JP2019112274A - 台座、ＳｉＣ単結晶の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基底面転位の発生が抑制されたエピタキシャル膜を結晶成長させるために、結晶成長中のシードの形状を制御することを可能とする、シード用の台座を提供する。【解決手段】本発明の台座１０２は、結晶成長中のシードの台座１０２であって、一方の側からの平面視において、所定の位置から複数の方向に熱膨張係数の異なる複数の第一部材１０２Ａが重なった部分を有し、その重なり方向Ｌにおいて所定の位置から遠ざかるにつれて、第一部材１０２Ａの熱膨張係数が単調に変化している。【選択図】図２

Description

本発明は、結晶成長時にシード（種結晶）を取り付ける台座と、それを用いたＳｉＣ単結晶の製造装置および製造方法に関する。

半導体材料である炭化珪素（ＳｉＣ）は、現在広くデバイス用基板として使用されているＳｉ（珪素）に比べてバンドギャップが広く、耐圧性、熱伝導性に優れていることが知られている。そのため、炭化珪素は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。

炭化珪素を利用した半導体デバイスには、ＳｉＣウェハ上にエピタキシャル膜を形成したＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられる。ＳｉＣウェハ上に化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって設けられたエピタキシャル膜が、ＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となる。エピタキシャルウェハの活性層は、ＳｉＣウェハの結晶欠陥をそのまま引き継いだり、別の結晶欠陥に変換して引き継いだりすることにより、ＳｉＣウェハの品質の影響を受ける。そのため、欠陥の少ない、高品質なＳｉＣウェハが求められている。

例えば、特許文献１には、ウェハの反り量及び結晶方位のズレ量を所定の範囲内とすることで、ＳｉＣウェハ上に形成されるエピタキシャル膜が良好となることが記載されている。また、特許文献２には、ウェハ面内の成長面方位のずれを所定の範囲内とすることで、良質なエピタキシャル薄膜が得られることが記載されている。

特開２０１１−２１９２９６号公報 特開２０１１−１６７２１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されているように所定の方向における格子ズレの程度を制御したのみでは、基底面転位（ＢＰＤ）の発生を十分に抑制することができない場合がある。基底面転位は、ＳｉＣウェハで発生するキラー欠陥の一つであり、基底面における結晶格子のすべり（転位）が、その発生原因の一つであると考えられている。

本発明者の鋭意検討の結果、単結晶成長時の基底面転位の発生数は、成長する単結晶膜を構成する結晶の格子面の形状が、凸部と凹部が共存する鞍型である場合に増加し、凸部または凹部の一方のみが存在するドーム型である場合に減少することが見出されている。さらに、凸形状の格子面の湾曲の量が小さい方が、基底面転位の発生数は抑制されるということもわかってきている。単結晶膜の結晶格子面の形状は、単結晶の成長時、すなわち加熱状態のシードの結晶格子面形状に依存している。シードは、片面が台座に接着された状態で加熱されるので、加熱時には剛体として変形する。その為、シードの結晶格子面は、シードの形状の変化に従って変形する。したがって、この加熱時のシードの形状を制御することにより、加熱時のシードの格子面形状を制御し、ひいては形成されるＳｉＣ単結晶の結晶格子面の形状を、適切な湾曲量の範囲内のドーム型とすることが可能であると考えられる。

従来、シードの形状については、結晶成長中の成長表面を凸形状に保つことにより異形の発生を防止するなどの観点から、その表面形状について考慮されることはあった。しかし、シードの表面形状は、成長表面近傍の温度分布などの影響を受けて、成長前のシードの昇華やごく初期の成長時に変わってしまうものである。一方、シードの格子面形状のほうは、成長前のシードの昇華やごく初期の成長時に変わることは無く、その後の成長に影響を与える。今回、シードの表面形状ではなく、シードの格子面形状の制御という点からシードの形状を制御する方法に注目した。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、基底面転位の発生が抑制されたＳｉＣ単結晶を結晶成長させるために、結晶成長中のシードの形状を制御することを可能とする、シード用の台座を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。

（１）本発明の一態様に係る台座は、結晶成長中のシードの台座であって、一方の側からの平面視において、所定の位置から複数の方向に熱膨張係数の異なる複数の第一部材が重なった部分を有し、重なり方向において前記所定の位置から遠ざかるにつれて、前記第一部材の熱膨張係数が単調に変化している。

（２）前記（１）に記載の台座において、複数の前記第一部材が、前記所定の位置から互いに反対の二方向に重なった部分を有していてもよい。

（３）前記（１）または（２）のいずれかに記載の台座において、複数の前記第一部材が、前記所定の位置から放射状に広がる複数の方向に重なった部分を有していてもよい。

（４）前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の台座において、重なる前記第一部材の数が、重なる方向によらず一定であってもよい。

（５）前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の台座において、重なる前記第一部材の数が、重なる一部の方向において他の方向と異なっていてもよい。

（６）前記（３）または（４）のいずれかに記載の台座において、複数の前記第一部材が、前記一方の側からの平面視において、いずれも前記所定の位置を囲む円形状を有していてもよい。

（７）前記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の台座において、前記重なり方向において、前記所定の位置から遠ざかるにつれて、前記第一部材の熱膨張係数が単調に増加していてもよい。

（８）前記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の台座において、前記重なり方向において、前記所定の位置から遠ざかるにつれて、前記第一部材の熱膨張係数が単調に減少していてもよい。

（９）前記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の台座において、前記複数の第一部材の一方の側が、第二部材で覆われていてもよい。

（１０）前記（９）に記載の台座において、前記重なり方向と垂直な方向において、前記第二部材の厚さが、前記第一部材の厚さの１倍以下であることが好ましい。

（１１）前記（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の台座において、前記複数の第一部材の前記一方の側と反対に位置する側が、第三部材で覆われていてもよい。

（１２）前記（１１）に記載の台座において、前記重なり方向と垂直な方向において、前記第三部材の厚さが、前記第一部材の厚さの１倍以下であることが好ましい。

（１３）本発明の一態様に係るＳｉＣ単結晶の製造装置は、前記（１）〜（１２）のいずれか一つに記載の台座を、前記一方の側が、シード成長面側となるように備えている。

（１４）本発明の一態様に係るＳｉＣ単結晶の製造方法は、前記（１３）に記載のＳｉＣ単結晶の製造装置を用いて、ＳｉＣ単結晶を製造する。

本発明の台座では、複数の第一部材を、その重なり方向において中央から外側に向かって、熱膨張係数が単調に増加するように重ねた場合、外側の第一部材ほど、加熱時に大きく膨張することになる。そのため、本発明の台座において、第一部材の重なり方向に平行な面は、中央に比べて外側が反り上がった形状となり、そこに搭載されるシードの形状も、これに追従し、中央に比べて外側が反り上がった形状となる。シードの格子面形状は、シードの形状と同様に変形する。そして、シード上に成長するＳｉＣ単結晶は、そのシードの、結晶格子面の形状を引き継いで成長する。その為、シードの元の格子面の反りに対し、適切な台座を用いることにより、成長するＳｉＣ結晶の格子面の形状を、ドーム状で湾曲の少ない方向に矯正することができ、ひいては、基底面転位の発生数を抑制することができる。

本発明の第一実施形態に係る台座を備えた単結晶膜の製造装置の縦断面図である。 （ａ）本発明の第一実施形態に係る台座の平面図である。（ｂ）第二部材と第三部材とで挟まれた状態の台座の側面図である。 （ａ）、（ｂ）第二部材にシードを載せた台座の加熱前、加熱後の断面図である。 （ａ）〜（ｄ）本発明の第二実施形態に係る台座の平面図である。 本発明の第二実施形態の変形例に係る台座の平面図である。 本発明の実施例として製造したＳｉＣウェハの反り量について、６方位測定した結果を示すグラフである。 本発明の実施例として製造したＳｉＣウェハにおける、結晶格子面の形状を示すグラフである。

以下、本発明について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜第一実施形態＞
［ＳｉＣ単結晶の製造装置と台座の構成］
図１は、本発明の第一実施形態に係る、昇華法による結晶成長中のシードの台座を備えた、ＳｉＣ単結晶の製造装置１００の縦断面図である。ＳｉＣ単結晶の製造装置１００は、少なくとも、坩堝１０１と、坩堝１０１内の一端側に配されたシード（種結晶）Ｓの台座１０２と、坩堝１０１の外壁を囲むコイル１０３とを備え、坩堝１０１内の他の一端側に、原料Ｇが収容されるように構成されている。ＳｉＣ単結晶の製造装置１００は、さらに、台座１０２から原料Ｇに向けて拡径するテーパーガイド１０４を備えていてもよい。

台座１０２は、シード成長面側となる一方の側からの平面視において、所定の位置から複数の方向に熱膨張係数の異なる複数の第一部材１０２Ａが重なった部分を有する。図２（ａ）は、図１において原料Ｇ側から見た台座１０２の平面図である。図２（ａ）では、台座１０２が、その所定の位置（中央部）から互いに反対の二方向（左右）Ｄ_１に、板状の複数の第一部材１０２Ａを、それぞれの幅方向（短手方向）を揃えて（側面同士を対向させて）重ねた部分を有する場合について、例示している。別の言い方をすると、シードを貼り付ける面と平行な方向に、熱膨張係数の異なる板状の複数の第一部材１０２Ａが並べられている。以下では、第一部材および他の部材について、第一部材同士の重なり方向Ｌの大きさを「幅」と呼び、重なり方向Ｌと垂直な方向の大きさを「厚さ」と呼ぶものとする。

第一部材１０２Ａは、黒鉛を主原料とするカーボン成形材、ポーラスカーボン、グラッシーカーボンあるいはその他の炭素系材料からなる部材である。重なり方向（第一部材１０２Ａの幅方向）Ｌと略垂直な方向における第一部材１０２Ａの厚さ、すなわち台座１０２の厚さｔ_１は、２ｍｍ以上であることが好ましい。

図２（ａ）では、５つの第一部材１０２Ａ_１、１０２Ａ_２、１０２Ａ_３、１０２Ａ_４、１０２Ａ_５が、順に重ねられている場合を例示しているが、重ねられる数については限定されない。また、図２（ａ）は、台座１０２が円柱状である場合を想定したものであるが、台座１０２の形状については、この場合に限定されない。

重なり方向Ｌにおける各第一部材の幅は、種結晶の大きさに応じて設定される台座１０２の大きさと、重ねられる数に応じて適宜決めればよい。図２（ａ）に示す様に、各第一部材の幅は、重なり方向Ｌにおいて互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。

複数の第一部材１０２Ａは、その重なり方向Ｌにおいて、中央部から遠ざかるにつれて、すなわち中央部から外側に向かって（方向Ｄ_１）、熱膨張係数が単調に変化（増加または減少）している。なお、単調な変化とは、増加し続ける変化または減少し続ける変化を意味する。

本実施形態の第一部材１０２Ａは、中央部から外側に向かって、熱膨張係数が単調に増加するように重ねられているものとする。すなわち、第一部材１０２Ａ_３、第一部材１０２Ａ_２、第一部材１０２Ａ_１の順、第一部材１０２Ａ_３、第一部材１０２Ａ_４、第一部材１０２Ａ_５の順に、それぞれの熱膨張係数が単調に増加しているものとする。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の台座１０２を、第二部材１０５と第三部材１０６とで挟んだ場合の側面図である。この場合、台座１０２は、第一部材１０２Ａ同士の重なり方向Ｌが、単結晶膜製造装置１００の天井、床面と略平行になるように設置される。

図２（ｂ）に示すように、台座１０２の原料Ｇ側（一方の側）の表面（シード形成面）は、黒鉛を主原料とするカーボン成形材、ポーラスカーボン、グラッシーカーボン、あるいはその他の炭素系材料からなる第二部材１０５で覆われていることが好ましい。この場合、シードＬは一体の第二部材１０５上に形成されることになり、複数の第一部材１０２Ａに跨って載る場合に比べて、台座１０２に対するシードＬの密着性を向上させることができる。重なり方向Ｌと垂直な方向（図２（ｂ）では上下方向）において、第二部材の厚さｔ_２は、第一部材の厚さｔ_１の１倍以下であることが好ましく、０．５倍以下であることがより好ましい。

また、図２（ｂ）に示すように、台座１０２の原料Ｇと反対側（一方の側と反対に位置する側）の表面（坩堝１０１への取付け面）も、黒鉛を主原料とするカーボン成形材、ポーラスカーボン、グラッシーカーボン、あるいはその他の炭素系材料からなる第三部材１０６で覆われていることが好ましい。この場合、台座１０２は、第三部材１０６を介して坩堝１０１に取付けられることになり、坩堝１０１に対する台座１０２の密着性を向上させることができる。重なり方向Ｌと垂直な方向において、第三部材の厚さｔ_３は、第一部材の厚さｔ_１の１倍以下であることが好ましく、０．５倍以下であることがより好ましい。また、第二部材１０５を有する場合、第三部材１０６の厚さは、第二部材１０５の厚さを上回っていてもよい。

図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ加熱前、加熱後の台座１０２の段面図である。台座１０２は、第一部材１０２Ａ同士の重なり方向Ｌが、単結晶膜製造装置１００の内壁１０１ａと略平行になるように設置されている。

加熱前の台座１０２の厚さｔ_１は、図３（ａ）に示すように一様に揃っているが、加熱を行うことによって、台座１０２を構成する複数の第一部材１０２Ａが、それぞれの熱膨張係数に応じて膨張するため、台座１０２は、図３（ｂ）に示すように変形する。

本実施形態の第一部材１０２Ａは、外側に位置するものほど熱膨張係数が大きいため、中央部から外側に向かって大きさが増してゆくことになる。その結果として、原料Ｇ側の台座の表面１０２ａは、中央が窪んだ湾曲形状となり、この表面１０２ａを覆う第二部材１０５も、これに追従した形状となる。したがって、台座１０２に対して、直接または第二部材１０５を介して形成されるシードＳも、台座１０２と同様の湾曲形状となる。ただし、台座１０２は、シード形成部分の反対側の面が、第三部材１０６を介して内壁１０１ａに固定されているため、この面の方向への膨張は抑えられる。

加熱時のシード形成部分に滑らかな湾曲面を形成する観点から、隣接する第一部材１０２Ａ同士の熱膨張係数差は、３×１０^−６Ｋ^−１以下であることが好ましい。

なお、台座１０２として、中央部から外側に向かって、第一部材１０２Ａの熱膨張係数が単調に減少するように重ねられているものを用いた場合には、加熱時に中央部が外側より大きく膨張して突出するため、シードＳの外側を台座１０２側に反らせることができる。したがって、例えば、シードＳの外側部分が、予め台座１０２と反対側に反り過ぎた格子面を有している場合に、このような台座を用いれば、シードＳの外側部分を台座１０２側に引っ張ることになり、反りの程度を緩和することができる。

上記の図２の様な台座は、第一部材を重ねた方向にシードを反らせ、それに直交する方法には変形させないため、格子面が一方向で凸、直交する方向で凹となっているような鞍型（ポテトチップス型）の格子面を有するシードをドーム型に変形させる場合や、ドーム型になっていて方位による反りの量の違いが大きいシードを、反りの小さなドーム型に変形させるような場合に、特に有効である。

［ＳｉＣ単結晶の製造方法］
本実施形態の台座１０２を用いたＳｉＣ単結晶の製造方法について説明する。

始めに、予め、シードとなるＳｉＣ単結晶の格子面の形状を測定する。格子面とはＳｉＣ単結晶の原子配列面であり、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により測定することができる。ＸＲＤ測定に用いる回折面としては、例えば（０００４）面等を選択することができる。格子面の形状は、原子配列面の湾曲に応じてＸ線の回折方向が変わるため、測定する方向に沿って位置を変えながらＸ線回折のピークに対応するω角の位置の変動を測定し、その結果から計算することができる。測定方向は、直交する２方向としてもよいし、対称な６方向としてもよい。４Ｈ−ＳｉＣは六方晶であり、ｃ面は６回対称を有する為、６方向の測定が好ましい。

次に、ＸＲＤによって求めた格子面の形状により、格子面の形状を矯正する為に適切な台座を選択し、適切な方向に種結晶を貼り付ける。例えば、一方向に格子面の大きい場合は、そりの大きい方向と、板状の複数の第一部材が重ねられた方向を合わせる様に貼り付ければよい。尚、シードを同じ単結晶から切り出した場合、格子面は同様の反りを有しているので、すべてのシードを測定する必要はなく、既知の他の測定結果を利用すればよい。

台座にシードを貼り付けた状態で坩堝の中に配置し、図１に示すＳｉＣ単結晶膜の製造装置１００において、コイル１０３に交流電流を印加して坩堝１０１を加熱する。これにより、原料Ｇから原料ガスが発生し、この原料ガスが、テーパーガイド１０４に沿って台座１０２に設置されたシードＳに供給される。シードＳに原料ガスが供給されることで、シードＳの主面にＳｉＣ単結晶のインゴットＢが結晶成長する。シードＳの結晶成長面は、カーボン面、または、カーボン面から１０°以下のオフ角を設けた面とすることが好ましい。

得られたＳｉＣインゴットＢをスライスして、ＳｉＣウェハを作製する。＜０００１＞に垂直または０〜１０°のオフ角をつけた方向にスライスし、ｃ面に平行、またはｃ面から０〜１０°オフ角をつけた面を有するウェハを作製する。オフ角は、任意の方向に設けてもよい。例えば＜１１−２０＞方向に設けた場合には、主面と＜１１−２０＞方向とのなす角が、オフセット角となる。ウェハの表面加工は、（０００１）面側すなわちＳｉ面側に鏡面加工を施してもよい。Ｓｉ面は、通常エピタキシャル成長を行う面である。

以上のように、本実施形態に係る台座１０２では、複数の第一部材１０２Ａを、その重なり方向Ｌにおいて中央から外側に向かって、熱膨張係数が単調に増加するように重ねた場合、外側の第一部材１０２Ａほど、加熱時に大きく膨張することになる。そのため、本発明の台座１０２において、第一部材の重なり方向Ｌに平行な面は、中央に比べて外側が反り上がった形状となり、そこに搭載されるシードＳの形状も、これに追従し、中央に比べて外側が反り上がった形状となる。結晶成長中のシードの格子面は、この反りによって格子面の形状が適切になる様に取り付けられているため、湾曲が小さいドーム型とすることができ、形成される単結晶成長は、シードの結晶格子面の形状を引き継いで適切な形状となり、基底面転位の発生数が抑制された単結晶を得ることができる。

＜第二実施形態＞
図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の第二実施形態に係る台座１１２、１２２、１３２、１４２の平面図である。

本実施形態の台座１１２、１２２、１３２、１４２は、一方の側からの平面視において、所定の位置（中央部）から放射状に広がる複数の方向Ｄ_２に、板状の複数の第一部材を、それぞれの幅方向（短手方向）を揃えて（側面同士を対向させて）重なった部分を有する。すなわち、本実施形態の各台座を構成する第一部材１１２Ａ、１２２Ａ、１３２Ａ、１４２Ａは、互いに反対の二方向に限らず、中央部から延びる任意の方向において重なった部分を有している。台座１１２、１２２、１３２、１４２のその他の構成については、第一実施形態の台座１０２と同様である。ここで、中央部から延びる任意の方向に重なるとは、第一部材が重なった方向と垂直な方向、すなわちシードを貼り付ける面の側からの平面視において、中心から外側に向かう任意の方向に、複数の第一部材が配置されていることを意味している。図４（ａ）や（ｃ）の様に中心に対して回転対称に配置されてもよいし、図４（ｂ）や（ｄ）の様に６回対称に配置されていてもよい。中心に対して対称性を有していなくてもよい。

重ねる第一部材の形状は、図４（ａ）の台座１１２のように、全て中央部に対して等方的な円形状であってもよいし、図４（ｂ）の台座１２２のように、一部だけが六角形等の別の形状であってもよい。また、重ねる第一部材は、図４（ａ）の台座１１２のように、全てが同じ厚さであってもよいし、図４（ｃ）、（ｄ）の台座１３２、１４２のように、一部が異なる厚さであってもよい。

これらの構成によれば、熱膨張係数の傾斜がシード形成面の全方向にわたって発生することになる。台座のシード形成される側の面は、中央に比べて全周囲が反り上がった形状となり、そこに成長するシードの形状も、これに追従し、中央に比べて全周囲が反り上がった形状となる。したがって、熱方向の傾斜を一方向のみに発生させた場合に比べて、形成されるエピタキシャル膜は、結晶格子面の形状が略等方的なドーム型となり、基底面転位の発生数がさらに抑制されたものとなる。

特に、図４（ａ）では、複数の第一部材が、重なり方向Ｌと垂直な方向における一方の側からの平面視において、いずれも中央部を囲む円形状を有している。この場合には、熱膨張係数の傾斜がシード形成面の全方向にわたって、同じ角度で発生することになるため、形成されるエピタキシャル膜は、結晶格子面の形状がより等方的なドーム型となり、基底面転位の発生数がさらに抑制されたものとなる。

この平面視で第一部材が中央部から延びる全方向に重ねられているタイプの場合、上述の様に全方向に等しく変形させやすい為、湾曲の大きい凸の格子面を有する種結晶に対し、その湾曲を小さくすることに好適に用いられる。

（変形例）
図５は、第二実施形態の変形例に係る台座１５２の平面図である。図４（ａ）〜（ｄ）では、重なる第一部材の数が、重なる方向によらず一定となっている例を示しているが、図５では、重なる第一部材の数１５２Ａの数が、重なる一部の方向において、他の方向と異なっている。このように、第一部材１５２Ａは、重なり方向Ｌと垂直な方向における一方の側からの平面視において、中央部に対して非対称な形状であってもよい。第一部材１５２Ａが非対称に配置された台座は、格子面の変形が非対称である場合に、それを矯正する為に有効である。

以下、実施例により、本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例）
第一実施形態の台座１０２を用い、昇華法によってＳｉＣ単結晶を製造した。種結晶は直径１５０ｍｍのものを用いた。その為、台座は直径１５０ｍｍの円柱状とした。台座１０２としては、厚さｔ_１が２ｍｍの黒鉛板（第一部材）を重なりの方向Ｌに３枚重ね（Ａ１〜Ａ３）、それぞれ接着したものを用いた。黒鉛板の幅は、重なり方向Ｌで同じ幅とした。中央の第一部材Ａ２の黒鉛は、熱膨張率が、両外側の第一部材Ａ１とＡ３の黒鉛の熱膨張率よりも小さい材質のものを使用した。使用した黒鉛材料としては、室温の線膨張率の差で１×１０^−６／Ｋのものを選択した。第一部材１０２Ａの重なり方向Ｌと垂直な方向における一方の側、他方の側に、それぞれ厚さ２ｍｍの黒鉛板（第二部材、第三部材）を接着した。シードを台座に張り付ける際、第一部材の重なりの方向は、シードの状態でマイナス方向の反りの大きかった＜１−１００＞方向に合わせた。

この台座とシードを用いて、ＳｉＣ単結晶成長を実施し、得られた単結晶のシード近傍からウェハを切り出した。結晶成長前のシードの格子面形状と、結晶成長させて得られたＳｉＣ単結晶におけるシード近傍の格子面形状を、＜１１−２０＞方向、＜１−１００＞方向、＜１−２１０＞方向、＜０１−１０＞方向、＜１０−１０＞方向、＜−２１１０＞方向の６方向についてＸＲＤ測定し、それぞれ反り量ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、ｄ_４、ｄ_５、ｄ_６を得た。本実験の結果、結晶成長前のシードにおける反り量は、それぞれｄ_１＝７７．８μｍ、ｄ_２＝−１６．７μｍ、ｄ_３＝３０．９μｍ、ｄ_４＝７２．５μｍ、ｄ_５＝４４．４μｍ、ｄ_６＝−７．６μｍとなった。結晶成長させて得られたＳｉＣ単結晶における反り量は、それぞれｄ_１＝８７．５μｍ、ｄ_２＝２４．６μｍ、ｄ_３＝４２．５μｍ、ｄ_４＝６０．５μｍ、ｄ_５＝８０．１μｍ、ｄ_６＝４３．３μｍとなった。６つの反り量のうち、最大値をｄ_ｍａｘ、最小値をｄ_ｍｉｎとすると結晶成長前のシードにおけるd_ｍａｘはｄ_１、ｄ_ｍｉｎはｄ_２となった。また、結晶成長させて得られたＳｉＣ単結晶におけるｄ_ｍａｘはｄ_１、ｄ_ｍｉｎはｄ_２となった。それぞれの方向に対する曲率半径と、湾曲量｜ｄ_ｍａｘ−ｄ_ｍｉｎ｜を算出した。その結果を表１に示す。結晶成長により、結晶成長後のシード近傍（成長後結晶部）におけるＳｉＣ単結晶の格子面の湾曲が小さくなり、格子面の形状が矯正されたことが分かる。

また、結晶成長後のシード近傍のＳｉＣ単結晶を、６方位の原子配列面の形状をＸ線回折（ＸＲＤ）で確認した結果について、図６のグラフに示す。図６のグラフにおいて、横軸は重なり方向における中央部からの距離（ｍｍ）を示し、縦軸は反り量（湾曲量相対値）（μｍ）を示している。このグラフから、６方位とも、中央部に対して外側が反り上がった形状であり、得られた単結晶膜が同一方向に湾曲していて、格子面がドーム型になっていることが分かる。

また、結晶成長前のシード、および結晶成長後のシード近傍のＳｉＣ単結晶における、＜１１−２０＞方向を０°としたときの各方向の角度（回転角）と反り量との関係についてまとめた結果を、図７のグラフに示す。図７のグラフにおいて、横軸は＜１１−２０＞方向を０°としたときの各方向の角度（°）を示し、縦軸は反り量（μｍ）を示している。

単結晶成長前の反りの分布は、シードの一部の曲率半径がマイナス（湾曲の方向が逆）の値であるのに対し、成長後のＳｉＣ単結晶のシード近傍では、いずれの方位においても、曲率半径がプラスの値に変化している。この結果から、鞍型に反ったシードの格子面が、ドーム型に矯正されたことにより、得られた単結晶膜が同一方向に湾曲していることが分かる。

１００・・・ＳｉＣ単結晶の製造装置
１０１・・・坩堝
１０２、１１２、１２２、１３２、１４２、１５２・・・台座
１０２Ａ、１０２Ａ_１、１０２Ａ_２、１０２Ａ_３、１０２Ａ_４、１０２Ａ_５・・・第一部材
１１２Ａ、１２２Ａ、１３２Ａ、１４２Ａ、１５２Ａ・・・第一部材
１０２ａ・・・台座の表面
１０３・・・コイル
１０４・・・テーパーガイド
１０５・・・第二部材
１０６・・・第三部材
Ｂ・・・インゴット
Ｄ_１、Ｄ_２・・・熱膨張係数の傾斜方向
Ｇ・・・原料
Ｌ・・・重なり方向
Ｓ・・・シード
ｔ_１・・・第一部材の厚さ
ｔ_２・・・第二部材の厚さ
ｔ_３・・・第三部材の厚さ

Claims (14)

1. 結晶成長中のシードの台座であって、
   一方の側からの平面視において、
   所定の位置から複数の方向に熱膨張係数の異なる複数の第一部材が重なった部分を有し、重なり方向において前記所定の位置から遠ざかるにつれて、前記第一部材の熱膨張係数が単調に変化していることを特徴とする台座。
2. 複数の前記第一部材が、前記所定の位置から互いに反対の二方向に重なった部分を有することを特徴とする請求項１に記載の台座。
3. 複数の前記第一部材が、前記所定の位置から放射状に広がる複数の方向に重なった部分を有することを特徴とする請求項１に記載の台座。
4. 重なる前記第一部材の数が、重なる方向によらず一定であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の台座。
5. 重なる前記第一部材の数が、重なる一部の方向において他の方向と異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の台座。
6. 複数の前記第一部材が、前記一方の側からの平面視において、いずれも前記所定の位置を囲む円形状を有していることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の台座。
7. 前記重なり方向において、前記所定の位置から遠ざかるにつれて、前記第一部材の熱膨張係数が単調に増加していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の台座。
8. 前記重なり方向において、前記所定の位置から遠ざかるにつれて、前記第一部材の熱膨張係数が単調に減少していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の台座。
9. 前記複数の第一部材の前記一方の側が、第二部材で覆われていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の台座。
10. 前記重なり方向と垂直な方向において、前記第二部材の厚さが、前記第一部材の厚さの１倍以下であることを特徴とする請求項９に記載の台座。
11. 前記複数の第一部材の前記一方の側と反対に位置する側が、第三部材で覆われていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の台座。
12. 前記重なり方向と垂直な方向において、前記第三部材の厚さが、前記第一部材の厚さの１倍以下であることを特徴とする請求項１１に記載の台座。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の台座を、前記一方の側がシード成長面側となるように備えていることを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造装置。
14. 請求項１３に記載のＳｉＣ単結晶の製造装置を用いて、ＳｉＣ単結晶を製造することを特徴とするＳｉＣ単結晶の製造方法。

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