JP2014034508A - 炭化珪素単結晶の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支持シャフトの熱膨張などによらずに、成長結晶の成長量を正確に把握することが可能ＳｉＣ単結晶の製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】台座９の上に例えば高融点金属炭化物にて構成される台座マーカ９ａを設ける。これにより、Ｘ線観察時に台座マーカ９ａを基準点として、基準点からＳｉＣ単結晶２０の成長表面までの距離を算出することで、ＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出できる。したがって、従来と比較して、ＳｉＣ単結晶２０の成長量をより正確に把握することが可能となる。そして、このようにＳｉＣ単結晶２０の成長量を正確に把握しながら、ＳｉＣ単結晶２０を成長させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶で構成される種結晶に対して原料ガスを供給することでＳｉＣ単結晶の製造を行うＳｉＣ単結晶の製造装置および製造方法に関するものである。

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ＳｉＣ単結晶製造装置が提案されている。この従来のＳｉＣ単結晶製造装置では、ＳｉＣ単結晶の成長結晶と同じ高さにおいて、円筒形状の真空容器の周囲の所定の場所にＸ線発生源を配置すると共に、真空容器を挟んでＸ線発生源と反対側にＸ線カメラを配置している。つまりＸ線発生源とＸ線カメラとが成長結晶を挟んで対向する向きで水平に設置されるようにしており、Ｘ線発生源からＸ線照射を行うと共にＸ線カメラで透過してきたＸ線を撮影することで、成長結晶の表面位置を測り、成長量を算出している。

特開２００６−８９３６５号公報

しかしながら、上記した特許文献１に示されるＳｉＣ単結晶製造装置では、ＳｉＣ単結晶を成長させるための種結晶が配置される台座の支持シャフトの温度変化に伴う熱膨張により、成長量を正確に算出できないという問題が発生する。この問題について以下に説明する。

Ｘ線画像によって台座の先端位置から成長結晶の表面までの距離を正確に測ることができれば、成長結晶の成長量を正確に把握できる。ところが、Ｘ線画像では黒鉛などで構成される台座や支持シャフトおよびＳｉＣ単結晶が薄い陰で映るため、Ｘ線画像だけでは成長量を正確に把握することが困難である。このため、支持シャフトの長さや台座の厚みなどとＸ線画像とから成長結晶の成長量を算出している。

支持シャフトは、台座を挟んで種結晶の反対側に延設された部材であり、この支持シャフトの長さや支持シャフトを通じての台座および種結晶の引き上げ量を把握できる。そして、支持シャフトの長さおよび引き上げ量が分かれば、ＳｉＣ単結晶製造装置内に配置される坩堝上部からの支持シャフトの先端位置、つまり台座の先端位置が分かる。このため、Ｘ線画像の濃淡で把握できるＳｉＣ単結晶の表面位置と台座の先端位置の差から種結晶の厚み分を差し引くことで、成長結晶の成長量を算出することが可能となる。

しかし、支持シャフトの長さが温度変化に伴う熱膨張により、初期時の長さから変化してしまうと、それによって台座の先端位置が変わってしまう。このため、支持シャフトの長さを正確に把握できなくなり、成長結晶の成長量を正確に算出することができなくなるのである。

本発明は上記点に鑑みて、支持シャフトの熱膨張などによらずに、成長結晶の成長量を正確に把握することが可能なＳｉＣ単結晶の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１ないし９に記載の発明では、台座（９）を挟んで水平方向において対向する位置に配置されたＸ線発生源（１４）およびＸ線カメラ（１５）と、台座もしくは支持シャフト（１１ａ）における台座との連結部のうち、種結晶（５）が設置される表面から所定距離の位置に配置され、Ｘ線透過率が台座と異なる材質で構成された台座マーカ（９ａ）と、を備えていることを特徴としている。

このように、台座マーカを設けるようにしている。このため、Ｘ線観察時に台座マーカを基準点として、基準点からＳｉＣ単結晶（２０）の成長表面までの距離を算出することで、ＳｉＣ単結晶の成長量を算出できる。したがって、従来と比較して、ＳｉＣ単結晶の成長量をより正確に把握することが可能なＳｉＣ単結晶製造装置とすることができる。

具体的には、請求項１０に記載したように、Ｘ線発生源からＳｉＣ単結晶および台座に向けてＸ線照射を行うと共に、ＳｉＣ単結晶および台座を通過してきたＸ線をＸ線カメラにて撮影し、Ｘ線画像に映し出される台座マーカからＳｉＣ単結晶の成長表面までの距離に基づいて、ＳｉＣ単結晶の成長量を算出することができる。これにより、ＳｉＣ単結晶の成長量を正確に検出しながら、ＳｉＣ単結晶を成長させることができる。

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の一例を示すものである。

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１に示すＳｉＣ単結晶製造装置１における台座９の近傍の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１における台座９の近傍の拡大断面図である。 他の実施形態で説明するＳｉＣ単結晶製造装置１における台座９の近傍の拡大断面図である。

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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１に示すように、ＳｉＣ単結晶製造装置１は、底部に備えられた流入口２を通じて原料ガス供給源３からの原料ガス３ａを供給すると共に、上部の流出口４を通じて原料ガス３ａのうちの未反応ガスを排出する。そして、ＳｉＣ単結晶製造装置１は、装置内に配置したＳｉＣ単結晶基板からなる種結晶５上にＳｉＣ単結晶２０を成長させることにより、ＳｉＣ単結晶２０のインゴットを形成する。

ＳｉＣ単結晶製造装置１には、原料ガス供給源３、真空容器６、第１断熱材７、加熱容器８、台座９、第２断熱材１０、回転引上機構１１、第１、第２加熱装置１２、１３、Ｘ線発生源１４およびＸ線カメラ１５が備えられている。

原料ガス供給源３は、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３ａ（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）を流入口２より供給する。

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３ａ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３ａの流入口２が設けられ、上部（具体的には側壁の上方位置）に原料ガス３ａの流出口４が設けられている。

第１断熱材７は、円筒形状を為しており、真空容器６に対して同軸的に配置され、中空部により原料ガス導入管７ａを構成している。第１断熱材７は、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ニオブ）などの高融点金属炭化物にて覆った黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしてある。

加熱容器８は、坩堝に相当する部材であり、中空形状で構成され、種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶２０を成長させる反応室を構成している。加熱容器８は、例えば黒鉛や表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ニオブ）などの高融点金属炭化物にて覆った黒鉛などで構成されることで、熱エッチングが抑制できるようにしてある。本実施形態の場合、加熱容器８の内壁面に沿って高融点金属炭化物円筒部材８ａを配置することで、加熱容器８の内壁面を覆った構造としてある。ただし、Ｘ線発生源１４からＸ線カメラ１５に向かって照射されるＸ線の照射経路中においては高融点金属炭化物円筒部材８ａに透過窓８ｂを形成してあり、高融点金属炭化物円筒部材８ａがＸ線の照射の妨げにならないようにしてある。この加熱容器８は、台座９を囲むように、台座９に対して原料ガス３ａの流動方向の上流側より下流側まで配置されている。この加熱容器８により、流入口２から供給された原料ガス３ａを種結晶５に導くまでに、原料ガス３ａに含まれたパーティクルを排除しつつ、原料ガス３ａを分解している。

具体的には、加熱容器８は、中空円筒状部材を有した構造とされ、本実施形態の場合は底部にリング状部材８ｃが組み合わされることで有底円筒状部材とされている。加熱容器８の底部を構成するリング状部材８ｃには、第１断熱材７の原料ガス導入管７ａと連通させられるガス導入口８ｄが備えられ、第１断熱材７の原料ガス導入管７ａを通過してきた原料ガス３ａがガス導入口８ｄを通じて加熱容器８内に導入される。

また、加熱容器８の中空円筒状部分には、反応室を構成する内壁表面よりも内部に埋め込まれるように坩堝マーカ８ｅが備えられている。このように坩堝マーカ８ｅを加熱容器８の内部に埋め込むことで、熱エッチングを抑制することが可能となる。例えば、坩堝マーカ８ｅは、２０００℃以上の融点を有する材料で構成され、かつ、加熱容器８の構成材料、つまり黒鉛よりもＸ線の透過率が低い材質で構成される。特に、坩堝マーカ８ｅを高融点金属炭化物によって構成すると、熱エッチングをより確実に防げるため好ましい。

坩堝マーカ８ｅは、加熱容器８の中空円筒状部分のうちＸ線発生源１４からＸ線カメラ１５に向かって照射されるＸ線照射経路中に備えられている。本実施形態では、中空円筒状部分の同じ高さの位置の１周全域に坩堝マーカ８ｅを形成してリング状としてあり、一周全域においてＳｉＣ単結晶２０の成長方向と同方向における坩堝マーカ８ｅの寸法を一定寸法としている。

台座９は、図１および図２に示す拡大図に示されるように、加熱容器８の中心軸と同軸的に配置された板状部材で構成されている。例えば、台座９は、黒鉛にて構成されている。この台座９に、種結晶５が貼り付けられ、種結晶５の表面にＳｉＣ単結晶２０を成長させる。台座９は、成長させたい種結晶５の形状と対応する形状、例えば円盤形状で構成されている。

また、台座９の上面、つまり種結晶５が配置される面と反対側の面は、回転引上機構１１に備えられたパイプ状の支持シャフト１１ａに連結されている。この台座９の上面に台座マーカ９ａが配置されている。台座９のうち種結晶５が設置される表面から台座９の上面までの距離は所定距離とされ、台座９の厚み分とされている。このため、台座マーカ９ａが設置された位置は、台座９のうち種結晶５が設置される表面から所定距離の位置とされている。

具体的には、台座９の上面のうち支持シャフト１１ａの内側に台座マーカ９ａを配置してある。このように、台座マーカ９ａが台座９および支持シャフト１１ａにて囲まれた空間内に配置してあるため、熱エッチングを抑制することが可能となる。例えば、台座マーカ９ａは、２０００℃以上の融点を有する材料で構成され、かつ、台座９の構成材料、つまり黒鉛よりもＸ線の透過率が低い材質で構成される。例えば、台座マーカ９ａを高融点金属炭化物によって構成することができ、このように高融点金属炭化物によって台座マーカ９ａを構成した場合、熱エッチングをより確実に防げるため好ましい。

台座マーカ９ａもＸ線発生源１４からＸ線カメラ１５に向かって照射されるＸ線照射経路中に位置している。本実施形態の場合、台座マーカ９ａをリング状部材にて構成しており、ＳｉＣ単結晶２０の成長方向と同方向における台座マーカ９ａの幅を一定幅とし、台座マーカ９ａの軸方向端面が水平に合わせられている。また、台座マーカ９ａには、ＳｉＣ単結晶２０の成長方向と同方向を幅方向とする一定幅の溝９ｂを有した構成とされている。

第２断熱材１０は、加熱容器８や台座９の外周を囲む外周断熱材を構成する。本実施形態では、第２断熱材１０は、円筒形状で構成されており、例えば黒鉛で構成されている。第２断熱材１０についても、表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ニオブ）などの高融点金属炭化物で覆った黒鉛によって構成することで、熱エッチングを抑制できる構成とすることも可能である。ただし、この場合にもＸ線発生源１４からＸ線カメラ１５に向かって照射されるＸ線を遮蔽しないように、高融点金属炭化物に透過窓が形成されるようにする必要がある。

回転引上機構１１は、パイプ状の支持シャフト１１ａを介して台座９の回転および引上げを行う。支持シャフト１１ａは、一端が台座９のうちの種結晶５の貼付面と反対側の面に接続されており、他端が回転引上機構１１の本体に接続されている。この支持シャフト１１ａも、例えば黒鉛で構成される。このような構成により、支持シャフト１１ａと共に台座９、種結晶５およびＳｉＣ単結晶２０の回転および引き上げが行え、ＳｉＣ単結晶２０の成長面が所望の温度分布となるようにしつつ、ＳｉＣ単結晶２０の成長に伴って、その成長表面の温度を常に成長に適した温度に調整できる。

第１、第２加熱装置１２、１３は、加熱コイル（誘導加熱用コイルや直接加熱用コイル）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。本実施形態の場合、第１、第２加熱装置１２、１３を誘導加熱用コイルによって構成している。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おり、第１加熱装置１２は、加熱容器８の下方と対応した位置に配置され、第２加熱装置１３は、台座９と対応した位置に配置されている。したがって、第１加熱装置１２によって加熱容器８の下方部分の温度を制御することができ、第２加熱装置１３によって台座９や種結晶５およびＳｉＣ単結晶２０の周囲の温度を制御することができる。これら第１、第２加熱装置１２、１３の配置場所は、Ｘ線発生源１４からＸ線カメラ１５に照射されるＸ線を遮蔽しないように設定されており、第１、第２加熱装置１３の間からＸ線照射が行えるようにしてある。

Ｘ線発生源１４は、真空容器６の周囲においてＳｉＣ単結晶２０と同じ高さで配置され、ＳｉＣ単結晶２０に向かってＸ線照射を行う。Ｘ線照射は、ある程度広範囲に行われ、ＳｉＣ単結晶２０の成長表面、坩堝マーカ８ｅおよび台座マーカ９ａが含まれる範囲となるように行われる。Ｘ線発生源１４は、独立して上下に動かすことが可能であり、Ｘ線照射の角度も微調整できるようになっている。

Ｘ線カメラ１５は、坩堝を構成する反応容器８や真空容器６を挟んでＸ線発生源１４と反対側においてＳｉＣ単結晶２０と同じ高さで配置され、Ｘ線発生源１４が照射したＸ線を撮影する。このＸ線カメラ１５が撮影したＸ線画像を図示しないマイクロコンピュータなどの成長量算出手段に取り込み、取り込んだＸ線画像に基づいてＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出している。Ｘ線カメラ１５についても、独立して上下に動かすことが可能となっている。

このような構造により、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１が構成されている。続いて、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１を用いたＳｉＣ単結晶２０の製造方法について説明する。

まず、台座９に種結晶５を取り付け、加熱容器８内に設置する。そして、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３ａが再結晶化されることでＳｉＣ単結晶２０が成長しつつ、加熱容器８内において再結晶化レートよりも昇華レートの方が高くなる温度となるようにする。

また、真空容器６を所望圧力にしつつ、必要に応じてＡｒやＨｅなどの不活性ガスによるキャリアガスやＨ₂やＨＣｌなどのエッチングガスを導入しながら原料ガス導入管７ａを通じて原料ガス３ａを導入する。これにより、原料ガス３ａが図１中の矢印で示したように流動し、種結晶５に供給されてＳｉＣ単結晶２０が成長させられる。そして、回転引上機構１１によって支持シャフト１１ａを介して台座９や種結晶５およびＳｉＣ単結晶２０を回転させつつ、ＳｉＣ単結晶２０の成長レートに合せて引上げる。これにより、ＳｉＣ単結晶２０の成長表面の高さがほぼ一定に保たれ、成長表面温度の温度分布を制御性良く制御することが可能となるため、結晶性良くＳｉＣ単結晶２０を成長させることが可能となる。

このとき、必要に応じてＸ線観察を行うことでＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出する。具体的には、Ｘ線発生源１４よりＸ線照射を行い、それをＸ線カメラ１５で撮影し、図示しないマイクロコンピュータに取り込み、そのＸ線画像を映し出す。そして、このＸ線画像の濃淡に基づいてＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出する。

台座マーカ９ａは、台座９を構成する黒鉛やＳｉＣ単結晶２０および種結晶５を構成するＳｉＣよりもＸ線の透過率が低いため、Ｘ線画像では台座９やＳｉＣ単結晶２０および種結晶５よりも濃く映る。このため、ＳｉＣ単結晶２０の成長表面は、種結晶５などと共にＸ線画像では薄く映るが、台座マーカ９ａとの濃淡の差や反応室内において何もない空間との濃淡の差は明らかであるため、台座マーカ９ａから成長表面までの距離は分かる。したがって、Ｘ線観察時に台座マーカ９ａを基準点として、基準点からＳｉＣ単結晶２０の成長表面までの距離を算出し、台座９や種結晶５の厚み分を差し引けば、ＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出できる。

このようにしてＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出する場合、台座マーカ９ａからＳｉＣ単結晶２０の成長表面までの間に台座９や種結晶５が介在することになる。このため、温度変化に伴う台座９や種結晶５の熱膨張の影響で、台座マーカ９ａからＳｉＣ単結晶２０の成長表面までの距離が変化する可能性がある。しかしながら、台座９の厚みや種結晶５の厚みは、支持シャフト１１ａの長さと比較すれば十分に短いため、台座９や種結晶５の熱膨張による影響は無視できる程度に小さい。また、支持シャフト１１ａの熱膨張の影響を受けることなくＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出できる。したがって、従来と比較して、ＳｉＣ単結晶２０の成長量をより正確に把握することが可能となる。

なお、Ｘ線は徐々に広がりながら照射される。このため、Ｘ線画像はＸ線の広がりに応じた倍率で大きくなり、ＳｉＣ単結晶２０の成長量もＸ線の広がりに応じた倍率で大きく算出されることになる。このため、Ｘ線画像からＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出する際には、Ｘ線の広がりに応じた倍率で割ると、正確なＳｉＣ単結晶２０の成長量となる。このときの倍率は、Ｘ線発生源１４からＸ線カメラ１５までの距離で一義的に決まるが、台座マーカ９ａに形成しておいた溝９ｂの幅を用いて演算により求めることもできる。すなわち、台座マーカ９ａに形成した溝９ｂの幅については予め把握しているため、Ｘ線画像に現れた台座マーカ９ａと対応する影に存在する溝９ｂと対応する凹みの幅を算出し、当該凹みの幅と溝９ｂの幅との比を求めることで倍率を算出できる。

また、Ｘ線が正確に水平、つまりＳｉＣ単結晶２０の成長方向に対して垂直に照射されるように、Ｘ線発生源１４やＸ線カメラ１５の水平レベルを設定する必要がある。このため、台座マーカ９ａや坩堝マーカ９ｂを用いて水平レベルを設定するようにしている。

例えば、本実施形態のように、台座マーカ９ａをリング状にした場合、Ｘ線照射が水平に行われていれば台座マーカ９ａと対応するＸ線画像が直線状になるが、Ｘ線照射が水平に対して傾斜しているとそのＸ線画像が直線状にならず、長辺が円弧状になった太鼓形状になる。このため、台座マーカ９ａのＸ線画像の偏平率からＸ線照射が水平に行われているか否かを判定でき、Ｘ線画像に合わせてＸ線発生源１４やＸ線カメラ１５の上下位置やＸ線発生源１４のＸ線照射の角度を調整することで水平レベルを設定することが可能となる。同様に、本実施形態では、坩堝マーカ８ｅについてもリング状としてあるため、坩堝マーカ８ｅのＸ線画像が直線状となるようにＸ線発生源１４やＸ線カメラ１５の上下位置やＸ線発生源１４のＸ線照射の角度を調整することで水平レベルを設定することも可能となる。

さらに、これら台座マーカ９ａと坩堝マーカ８ｅとの相対的な位置関係から、各部材の熱膨張に関係なく、加熱容器８内におけるＳｉＣ単結晶２０の位置を決定することもできる。

以上説明したように、本実施形態におけるＳｉＣ単結晶製造装置１では、台座マーカ９ａを設けるようにしている。このため、Ｘ線観察時に台座マーカ９ａを基準点として、基準点からＳｉＣ単結晶２０の成長表面までの距離を算出することで、ＳｉＣ単結晶２０の成長量を算出できる。したがって、従来と比較して、ＳｉＣ単結晶２０の成長量をより正確に把握することが可能となる。そして、このようにＳｉＣ単結晶２０の成長量を正確に把握しながら、ＳｉＣ単結晶２０を成長させることができる。

（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実施形態に対して台座９および台座マーカ９ａを変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３に示すように、本実施形態では、台座９の内部に空洞部を構成し、この空洞部内に複数段の板状部材を有した構成の台座マーカ９ａを配置している。各段の板状部材の間には各段の間の距離が一定となるように支持部９ｃによって支持してある。このように、複数段の板状部材を有した台座マーカ９ａを用いることもできる。この場合、複数段の板状部材の間を溝９ｂとして、Ｘ線の広がりに応じたＸ線画像の倍率を算出することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、台座マーカ９ａや坩堝マーカ８ｅの一例を示したが、これらを上記各実施形態で説明した形状以外の形状によって構成しても良い。

例えば、図４に示すように、台座マーカ９ａを複数段の板状部材を積み重ねた構造とし、各段の間に台座マーカ９ａを構成する材料とＸ線の透過率が異なる材料、例えば黒鉛で構成された挟持板９ｄを配置した構成としても良い。この場合、台座マーカ９ａに溝９ｂが形成された構造にはならないが、台座マーカ９ａと挟持板９ｄとのＸ線の透過率が異なっているため、Ｘ線画像としては台座マーカ９ａに溝９ｂを形成した場合と対応する隙間が形成された状態となる。したがって、挟持板９ｄの板厚とＸ線画像において台座マーカ９ａの格段の間に構成される隙間とから、Ｘ線画像の倍率を算出することができる。

また、水平レベルの設定を行うのに、必ずしも台座マーカ９ａや坩堝マーカ８ｅをリング状とする必要もない。単に水平レベルの設定を行うのであれば、台座マーカ９ａもしくは坩堝マーカ８ｅを同じ高さの位置に同じ厚みとされた少なくとも２つの部材で構成し、Ｘ線照射においてその少なくとも２つの部材がＸ線の通過する線上に配置されるようにすれば良い。つまり、２つの部材がＸ線の通過経路と加熱容器８との交差する２点に配置されるようにすれば良い。その場合、Ｘ線画像中での各部材の影が重なって所望の厚さの影となるようにすれば良い。

また、台座マーカ９ａを台座９の上面に設置したが、支持シャフト１１ａのうち台座９との連結部に備えるようにしても良い。すなわち、支持シャフト１１ａのうち台座９の近傍となる連結部であれば、熱膨張による影響が少ない。このため、この位置に台座マーカ９ａを配置しても、ＳｉＣ単結晶２０の成長量を正確に検出することができる。

さらに、台座マーカ９ａに一定幅の溝９ｂを設けているが、ＳｉＣ単結晶２０の成長方向と同方向において一定幅とされた穴を設けるようにしても良い。

１ ＳｉＣ単結晶製造装置
３ａ 原料ガス
５ 種結晶
８ 加熱容器
８ａ 高融点金属炭化物円筒部材
８ｅ 坩堝マーカ
９ 台座
９ａ 台座マーカ
１１ａ 支持シャフト
１２、１３ 第１、第２加熱装置
２０ ＳｉＣ単結晶

Claims (10)

1. 反応室を構成する中空形状の坩堝としての加熱容器（８）と、
   前記加熱容器内に配置された台座（９）と、
   前記加熱容器を加熱する加熱装置（１２、１３）と、
   前記台座に連結される支持シャフト（１１ａ）を有し、該支持シャフトを介して前記台座を上方に引上げる引上機構（１１）とを備え、
   前記台座に対して炭化珪素単結晶基板からなる種結晶（５）を設置し、前記加熱装置にて前記台座の周囲を加熱しつつ前記種結晶の表面に炭化珪素の原料ガス（３ａ）を供給することで前記種結晶の表面に炭化珪素単結晶（２０）を結晶成長させる炭化珪素単結晶製造装置であって、
   前記台座を挟んで水平方向において対向する位置に配置されたＸ線発生源（１４）およびＸ線カメラ（１５）と、
   前記台座もしくは前記支持シャフトにおける前記台座との連結部のうち、前記種結晶が設置される表面から所定距離の位置に配置され、Ｘ線透過率が前記台座と異なる材質で構成された台座マーカ（９ａ）と、を備えていることを特徴とする炭化珪素単結晶製造装置。
2. 前記台座マーカが前記台座および前記支持シャフトによって囲まれた空間内に配置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製造装置。
3. 前記台座マーカには、前記炭化珪素単結晶の成長方向と同方向を幅方向とする一定幅の溝（９ｂ）または穴が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
4. 前記台座マーカは、リング状部材にて構成され、該リング状部材で構成された台座マーカの軸方向端面が水平に合わせられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置。
5. 前記台座マーカは高融点金属炭化物にて構成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。
6. 前記加熱容器の内部に、前記Ｘ線発生源から照射されたＸ線の通過経路と前記加熱容器とが交差する２点に配置され、Ｘ線透過率が前記加熱容器と異なる材質で構成された坩堝マーカ（８ｅ）が備えら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。
7. 前記坩堝マーカは、前記加熱容器を１周するリング状とされていることを特徴とする請求項６に記載の炭化珪素単結晶製造装置。
8. 前記加熱容器の内壁面に沿って高融点金属炭化物円筒部材（８ａ）が備えられており、前記Ｘ線発生源から照射されたＸ線の通過経路中において、前記高融点金属炭化物円筒部材には前記Ｘ線を通過させる透過窓（８ｂ）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置。
9. 前記加熱装置は、前記加熱容器の下方を加熱する第１加熱装置（１２）と前記台座および前記炭化珪素単結晶の周囲の温度を制御する第２加熱装置（１３）とを有し、前記Ｘ線発生源からのＸ線照射が前記第１加熱装置と前記第２加熱容器の間から行われることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶製造装置を用いて前記炭化珪素単結晶を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法であって、
    前記Ｘ線発生源から前記炭化珪素単結晶および前記台座に向けてＸ線照射を行うと共に、前記炭化珪素単結晶および前記台座を通過してきたＸ線を前記Ｘ線カメラにて撮影し、Ｘ線画像に映し出される前記台座マーカから前記炭化珪素単結晶の成長表面までの距離に基づいて、前記炭化珪素単結晶の成長量を算出しながら、前記炭化珪素単結晶を成長させることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。

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