust pipe 14. Therefore, even if the cooling unit 70 is damaged, the vapor evaporated in the internal space 31 of the crucible 30 can be returned to water by the cooling trap 22 and stored in the upper storage unit 23. Also by this, it is possible to suppress sudden pressure fluctuation due to vaporization of the cooling water.

なお、第1参考例では、ガス導入管50及び冷却部70が、ルツボ30よりも下方に配置された構成において、遮蔽板90がルツボ30の底部に固定される例を示した。しかしながら、遮蔽板90の配置は、上記例に限定されるものではない。例えば、ガス導入管50や冷却部70に遮蔽板90が固定された構成としても良い。例えば図5に示す例では、断面逆L字状の遮蔽板90が黒鉛などの多孔体を用いて形成され、上部71aと対向するL字状の短手部位90aが、ガス導入管50のルツボ側端部51及び上部71aの一部に接触し、長手部位90bが側部71cの一部に接触した状態で、螺子締結などによって固定されている。また、短手部位90aの開口部位が、ガス導入管50の開口と略一致されており、長手部位90bの下端が、下部71bよりも下方の位置となっている。このような構成とすると、冷却部70から漏れ出た冷却水が、多孔体からなる遮蔽板90にしみこみ、その後に下方側に落ちることとなる。したがって、遮蔽板90に当たって反射することによる冷却水の飛散を抑制することもできる。なお、冷却水が遮蔽板90にしみこむので、冷却部70と遮蔽板90との間に隙間を設けなくとも、冷却水を下方に逃がすことができる。また、冷却部70の下方側(下部71b)側のみが、漏れ出た冷却水の逃げ方向となっているので、ルツボ30の内部空間31への冷却水の飛散を効果的に抑制することができる。さらには、多孔体からなる遮蔽板90が断熱性を有するので、冷却部70(部材71)の熱ダメージを低減することもできる。図5は、変形例を示す断面図であり、図2に対応している。   In the first reference example, the shielding plate 90 is fixed to the bottom of the crucible 30 in the configuration in which the gas introduction pipe 50 and the cooling unit 70 are disposed below the crucible 30. However, the arrangement of the shielding plate 90 is not limited to the above example. For example, the shielding plate 90 may be fixed to the gas introduction pipe 50 or the cooling unit 70. For example, in the example shown in FIG. 5, the shielding plate 90 having an inverted L-shaped cross section is formed using a porous body such as graphite, and the L-shaped short portion 90 a facing the upper portion 71 a is the crucible of the gas introduction pipe 50. The side end 51 and a part of the upper part 71a are contacted, and the longitudinal part 90b is fixed to the part of the side part 71c by screw fastening or the like. Moreover, the opening part of the short part 90a is substantially coincident with the opening of the gas introduction pipe 50, and the lower end of the long part 90b is located below the lower part 71b. With such a configuration, the cooling water leaked from the cooling unit 70 soaks into the shielding plate 90 made of a porous body and then falls downward. Therefore, scattering of the cooling water caused by hitting and reflecting the shielding plate 90 can be suppressed. Since the cooling water soaks into the shielding plate 90, the cooling water can escape downward without providing a gap between the cooling unit 70 and the shielding plate 90. Moreover, since only the downward side (lower part 71b) side of the cooling unit 70 is in the escape direction of the leaked cooling water, it is possible to effectively suppress the scattering of the cooling water to the internal space 31 of the crucible 30. it can. Furthermore, since the shielding plate 90 made of a porous material has a heat insulating property, thermal damage to the cooling unit 70 (member 71) can be reduced. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification, and corresponds to FIG.

なお、図5に示す例では、多孔体からなる遮蔽板90が冷却部70に接触固定される例を示したが、冷却水が遮蔽板90にしみこまない材料(冷却水を反射する材料)を用いて形成されている場合には、側部71cと長手部位90bとを接触させずに、上部71a側で漏れ出た冷却水を下方に逃がすための空隙を有する構成(後述する図6参照)とすることが好ましい。   In the example shown in FIG. 5, an example in which the shielding plate 90 made of a porous body is fixed in contact with the cooling unit 70 is shown. However, a material that does not soak cooling water into the shielding plate 90 (a material that reflects cooling water) is used. In the case where it is used, the side portion 71c and the longitudinal portion 90b are not brought into contact with each other, but have a gap for allowing cooling water leaked on the upper portion 71a side to escape downward (see FIG. 6 described later). It is preferable that

また、図5に示す例では、多孔体からなる遮蔽板90が、断面逆L字状とされる例を示したが、多孔体からなる遮蔽板90の形状は、図5に示す例に限定されるものではない。例えば、図2に示した平板状の遮蔽板90に対して多孔体を用いても良い。   In the example shown in FIG. 5, the example in which the shielding plate 90 made of a porous body has an inverted L-shaped cross section is shown. However, the shape of the shielding plate 90 made of a porous body is limited to the example shown in FIG. 5. Is not to be done. For example, a porous body may be used for the flat shielding plate 90 shown in FIG.

また、第1参考例では、温度センサ19及びコントローラ26により、冷却部70からの冷却水の漏れを検出し、冷却水の漏れが検出された場合に、冷却部70への冷却水の供給を停止、真空容器10内の気体を排出、RFコイル24,25の出力を停止させる例を示した。しかしながら、製造装置1は、少なくとも遮蔽部(遮蔽板90)を有していれば良い。また、上記した3つの制御のうち、いずれか1つのみを実施しても良いし、2つのみを実施しても良い。   In the first reference example, the temperature sensor 19 and the controller 26 detect the leakage of the cooling water from the cooling unit 70, and supply the cooling water to the cooling unit 70 when the leakage of the cooling water is detected. An example is shown in which the gas in the vacuum vessel 10 is stopped, the output of the RF coils 24 and 25 is stopped. However, the manufacturing apparatus 1 should just have a shielding part (shielding plate 90) at least. Further, only one of the above three controls may be performed, or only two may be performed.

また、第1参考例では、冷却部70がガス導入管50と一体的に設けられる例を示した。このような構成とすると、ガス導入管50を効率よく冷やし、所定の温度勾配を設けることができる。   In the first reference example, the cooling unit 70 is provided integrally with the gas introduction pipe 50. With such a configuration, the gas introduction pipe 50 can be efficiently cooled and a predetermined temperature gradient can be provided.

(第2参考例)
次に、第2参考例を、図6に基づいて説明する。図6は、第2参考例に係る炭化珪素単結晶の製造装置のうち、特徴部分である遮蔽部及び冷却部の周辺を示す拡大断面図である。図6は、第1参考例で示した図2に対応している。
(Second reference example)
Next, a second reference example will be described based on FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the shielding part and the cooling part, which are characteristic parts, in the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus according to the second reference example. FIG. 6 corresponds to FIG. 2 shown in the first reference example.

第2参考例に係る炭化珪素単結晶の製造装置は、第1参考例によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1参考例に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus according to the second reference example is often in common with that according to the first reference example, detailed description of the common parts will be omitted, and different parts will be described mainly. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in the 1st reference example.

第1参考例においては、冷却部70が、ルツボ30よりも下方に配置される例を示した。これに対し、第2参考例では、冷却部70の一部が、ルツボ30の内部空間31に配置される(ルツボ30の底部外面よりも上方に位置される)点を特徴とする。なお、以下に示す例(図6参照)では、遮蔽板90の形状、ガス導入管50、冷却部70、遮蔽板90の配置以外の構成が、第1参考例に示した構成(図1〜図3参照)と同じとなっている。   In the first reference example, an example in which the cooling unit 70 is disposed below the crucible 30 is shown. In contrast, the second reference example is characterized in that a part of the cooling unit 70 is disposed in the internal space 31 of the crucible 30 (positioned above the outer surface of the bottom of the crucible 30). In the example shown below (see FIG. 6), the configuration other than the shape of the shielding plate 90, the arrangement of the gas introduction pipe 50, the cooling unit 70, and the shielding plate 90 is the configuration shown in the first reference example (FIGS. 1 to 1). (See FIG. 3).

図6に示す例では、ガス導入管50におけるルツボ側端部51から所定範囲が、貫通孔30aを介して、ルツボ30の内部空間31に配置されている。また、第1参考例同様に、ガス導入管50と一体とされた冷却部70も、貫通孔30aを介して、側部71cの一部までがルツボ30の内部空間31に配置されている。そして、ルツボ30とガス導入管50及び冷却部70との間には、内部空間31と真空容器10の内部空間におけるルツボ30よりも下方の低温部分とを連通させるための隙間が設けられている。   In the example shown in FIG. 6, a predetermined range from the crucible side end portion 51 of the gas introduction pipe 50 is disposed in the internal space 31 of the crucible 30 through the through hole 30a. Similarly to the first reference example, the cooling unit 70 integrated with the gas introduction pipe 50 is also arranged in the internal space 31 of the crucible 30 up to a part of the side part 71c through the through hole 30a. A gap is provided between the crucible 30, the gas introduction pipe 50, and the cooling unit 70 for communicating the internal space 31 with a low-temperature portion below the crucible 30 in the internal space of the vacuum vessel 10. .

また、遮蔽板90は、図5に示した構成と同じく断面逆L字状となっており、L字状の短手部位90aが、上部71a全体と対向するように、水平方向において、ガス導入管50のルツボ側端部51から冷却部70よりも外側まで延びている。また、長手部位90bが、側部71c全体と対向するように、上下方向において、冷却部70よりも上方から下方まで延びている。したがって、遮蔽板90における短手部位90a全体と、長手部位90bにおける一部が、ルツボ30の内部空間31に配置されている。そして、L字状の短手部位90aが、ガス導入管50のルツボ側端部51及び上部71aの一部に接触した状態で螺子締結などによって固定されている。また、遮蔽板90は、冷却水を反射する材料を用いて形成されており、上部71aの一部と短手部位90aの間、及び、側部71cと長手部位90bとの間には隙間が設けられ、該隙間が、冷却水を下方に逃がすための通路となっている。   Further, the shielding plate 90 has an inverted L-shaped cross section similar to the configuration shown in FIG. 5, and the gas introduction is performed in the horizontal direction so that the L-shaped short portion 90a faces the entire upper portion 71a. The tube 50 extends from the crucible side end 51 to the outside of the cooling unit 70. In addition, the longitudinal portion 90b extends from above to below the cooling unit 70 in the vertical direction so as to face the entire side portion 71c. Therefore, the entire short part 90 a and a part of the long part 90 b in the shielding plate 90 are arranged in the internal space 31 of the crucible 30. And the L-shaped short part 90a is being fixed by screw fastening etc. in the state which contacted the crucible side edge part 51 of the gas introduction pipe | tube 50, and a part of upper part 71a. The shielding plate 90 is formed using a material that reflects cooling water, and there is a gap between a part of the upper portion 71a and the short portion 90a and between the side portion 71c and the long portion 90b. The gap is provided as a passage for allowing the cooling water to escape downward.

このように第2参考例に係る炭化珪素単結晶の製造装置1によれば、冷却部70の一部が、ルツボ30の内部空間31に配置される構成でありながら、遮蔽板90によって、冷却水がルツボ30の内部空間31で飛散するのを遮ることができる。そして、真空容器10の内部空間におけるルツボ30(内部空間31)よりも下方の低温領域(下貯留部21)に、漏れ出た冷却水を落下させることができる。したがって、冷却水の気化(蒸発)による真空容器10内での急激な圧力上昇を抑制することができる。   As described above, according to the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus 1 according to the second reference example, a part of the cooling unit 70 is arranged in the internal space 31 of the crucible 30 and is cooled by the shielding plate 90. It is possible to block water from scattering in the internal space 31 of the crucible 30. And the leaked cooling water can be dropped to the low temperature area | region (lower storage part 21) below the crucible 30 (internal space 31) in the internal space of the vacuum vessel 10. FIG. Therefore, a rapid pressure increase in the vacuum vessel 10 due to vaporization (evaporation) of the cooling water can be suppressed.

なお、第2参考例においても、冷却部70における少なくとも内部空間31との対向部位に対して、遮蔽板90が配置されれば良い。この考え方は第1参考例と同じである。したがって、側部71cに対向する長手部位90bの下端が、上下方向において、ルツボ30の底部外面と一致する位置か、それよりも下方に位置すればよい。それ以外の点については、第1参考例に示した構成(変形例含む)を適用することができる。   In the second reference example, it is only necessary that the shielding plate 90 is disposed at least at a portion facing the internal space 31 in the cooling unit 70. This way of thinking is the same as the first reference example. Therefore, the lower end of the longitudinal portion 90b facing the side portion 71c only needs to be positioned at a position that coincides with the lower outer surface of the crucible 30 in the vertical direction or below it. For the other points, the configuration (including the modification) shown in the first reference example can be applied.

(本実施形態)
次に、本発明の実施形態を、図7に基づいて説明する。図7は、本発明の実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置のうち、特徴部分である遮蔽部及び冷却部の周辺を示す拡大断面図である。図7は、第1参考例に示した図2に対応している。
(This embodiment)
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the shielding part and the cooling part, which are characteristic parts, in the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 corresponds to FIG. 2 shown in the first reference example.

本発明の実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置は、上述した各参考例と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上述した参考例に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention is often in common with each of the reference examples described above, a detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be mainly described. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown to the reference example mentioned above.

上述した参考例においては、遮蔽板90を設けることで、冷却部70から漏れ出た冷却水を遮蔽板90で遮り、ルツボ30の内部空間31で冷却水が飛散するのを抑制する例を示した。これに対し、本実施形態においては、万が一冷却部70が破損しても、冷却水の漏れ出る方向がルツボ30の内部空間31側とは異なる方向となるように、冷却部70を構成する壁部としての部材71に、部分的な機械的強度差を設けた点を特徴とする。なお、以下に示す例(図7参照)では、遮蔽板90を有しておらず、冷却部70を構成する部材71の肉厚が部分的に異なる点以外は、第1参考例(図1〜図3参照)と同じ構成となっている。   In the reference example described above, an example is shown in which the shielding plate 90 is provided so that the cooling water leaked from the cooling unit 70 is blocked by the shielding plate 90 and the cooling water is prevented from scattering in the internal space 31 of the crucible 30. It was. On the other hand, in this embodiment, even if the cooling unit 70 is damaged, the wall constituting the cooling unit 70 is configured such that the direction in which the cooling water leaks is different from the direction of the internal space 31 of the crucible 30. It is characterized in that a partial mechanical strength difference is provided in the member 71 as a part. In the example shown below (see FIG. 7), the first reference example (FIG. 1) is provided except that the shielding plate 90 is not provided and the thickness of the member 71 constituting the cooling unit 70 is partially different. (See FIG. 3).

図7に示す例では、ガス導入管50及び冷却部70が、ルツボ30よりも下方に配置されている。また、第1参考例同様、断面略コの字状のSUSからなる部材71の一端が、ガス導入管50の側面であって上端付近に接合され、他端が該接合部よりも下方の部位に接合され、部材71とガス導入管50の側面とにより、冷却水が流通される貯留空間72を備えた冷却部70となっている。この冷却部70(貯留空間72)は、ガス導入管50を取り囲むように環状に設けられている。そして、冷却部70(部材71)の下部71bを貫通して、真空容器10の外部から冷却部70(貯留空間72)に冷却水を供給するための供給配管73と、冷却部70(貯留空間72)から真空容器10の外部へ冷却水を排出するための排出配管74が、冷却水を流通可能に冷却部70(貯留空間72)と接続されている。   In the example illustrated in FIG. 7, the gas introduction pipe 50 and the cooling unit 70 are disposed below the crucible 30. Similarly to the first reference example, one end of the member 71 made of SUS having a substantially U-shaped cross section is joined to the side surface of the gas introduction pipe 50 near the upper end, and the other end is a part below the joined portion. The cooling unit 70 is provided with a storage space 72 through which cooling water is circulated by the member 71 and the side surface of the gas introduction pipe 50. The cooling unit 70 (reservation space 72) is provided in an annular shape so as to surround the gas introduction pipe 50. And the supply piping 73 for supplying cooling water to the cooling unit 70 (storage space 72) from the outside of the vacuum vessel 10 through the lower part 71b of the cooling unit 70 (member 71), and the cooling unit 70 (storage space) 72) A discharge pipe 74 for discharging the cooling water from the vacuum vessel 10 to the outside of the vacuum vessel 10 is connected to the cooling unit 70 (storage space 72) so that the cooling water can flow.

ここで、図7に示す例では、部材71におけるルツボ30(内部空間31)と対向する上部71aの肉厚をT1、フランジ16と対向する下部71bの肉厚をT2、上部71aと下部71bを連結し、断熱部材35と対向する側部71cの肉厚をT3とすると、上記肉厚T1〜T3の関係が、T1>T3>T2となっている。すなわち、上部71aの肉厚T1が最も厚く、下部71bの肉厚T2が最も薄くなっている。換言すれば、部材71において、上部71aの機械的強度が最も高く、下部71bの機械的強度が最も低くなっている。なお、ガス導入管50の水平方向(径方向)の肉厚は、上部71aの肉厚T1以上となっている。   In the example shown in FIG. 7, the thickness of the upper portion 71a of the member 71 facing the crucible 30 (internal space 31) is T1, the thickness of the lower portion 71b facing the flange 16 is T2, and the upper portion 71a and the lower portion 71b are When the thickness of the side portion 71c that is connected and faces the heat insulating member 35 is T3, the relationship between the thicknesses T1 to T3 is T1> T3> T2. That is, the thickness T1 of the upper portion 71a is the thickest, and the thickness T2 of the lower portion 71b is the thinnest. In other words, in the member 71, the mechanical strength of the upper part 71a is the highest, and the mechanical strength of the lower part 71b is the lowest. The horizontal thickness (radial direction) of the gas introduction pipe 50 is equal to or greater than the thickness T1 of the upper portion 71a.

このように本実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造装置1によれば、冷却部70を構成する部材71のうち、機械的強度が最も低い下部71b側で破損が生じやすくなっており、内部空間31と対向する上部71a側で最も破損が生じにくくなっている。したがって、冷却部70が万が一破損したとしても、ルツボ30の内部空間31に向けて冷却水が飛散しがたいので、内部空間31で冷却水が飛散するのを抑制し、冷却水の気化による真空容器10内の急激な圧力上昇を抑制することができる。   As described above, according to the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment, among the members 71 constituting the cooling unit 70, damage is likely to occur on the lower portion 71b side having the lowest mechanical strength. Damage is hardly caused on the upper portion 71 a side facing the space 31. Therefore, even if the cooling unit 70 is broken, the cooling water is difficult to scatter toward the internal space 31 of the crucible 30, so that the cooling water is prevented from being scattered in the internal space 31, and the vacuum is generated by vaporizing the cooling water. A sudden pressure increase in the container 10 can be suppressed.

特に本実施形態では、下部71bの肉厚を部材71の他部位よりも薄くしている。下部71bが破損したとしても、冷却水は上方に飛散することはないので、これにより、冷却水の気化による真空容器10内の急激な圧力上昇を効果的に抑制することができる。しかしながら、肉厚T1〜T3の関係は、上記したT1>T3>T2に限定されるものではない。例えばT1≧T3>T2の関係を満たすようにしても良いし、T1>T3≧T2の関係を満たすようにしても良い。しかしながら、下部71bの肉厚を部材71の他部位よりも薄くすることが好ましい。   In particular, in the present embodiment, the thickness of the lower portion 71 b is made thinner than other portions of the member 71. Even if the lower portion 71b is damaged, the cooling water does not scatter upward, so that a rapid pressure increase in the vacuum vessel 10 due to vaporization of the cooling water can be effectively suppressed. However, the relationship between the wall thicknesses T1 to T3 is not limited to the above-described T1> T3> T2. For example, the relationship of T1 ≧ T3> T2 may be satisfied, or the relationship of T1> T3 ≧ T2 may be satisfied. However, it is preferable to make the thickness of the lower portion 71 b thinner than other portions of the member 71.

また、本実施形態では、冷却部70がルツボ30よりも下方に配置される例を示した。しかしながら、冷却部70の一部がルツボ30の内部空間31に配置される構成としても良い。この場合、部材71において、ルツボ30の内部空間31と対向する部位(ルツボ30の底部の外面よりも上方の部位)よりも、対向部位を除く部位(内部空間31と対向しない部位)のほうが、機械的強度が低くされた構成とすればよい。例えば、上部71aと側部71cの一部が内部空間31に配置される場合には、ルツボ30の底部の外面よりも下方の部位(少なくとも下部71b)の肉厚を部材71の対向部位の肉厚よりも薄くすれば良い。   In the present embodiment, the cooling unit 70 is disposed below the crucible 30. However, a configuration in which a part of the cooling unit 70 is disposed in the internal space 31 of the crucible 30 may be employed. In this case, in the member 71, the portion excluding the facing portion (the portion not facing the internal space 31) is more than the portion facing the internal space 31 of the crucible 30 (the portion above the outer surface of the bottom of the crucible 30). What is necessary is just to set it as the structure by which mechanical strength was made low. For example, when a part of the upper part 71 a and the side part 71 c are arranged in the inner space 31, the thickness of the part (at least the lower part 71 b) below the outer surface of the bottom part of the crucible 30 is set to the thickness of the part opposite to the member 71. What is necessary is just to make it thinner than thickness.

また、本実施形態では、冷却部70を構成する部材の肉厚を調整することで、壁部としての部材71に部分的な機械的強度差を設ける例を示した。しかしながら、肉厚の調整以外にも、機械的な強度差を設けることができる。例えば、ルツボ30の内部空間31と対向する部位を除く部位に、溶接箇所を設けることによって、万が一破損が生じる場合には、溶接箇所で破損が生じやすくされた構成としても良い。   Moreover, in this embodiment, the example which provides the partial mechanical strength difference in the member 71 as a wall part by adjusting the thickness of the member which comprises the cooling part 70 was shown. However, a mechanical strength difference can be provided in addition to the adjustment of the thickness. For example, by providing a welded part at a part excluding the part facing the internal space 31 of the crucible 30, in the unlikely event that damage occurs, the structure may be such that the welded part is easily damaged.

また、本実施形態に示した構成と、第1参考例に示した構成や第2参考例に示した構成とを組み合わせた構成としても良い。   The configuration shown in the present embodiment may be combined with the configuration shown in the first reference example and the configuration shown in the second reference example.

以上、参考例及び本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した参考例及び実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The reference examples and preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described reference examples and embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is possible.

参考例及び本発明の好ましい実施形態では、冷却部70の貯留空間72を流通する冷却用の液体として、水(冷却水)の例を示した。しかしながら、冷却用の液体としては、冷却水に限定されるものではない。   In the reference example and the preferred embodiment of the present invention, the example of water (cooling water) is shown as the cooling liquid flowing through the storage space 72 of the cooling unit 70. However, the cooling liquid is not limited to cooling water.

参考例及び本発明の好ましい実施形態では、漏れ検出手段を構成するセンサとして、温度センサ19の例を示した。しかしながら、冷却部70からの冷却水の漏れを検出するセンサとしては上記例に限定されるものではない。例えば、下貯留部21に貯留された冷却水の液面高さを検出する液面検出センサを適用しても良い。   In the reference example and the preferred embodiment of the present invention, an example of the temperature sensor 19 is shown as a sensor constituting the leak detection means. However, the sensor for detecting leakage of cooling water from the cooling unit 70 is not limited to the above example. For example, a liquid level detection sensor that detects the liquid level height of the cooling water stored in the lower storage unit 21 may be applied.

参考例及び本発明の好ましい実施形態では、温度センサ19とコントローラ26の判定部とにより、漏れ検出手段が構成される例を示した。すなわち、判定部がコントローラ26に含まれる例を示した。しかしながら、温度センサ19が判定部を含み、コントローラが制御部のみを有する構成としても良い。   In the reference example and the preferred embodiment of the present invention, the example in which the leak detection means is configured by the temperature sensor 19 and the determination unit of the controller 26 has been described. That is, the example in which the determination unit is included in the controller 26 is shown. However, the temperature sensor 19 may include a determination unit, and the controller may include only the control unit.

参考例及び本発明の好ましい実施形態においては、コントローラ26が、供給配管73に設けられた供給調整弁75のアクチュエータの動作を制御する第1制御手段、RFコイル24,25の出力を調整するアクチュエータの動作を制御する第2制御手段排気管14に設けられた圧力調整弁15のアクチュエータの動作を制御する第3制御手段を、1つの制御部として兼ねる例を示した。しかしながら、各制御手段が独立して設けられた構成としても良い。   In the reference example and the preferred embodiment of the present invention, the controller 26 is a first control unit that controls the operation of the actuator of the supply adjustment valve 75 provided in the supply pipe 73, and an actuator that adjusts the outputs of the RF coils 24 and 25. The second control means for controlling the operation of the second control means The third control means for controlling the operation of the actuator of the pressure regulating valve 15 provided in the exhaust pipe 14 is shown as an example. However, a configuration in which each control unit is provided independently may be employed.

1・・・製造装置
10・・・真空容器
19・・・温度センサ(漏れ検出手段)
26・・・コントローラ(漏れ検出手段、第1〜第3制御手段)
30・・・ルツボ(反応容器)
31・・・内部空間(内部領域)
33・・・炭化珪素単結晶基板
50・・・ガス導入管
50a・・・ルツボ側端部
70・・・冷却部
75・・・供給調整弁
90・・・遮蔽板(遮蔽部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Manufacturing apparatus 10 ... Vacuum container 19 ... Temperature sensor (leak detection means)
26 ... Controller (leakage detection means, first to third control means)
30 ... Crucible (reaction vessel)
31 ... Internal space (internal area)
33 ... Silicon carbide single crystal substrate 50 ... Gas introduction pipe 50a ... Crucible side end 70 ... Cooling part 75 ... Supply regulating valve 90 ... Shielding plate (shielding part)

Claims (6)

真空容器と、
前記真空容器内に配置され、その内部に種結晶となる炭化珪素単結晶基板が配置された反応容器と、
前記真空容器の内外を連通し、前記真空容器の外部から前記反応容器内の前記炭化珪素単結晶基板に、Siを含有するガスとCを含有するガスとを含む混合ガスを下方から供給するためのガス導入管と、
前記ガス導入管からその上方に位置する前記炭化珪素単結晶基板への前記混合ガスの供給経路を妨げない位置に前記反応容器とは離れて配置され、その内部を流れる液体によって周辺の温度を低下させる冷却部と、を備える炭化珪素単結晶の製造装置であって、
前記反応容器には、その底部に該反応容器の内部領域と前記真空容器の内部領域における前記反応容器よりも下方の部分とを連通する貫通孔が設けられており、この貫通孔を介して、前記混合ガスが前記反応容器の内部領域に供給され、
前記ガス導入管は、前記反応容器とは離れて配置され、
前記冷却部は、前記ガス導入管の側面における反応容器側の端部に配置され、
前記冷却部における壁部の機械的強度は、前記反応容器の内部領域と対向する部位よりも前記対向部位を除く部位のほうが低く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。
A vacuum vessel;
A reaction vessel disposed in the vacuum vessel and having a silicon carbide single crystal substrate serving as a seed crystal disposed therein;
In order to supply a mixed gas containing a gas containing Si and a gas containing C from below to the silicon carbide single crystal substrate in the reaction vessel from the outside of the vacuum vessel in communication with the inside and outside of the vacuum vessel. Gas inlet pipes,
It is arranged away from the reaction vessel at a position that does not hinder the supply path of the mixed gas from the gas introduction pipe to the silicon carbide single crystal substrate located above it, and the surrounding temperature is lowered by the liquid flowing inside the reaction vessel. A silicon carbide single crystal manufacturing apparatus comprising:
The reaction vessel is provided with a through-hole communicating with an inner region of the reaction vessel and a portion below the reaction vessel in the inner region of the vacuum vessel at the bottom, and through the through-hole, The mixed gas is supplied to an internal region of the reaction vessel;
The gas introduction pipe is disposed away from the reaction vessel;
The cooling unit is disposed at an end of the reaction vessel side on the side surface of the gas introduction pipe,
The mechanical strength of the wall part in the said cooling part is lower than the site | part which opposes the internal region of the said reaction container, and the site | part except the said opposing part is made low, The manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal characterized by the above-mentioned.
前記冷却部の壁部は、前記反応容器の内部領域と対向する部位よりも、前記対向部位を除く部位のほうが薄肉と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。   2. The silicon carbide single crystal according to claim 1, wherein the wall portion of the cooling portion is thinner in a portion excluding the facing portion than in a portion facing the internal region of the reaction vessel. Manufacturing equipment. 前記真空容器の内外を連通し、前記冷却部に前記液体を供給する供給管と、
前記液体を前記冷却部から前記真空容器の外へ排出する排出管と、
前記供給管に設けられ、前記冷却部への前記液体の供給量を調整する液量調整手段と、
前記真空容器内であって前記反応容器よりも下方に設けられ、前記冷却部からの前記液体の漏れを検出する漏れ検出手段と、
前記漏れ検出手段によって前記液体の漏れが検出された際に、前記液体の供給を停止するように前記液量調整手段を制御する第1制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
A supply pipe that communicates the inside and outside of the vacuum vessel and supplies the liquid to the cooling unit;
A discharge pipe for discharging the liquid from the cooling unit to the outside of the vacuum vessel;
A liquid amount adjusting means provided in the supply pipe for adjusting the supply amount of the liquid to the cooling unit;
Leak detection means provided in the vacuum vessel and below the reaction vessel, and detecting leakage of the liquid from the cooling unit;
The first control means for controlling the liquid amount adjusting means so as to stop the supply of the liquid when the leakage of the liquid is detected by the leak detection means. The apparatus for producing a silicon carbide single crystal according to claim 2.
前記排出管に逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項7に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。   The apparatus for producing a silicon carbide single crystal according to claim 7, wherein a check valve is provided in the discharge pipe. 前記反応容器の内部領域を加熱する加熱手段と、
前記漏れ検出手段によって前記液体の漏れが検出された際に、前記加熱手段の出力が低下若しくは停止するように前記加熱手段を制御する第2制御手段と、を備えることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
Heating means for heating the internal region of the reaction vessel;
4. A second control unit configured to control the heating unit so that an output of the heating unit is lowered or stopped when the leakage of the liquid is detected by the leak detection unit. Or the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal of Claim 4.
前記反応容器よりも上方に設けられ、前記真空容器の内外を連通する排気管と、
前記排気管に設けられ、その開度によって前記真空容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記漏れ検出手段によって前記液体の漏れが検出された際に、前記圧力調整手段の開度が全開状態となるように前記圧力調整手段を制御する第3制御手段と、を備えることを特徴とする請求3又は請求項4に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
An exhaust pipe provided above the reaction vessel and communicating between the inside and outside of the vacuum vessel;
A pressure adjusting means that is provided in the exhaust pipe and adjusts the pressure in the vacuum vessel according to its opening;
And third control means for controlling the pressure adjusting means so that the opening degree of the pressure adjusting means is fully opened when the leakage of the liquid is detected by the leak detecting means. The manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal of Claim 3 or Claim 4.
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