JP2014111546A

JP2014111546A - 炭化珪素単結晶の製造装置

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Publication number: JP2014111546A
Application number: JP2014056651A
Authority: JP
Inventors: yuichiro Tokuda; 雄一郎徳田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-06-19
Anticipated expiration: 2031-08-10
Also published as: JP5696804B2

Abstract

【課題】排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って抑制し、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】原料ガス３のうちの未反応ガスの排出経路にパージガス拡散導入部材９、１０ｃを配置し、パージガス拡散導入部材９、１０ｃのほぼ全域でパージガス１５を導入できるようにする。例えば、かさ密度が０．７×１０³ｋｇ／ｍｍ³以下の多孔質物質もしくは繊維状物質でパージガス拡散導入部材９、１０ｃを構成する。これにより、排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って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。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）単結晶の製造装置に関するものである。

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。

米国特許出願公開第２００８／０２２９２３号明細書

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。

本発明は上記点に鑑みて、排出経路の詰まりをより広い範囲で抑制し、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。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、排出経路を構成する坩堝（８）の内周面と台座部（１０）の外周面とにパージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）が備えられ、該パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）を通じて未反応ガスを希釈化するパージガス（１５）が排出経路に導入される構成とされ、パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）は、パージガス（１５）の入口となる複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）と、排出経路側に突出させられた複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）とを有し、複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）を通過したパージガス（１５）が複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間において拡散させられたのち、複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間を出口として噴出させられるガス拡散噴出口にて構成されていることを特徴としている。

このように、原料ガス（３）のうちの未反応ガスの排出経路にパージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）を配置し、パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）のほぼ全域でパージガス（１５）を導入できるようにしている。このため、排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って抑制することが可能となり、よりＳｉＣ単結晶を長時間成長させることが可能な構成のＳｉＣ単結晶製造装置にできる。具体的には、パージガス（１５）の入口となる複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）と、排出経路側に突出させられた複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）とを有し、複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）を通過したパージガス（１５）が複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間において拡散させられたのち、複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間を出口として噴出させられるガス拡散噴出口によってパージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）を構成することができる。

具体的には、請求項２に記載したように、入口となる複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）の総面積よりも出口となる複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間の総面積の方が大きくされるようにすることで、複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）を通過したパージガス（１５）が複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間において拡散させられるようにできる。

請求項３に記載の発明では、複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の先端部の総面積よりも出口となる複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間の総面積の方が大きくされていることを特徴としている。

このような構成とすれば、パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）のうちの排出経路側の壁面の総面積（出口の総面積と突出部（９ｂ、１０ｃａ）の先端部の総面積の和）に対する出口の総面積の割合を大きくでき、より広い範囲においてパージガス（１５）を噴出させられると共に、入口から出口に至るまでに広い範囲でパージガス（１５）を拡散させることが可能となる。

請求項４に記載の発明では、パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）のうち排出経路側の壁面が高融点金属炭化物でコーティングされていることを特徴としている。これにより、パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）が熱エッチングされることを抑制することも可能となる。

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の部分断面斜視図である。本発明の第２実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図である。図２の領域Ｒの部分拡大図である。他の実施形態で説明するパージガス拡散導入部材９のガス拡散噴出口を構成するための連通孔９ｃの形状を変えたときの様子を示した斜視模式図である。他の実施形態で説明するパージガス拡散導入部材９のガス拡散噴出口を構成するための連通孔９ｃの形状を変えたときの様子を示した斜視模式図である。

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、図中、同一符号を付してある。

（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。

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。

ＳｉＣ単結晶製造装置１には、真空容器６、断熱材７、坩堝８、パージガス拡散導入部材９、台座部１０、外周断熱材１１、回転引上ガス導入機構１２および第１、第２加熱装置１３、１４が備えられている。

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３の導入導出が行え、かつ、ＳｉＣ単結晶製造装置１の他の構成要素を収容すると共に、その収容している内部空間の圧力を真空引きすることにより減圧できる構造とされている。この真空容器６の底部に原料ガス３の流入口２が設けられ、上部（具体的には側壁の上方位置）に原料ガス３の流出口４が設けられている。

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。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（炭化ニオブ）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。

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。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、例えば黒鉛で構成されるが、表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ニオブ）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。この加熱容器８ａは、原料ガス３の流動方向における台座部１０よりも上流側に配置されている。この加熱容器８ａにより、流入口２から供給された原料ガス３を種結晶５に導くまでに、原料ガス３に含まれたパーティクルを排除しつつ、原料ガス３を分解している。

具体的には、加熱容器８ａは、中空円筒状部材を有した構造とされ、本実施形態の場合は有底円筒状部材で構成されている。加熱容器８ａには、底部に断熱材７の中空部と連通させられるガス導入口８ｃが備えられ、断熱材７の中空部を通過してきた原料ガス３がガス導入口８ｃを通じて加熱容器８ａ内に導入される。

外周容器８ｂは、中空部を有する円筒状部材によって構成され、中空部内に加熱容器８ａが収容されることで、加熱容器８ａの外周を囲むように配置される。外周容器８ｂの中心軸は、加熱容器８ａの中心軸に対して同軸的に配置され、外周容器８ｂの内径が加熱容器８ａの外径に対して所定寸法大きくされている。このため、外周容器８ｂと加熱容器８ａとの間に隙間が形成されており、この隙間を通じてパージガス１５が流動させられるようになっている。

また、外周容器８ｂのうちの上部、つまりパージガス１５の流動方向下流側の端部には、外周容器８ｂの内径が縮小されたストッパ部８ｄが備えられている。このストッパ部８ｄと加熱容器８ａのうち原料ガス３の流動方向下流側の端部との間に、次に説明するパージガス拡散導入部材９を配置している。

パージガス拡散導入部材９は、パージガス１５を広範囲に拡散させながら通過させて、台座部１０の周囲に供給する部材である。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。パージガス拡散導入部材９は、加熱容器８ａよりも原料ガス３の流動方向の下流側において、台座部１０の周囲を囲むように備えられている。具体的には、パージガス拡散導入部材９は、例えば中空部を有する円筒形状で構成されており、パージガス拡散導入部材９の中空部は、加熱容器８ａの中空部と連通させられている。本実施形態では、パージガス拡散導入部材９の内径と加熱容器８ａの内径とが一致させられており、パージガス拡散導入部材９の内壁面と加熱容器８ａの内壁面とが段差無く繋がった状態になっている。

パージガス拡散導入部材９は、多孔質物質もしくは繊維状物質で構成されており、かさ密度が０．７×１０³ｋｇ／ｍｍ³以下とされ、パージガス１５を広範囲に拡散させながら通過させられる材料で構成されている。また、パージガス拡散導入部材９は、ＳｉＣ単結晶の成長温度（２０００〜２２００℃）以上に対する耐熱性を有する材料とされ、例えば高融点金属炭化物（ＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ニオブ）など）の低密度焼結体で構成される多孔質物質あるいは繊維状物質とされている。真空容器６の底面にパージガス導入孔１６が備えられており、パージガス導入孔１６から導入されたパージガス１５が加熱容器８ａと外周容器８ｂとの間の隙間を通じてパージガス拡散導入部材９側に流動したのち、パージガス拡散導入部材９の内部を通過して台座部１０の周囲に供給されるようになっている。このとき、パージガス拡散導入部材９が多孔質物質もしくは繊維状物質で構成されるようにしてあるため、内部に存在する無数の隙間を通じてパージガス１５が広範囲に拡散され、パージガス拡散導入部材９の内周面の全域から台座部１０の周囲に向かってパージガス１５を導入することが可能となる。

台座部１０は、加熱容器８ａの中心軸と同軸的に配置された円柱状部材であり、加熱容器８ａ側の先端部を台座１０ａとして、台座１０ａの表面に種結晶５が下向きに貼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。台座部１０の側面、つまり台座１０ａよりも原料ガス３の流動方向の下流側では、パージガスを導入できるようになっており、台座１０ａの周囲や台座１０ａよりも原料ガス３の流動方向の下流側においてＳｉＣ多結晶が堆積することが防止できるようになっている。

また、台座部１０は、台座１０ａの裏面側にパージガス供給経路を構成するガス供給部１０ｂを備えていると共に、ガス供給部１０ｂの外周を囲むように配置されたパージガス拡散導入部材１０ｃを備えている。

ガス供給部１０ｂは、中空部を有するパイプ状部材によって構成されており、一端が台座１０ａによって閉塞されていると共に、側壁に中空部の内外を連通する複数の断面円形状の連通孔１０ｄが形成されており、中空部に導入されたパージガス１５がこの連通孔１０ｄを通じて外周方向へ流動する構造とされている。ガス供給部１０ｂのうち台座１０ａとは反対側の端部は部分的に外径が拡大されたフランジ部１０ｅとされており、このフランジ部１０ｅにおいて回転引上ガス導入機構１２に接続されている。なお、本実施形態では、台座部１０のうちのパージガス拡散導入部材１０ｃ以外の部分は、例えば黒鉛で構成されるが、表面をＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ニオブ）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。

パージガス拡散導入部材１０ｃは、フランジ部１０ｅと台座１０ａとの間に配置されている。パージガス拡散導入部材１０ｃは、円筒形状を成しており、ガス供給部１０ｂから供給されるパージガス１５を広範囲に拡散させながら通過させて、台座部１０の周囲に供給する。このパージガス拡散導入部材１０ｃは、多孔質物質もしくは繊維状物質で構成されており、かさ密度が０．７×１０³ｋｇ／ｍｍ³以下とされ、パージガス１５を通過させられる材料で構成されている。また、パージガス拡散導入部材１０ｃは、ＳｉＣ単結晶の成長温度（２０００〜２２００℃）以上に対する耐熱性を有する材料とされ、例えば高融点金属炭化物（ＴａＣ、ＮｂＣなど）の低密度焼結体で構成される多孔質物質あるいは繊維状物質とされている。

外周断熱材１１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１１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。

回転引上ガス導入機構１２は、パイプ材１２ａを介して台座部１０の回転および引上げを行う。パイプ材１２ａは、一端が台座部１０のうちのフランジ部１０ｅ側の端部に接続されており、他端が回転引上ガス導入機構１２の本体に接続されている。このパイプ材１２ａは、例えば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１２ａと共に台座部１０、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。

また、回転引上ガス導入機構１２は、パイプ材１２ａの内部にＡｒやＨｅなどの不活性ガスやＨ2やＨＣｌなどのエッチングガスにて構成されるパージガス１５を導入し、パイプ材１２ａの先端に接続された台座部１０のガス供給部１０ｂに対してパージガス１５を供給する。この回転引上ガス導入機構１２から供給されるパージガス１５がガス供給部１０ｂからパージガス拡散導入部材１０ｃを通じて台座部１０の周囲に導入される。

第１、第２加熱装置１３、１４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１３、１４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１３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１４は、台座部１０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１３、１４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。

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。

まず、台座部１０に種結晶５を取り付けたのち、第１、第２加熱装置１３、１４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。

また、真空容器６を所望圧力にしつつ、必要に応じてＡｒやＨｅなどの不活性ガスによるキャリアガスやＨ2やＨＣｌなどのエッチングガスを導入しながら原料ガス導入管７ａを通じて原料ガス３を導入する。これにより、図１中の実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、台座部１０の外周面と坩堝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。

このとき、回転引上ガス導入機構１２や図示しないガス供給源より、パイプ材１２ａやパージガス導入孔１６を通じてＡｒやＨｅなどの不活性ガスやＨ2やＨＣｌなどのエッチングガスにて構成されるパージガス１５を導入している。これにより、図１中の破線矢印に示したように、パージガス１５が坩堝８の加熱容器８ａと外周容器８ｂの間の隙間やパイプ材１２ａおよび台座部１０内に形成されたガス導入経路を通じて、台座部１０の外周に供給される。このため、原料ガス３のうちの未反応ガスがパージガス拡散導入部材９、１０ｃ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。

このとき、パージガス拡散導入部材９、１０ｃをかさ密度が０．７×１０³ｋｇ／ｍｍ³以下とされた多孔質物質もしくは繊維状物質で構成されるようにしているため、パージガス１５が広範囲に拡散させて通過させることができる。したがって、原料ガス３のうちの未反応ガスの排出経路を構成するパージガス拡散導入部材９、１０ｃのほぼ全域でパージガス１５を導入でき、排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って抑制することが可能となる。

以上説明したように、原料ガス３のうちの未反応ガスの排出経路にパージガス拡散導入部材９、１０ｃを配置し、パージガス拡散導入部材９、１０ｃのほぼ全域でパージガス１５を導入できるようにしている。このため、排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って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。

（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実施形態に対してパージガス拡散導入部材９、１０ｃをガス拡散噴出口にて構成したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２は、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１の部分断面斜視図である。また、図３は、図２の領域Ｒの部分拡大図である。これらの図を参照して、本実施形態にかかるＳｉＣ単結晶製造装置１について説明する。

図２に示されるように、本実施形態では、パージガス拡散導入部材９、１０ｃをガス拡散噴出口によって構成し、このガス拡散噴出口によってパージガス１５を広範囲に拡散させる。

図２に示すように、パージガス拡散導入部材９は、円筒形状の外周壁９ａとこの外周壁９ａの内周面を部分的に突出させた突出部９ｂとを有した構成とされている。

外周壁９ａは、両端が加熱容器８ａと外周容器８ｂのストッパ部８ｄとの間に挟まれるように配置されている。この外周壁９ａには、内周面と外周面とを貫通する複数の断面円形状の連通孔９ｃが形成され、この複数の連通孔９ｃを通じてパージガス１５を台座部１０の周囲に導入できるようにしてある。

突出部９ｂは、外周壁９ａの内周を１周するように設けられていると共に、中心軸に平行な方向において等間隔に複数個備えられることでフィン形状とされている。上記した複数の連通孔９ｃは、隣り合う突出部９ｂの間、例えば隣り合う突出部９ｂの中央位置に設けられ、周方向に等間隔に配置されている。

そして、図３に示すように、連通孔９ｃを入口とし、各突出部９ｂの間をパージガス１５の出口とするガス拡散噴出口が構成され、加熱容器８ａと外周容器８ｂとの間の隙間を通じて供給されたパージガス１５が連通孔９ｃを通じてガス拡散噴出口内に入り、各突出部９ｂの間で拡散されてから出口を通じて噴出される。入口となる複数の連通孔９ｃのコンダクタンスが加熱容器８ａと外周容器８ｂとの間の隙間によって構成されるパージガス１５の流路のコンダクタンスと比較して大きくなるようなサイズに設計してあり、すべての連通孔９ｃから偏り無くパージガス１５が噴出させられるようにしてある。また、各突出部９ｂの間に構成される出口の総面積が各突出部９ｂの先端部の総面積よりも大きくなるようにしてあり、かつ、出口の総面積が入口の総面積よりも大きくなるようにしてある。このため、パージガス拡散導入部材９のうち排出経路側の壁面の総面積（出口の総面積と突出部９ｂの先端部の総面積の和）に対する出口の総面積の割合を大きくでき、より広い範囲においてパージガス１５を噴出させられると共に、入口から出口に至るまでに広い範囲でパージガス１５を拡散させることが可能となる。

このような構成によれば、複数の連通孔９ｃから導入されたパージガス１５が各突出部９ｂの間の空間内で広範囲に均等に拡散されてから出口より噴出される。このため、パージガス拡散導入部材９のほぼ全域でパージガス１５を導入でき、排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って抑制することが可能となる。

一方、パージガス拡散導入部材１０ｃは、ガス供給部１０ｂの外周面を部分的に突出させた突出部１０ｃａによって構成されている。突出部１０ｃａはガス供給部１０ｂの外周面を１周するように設けられていると共に、中心軸に平行な方向において等間隔に複数個備えられることでフィン形状とされている。上記した複数の連通孔１０ｄは、隣り合う突出部１０ｃａの間、例えば隣り合う突出部１０ｃａの中央位置に配置され、周方向において等間隔に配置されている。

そして、連通孔１０ｄを入口とし、各突出部１０ｃａの間をパージガス１５の出口とするガス拡散噴出口が構成され、ガス供給部１０ｂを通じて供給されたパージガス１５が連通孔１０ｄを通じてガス拡散噴出口内に入り、各突出部１０ｃａの間で拡散されてから出口を通じて噴出される。入口となる複数の連通孔１０ｄのコンダクタンスがガス供給部１０ｂ内に構成されるパージガス１５の流路のコンダクタンスと比較して大きくなるようなサイズに設計してあり、すべての連通孔１０ｄから偏り無くパージガス１５が噴出させられるようにしてある。また、各突出部１０ｃａの間に構成される出口の総面積が各突出部１０ｃａの先端部の総面積よりも大きくなるようにしてあり、かつ、出口の総面積が入口の総面積よりも大きくなるようにしてある。このため、パージガス拡散導入部材１０ｃの外周面の総面積（出口の総面積と突出部１０ｃａの先端部の総面積の和）に対する出口の総面積の割合を大きくでき、より広い範囲においてパージガス１５を噴出させられると共に、入口から出口に至るまでに広い範囲でパージガス１５を拡散させることが可能となる。

このような構成によれば、複数の連通孔１０ｄから導入されたパージガス１５が各突出部１０ｃａの間の空間内で広範囲に均等に拡散されてから出口より噴出される。このため、パージガス拡散導入部材１０ｃのほぼ全域でパージガス１５を導入でき、排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って抑制することが可能となる。

以上説明したように、パージガス拡散導入部材１０ｃをガス拡散噴出口によって構成することもできる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の場合、パージガス拡散導入部材９、１０ｃに備えられる各突出部９ｂ、１０ｃａが周方向に１周備えられた構造とされているため、隣り合う各突出部９ｂ、１０ｃａの間に構成されるガス拡散噴出口の出口も周方向に１周繋がった構造となる。したがって、パージガス１５の流れは均等に分散され、パージガス拡散導入部材９の全域において径方向外側から内側に向かう向きの流れが形成されると共に、パージガス拡散導入部材１０ｃの全域において径方向内側から外側に向かう向きの流れが形成される。このため、より広範囲に偏り無くパージガス１５を導入でき、排出経路の詰まりをより広い範囲に渡って抑制することが可能となる。

なお、このような構造のパージガス拡散導入部材９、１０ｃについては、第１実施形態と異なり、多孔質物質や繊維状物質などではない一般的な黒鉛などによって形成することができる。さらに、パージガス拡散導入部材９、１０ｃのうち排出経路側の壁面（突出部９ｂ、１０ｃａの各面や突出部９ｂ、１０ｃａが形成されていない部分の面）をＴａＣ、ＮｂＣなどの高融点金属でコーティングすることもできる。このような構成とすれば、パージガス拡散導入部材９、１０ｃが熱エッチングを抑制することも可能となる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、ＳｉＣ単結晶製造装置１の構造の一例を説明したが、ここで説明した構造以外の構造であっても良い。すなわち、円筒形状の坩堝８内に、種結晶５が貼り付けられる台座１０ａが備えられた台座部１０を配置すると共に、種結晶５の下方から原料ガス３を供給することによりＳｉＣ単結晶を成長させ、坩堝８の内周面と台座部１０の外周面との間を排出経路として未反応ガスを排出させる構造であれば良い。そして、このような構造において、排出経路を構成する坩堝８の内周面と台座部１０の外周面とにパージガス拡散導入部材９、１０ｃが備えられ、該パージガス拡散導入部材９、１０ｃを通じて未反応ガスを希釈化するパージガス１５が排出経路に導入されるようにすればよい。

上記第１実施形態では、パージガス拡散導入部材９、１０ｃを構成する多孔質物質もしくは繊維状物質の一例として、例えば高融点金属炭化物の低密度焼結体で構成される多孔質物質あるいは繊維状物質を例に挙げた。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、パージガス拡散導入部材９、１０ｃを多孔質カーボンや繊維状カーボンによって構成することもできる。

また、上記第２実施形態では、パージガス拡散導入部材９のガス拡散噴出口を構成するために用いられる連通孔９ｃや、パージガス拡散導入部材１０ｃのガス拡散噴出口を構成するために用いられる連通孔１０ｄを断面円形状としたが、それに限るものではない。

図４および図５は、パージガス拡散導入部材９のガス拡散噴出口を構成するための連通孔９ｃの形状を変えたときの様子を示した斜視模式図であり、（ａ）は複数の連通孔９ｃ近傍の透過斜視図、（ｂ）は１つの連通孔９ｃを通じてのパージガス１５の拡散の様子を示した図、（ｃ）はパージガス拡散導入部材９を中心から見たときの各出口のレイアウトの模式図である。

図５（ａ）に示すように、連通孔９ｃの断面形状を四角形とすることもできる。このようにする場合、図５（ｂ）に示すように、連通孔９ｃを入口として各突出部９ｂの間を出口としたパージガス１５の流動部分の形状が略四角錐状となり、図５（ｃ）に示すように、各出口が隣接し合うように連通孔９ｃの間隔を設定すると、ほぼパージガス拡散導入部材９の内周面の全域にパージガス１５を拡散させることが可能となる。

また、図６（ａ）に示すように、連通孔９ｃの断面形状を三角形とすることもできる。このようにする場合、図６（ｂ）に示すように、連通孔９ｃを入口として各突出部９ｂの間を出口としたパージガス１５の流動部分の形状が略三角錐状となり、隣り合う連通孔９ｃの三角形の上下方向での向きを交互に入れ替えるようにすれば、図６（ｃ）に示すように、各出口が隣接し合うようにでき、ほぼパージガス拡散導入部材９の内周面の全域にパージガス１５を拡散させることが可能となる。

なお、ここではパージガス拡散導入部材９のガス拡散噴出口を構成するために用いられる連通孔９ｃの形状を変更する場合の一例を挙げたが、ここで挙げた形状以外の形状としても良い。勿論、パージガス拡散導入部材１０ｃのガス拡散噴出口を構成するために用いられる連通孔１０ｄについても、連通孔９ｃと同様の形状を適用できる。

１ＳｉＣ単結晶製造装置
３原料ガス
５種結晶
８坩堝
８ａ加熱容器
８ｂ外周容器
９パージガス拡散導入部材
９ａ外周壁
９ｂ突出部
９ｃ連通孔
１０台座部
１０ａ台座
１０ｂガス供給部
１０ｃパージガス拡散導入部材
１０ｃａ突出部
１０ｄ連通孔
１０ｅフランジ部
１５パージガス

Claims

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（１０ａ）が備えられた台座部（１０）を配置すると共に、前記台座（１０ａ）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部（１０）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、
前記排出経路を構成する前記坩堝（８）の内周面と前記台座部（１０）の外周面とにパージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）が備えられ、該パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）を通じて前記未反応ガスを希釈化するパージガス（１５）が前記排出経路に導入される構成とされ、
前記パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）は、前記パージガス（１５）の入口となる複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）と、前記排出経路側に突出させられた複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）とを有し、前記複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）を通過した前記パージガス（１５）が前記複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間において拡散させられたのち、前記複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間を出口として噴出させられるガス拡散噴出口にて構成されていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。
前記入口となる前記複数の連通孔（９ｃ、１０ｄ）の総面積よりも前記出口となる前記複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間の総面積の方が大きく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。
前記複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の先端部の総面積よりも前記出口となる前記複数の突出部（９ｂ、１０ｃａ）の間の総面積の方が大きくされていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
前記パージガス拡散導入部材（９、１０ｃ）のうち排出経路側の壁面が高融点金属炭化物で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３のいずれか１つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。