JP2020040846A - 結晶成長装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]熱源と、
原料を受け入れ可能な容器本体、及び種結晶を取付け可能な蓋部で構成される坩堝と、
前記坩堝に外装され、厚み方向に貫通する少なくとも1つの第1貫通穴が設けられた第1断熱部と、
前記第1断熱部に外装され、厚み方向に貫通する少なくとも1つの第2貫通穴が設けられた第2断熱部と、
前記第1断熱部と前記第2断熱部とを相対移動させる移動機構と、
前記第1貫通穴および前記第2貫通穴を介して、前記坩堝の温度を測定する放射型測温部と、
を備える結晶成長装置。
[2]前記第1断熱部は、前記坩堝と共に移動可能に設けられ、
前記第2断熱部は、炉体に固定され、
前記移動機構は、前記坩堝および前記第1断熱部の双方を、前記第2断熱部に対して移動する、上記[1]に記載の結晶成長装置。
[3]前記坩堝、前記第1断熱部及び前記第2断熱部のいずれもが、平面視で円形状を有しており、かつ同軸またはこれと同等となるように配置され、
前記移動機構は、前記坩堝および前記第1断熱部を、鉛直方向に沿う軸周りに回動する回動装置を有する、上記[2]に記載の結晶成長装置。
[4]前記第1断熱部は、前記坩堝の外側面を囲って配置された第1側壁を有し、
前記少なくとも1つの第1貫通穴が、前記第1側壁を貫通して設けられた第1横孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1側壁の外側面を囲って配置された第2側壁を有し、
前記少なくとも1つの第2貫通穴が、前記第2側壁を貫通して設けられた第2横孔である、上記[3]に記載の結晶成長装置。
[5]前記第1断熱部は、前記坩堝の上面を覆って配置された第1上壁を有し、
前記第1貫通穴が、前記第1上壁を貫通して設けられた第1縦孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1上壁の上面を覆って配置された第2上壁を有し、
前記第2貫通穴が、前記第2上壁を貫通して設けられた第2縦孔である、上記[3]に記載の結晶成長装置。
[6]前記第1断熱部は、前記坩堝の外側面を覆って配置された第1側壁と、前記坩堝の上面を覆って配置された第1上壁とを有し、
前記少なくとも1つの第1貫通穴が、前記第1上壁を貫通して設けられた第1縦孔と、前記第1側壁を貫通して設けられた第1横孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1側壁の外側面を覆って配置された第2側壁と、前記第1上壁の上面を覆って配置された第2上壁とを有し、
前記少なくとも1つの第2貫通穴が、前記第2上壁を貫通して設けられた第2縦孔と、前記第2側壁を貫通して設けられた第2横孔である、上記[3]に記載の結晶成長装置。
[7]前記移動機構は、前記坩堝及び前記第1断熱部を昇降する昇降装置を有する、上記[1]または[2]に記載の結晶成長装置。
[8]前記第1断熱部は、前記坩堝の側面を覆って配置された第1側壁を有し、
前記少なくとも1つの第1貫通穴が、前記第1側壁を貫通して設けられた第1横孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1側壁の側面を覆って配置された第2側壁を有し、
前記少なくとも1つの第2貫通穴が、前記第2側壁を貫通して設けられた第2横孔である、上記[7]に記載の結晶成長装置。
[9]前記種結晶は、SiC、AlN、GaN、GaAsおよびSiからなる群から選択されたいずれかの材料で構成される、上記[1]〜[8]のいずれかに記載の結晶成長装置。
[10]前記原料は、SiCを含む粉体、または、AlNを含む粉体で構成され、
前記種結晶は、SiC単結晶またはAlN単結晶で構成される、上記[9]に記載の結晶成長装置。
[11]前記原料は、SiおよびCを含むガス体、またはGaおよびAsを含むガス体で構成され、
前記種結晶は、SiC単結晶またはGaN単結晶で構成される、上記[9]に記載の結晶成長装置。
[12]前記原料は、SiおよびCを含む液体、または、Siを含む液体で構成され、
前記種結晶は、SiC単結晶またはSi単結晶で構成される、上記[9]に記載の結晶成長装置。
図1は、本発明の第1実施形態に係る結晶成長装置の構成を概略的に示す断面図であり、(a)は結晶成長時、(b)は坩堝の測温時の状態を示す。なお、以下の説明で用いる図面は、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図示するものに限らないものとする。
図2は、本発明の第2実施形態に係る結晶成長装置2の構成を概略的に示す断面図であり、(a)は結晶成長時、(b)は坩堝の測温時の状態を示す。結晶成長装置2では、移動機構19が回動装置の代わりに昇降装置を有する点で、第1実施形態の構成と異なる。第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、以下に異なる部分を説明する。
図3は、本発明の第3実施形態に係る結晶成長装置3の構成を概略的に示す断面図である。結晶成長装置3では、第1貫通穴及び第2貫通穴が坩堝14の上方に設けられている点で、第1実施形態の構成と異なる。第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、以下に異なる部分を説明する。
図4は、本発明の第4実施形態に係る結晶成長装置4の構成を概略的に示す断面図である。結晶成長装置4では、第1断熱部に第1貫通穴が2つ設けられ、かつ第2断熱部に第2貫通穴が2つ設けられている点で、第3実施形態の構成と異なる。第3実施形態と同様の構成については、第3実施形態と同一の符号を付し、以下に異なる部分を説明する。
図5は、本発明の第5実施形態に係る結晶成長装置5の構成を概略的に示す断面図であり、図6は、図5の結晶成長装置5の変形例を示す図である。図5結晶成長装置5及び図6の結晶成長装置6では、熱源の構成が第1実施形態と異なる。第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、以下に異なる部分を説明する。
図7は、本発明の第6実施形態に係る結晶成長装置7の構成を概略的に示す断面図である。結晶成長装置7では、原料がガス体であり、ガス法で結晶成長させる点で、上記第1実施形態と異なる。第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、以下に異なる部分を説明する。
図8は、本発明の第7実施形態に係る結晶成長装置8の構成を概略的に示す断面図である。結晶成長装置8では、原料が液体であり、溶液法で結晶成長させる点で、上記第1実施形態と異なる。第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一の符号を付し、以下に異なる部分を説明する。
2 結晶成長装置
3 結晶成長装置
4 結晶成長装置
5 結晶成長装置
6 結晶成長装置
7 結晶成長装置
8 結晶成長装置
11 熱源
12 容器本体
13 蓋部
13a 下面
13b 上面
14 坩堝
14a 外側面
15 第1貫通穴
16 第1断熱部
16a 第1側壁
16b 第1上壁
16c 外側面
16d 上面
17 第2貫通穴
18 第2断熱部
18a 第2側壁
18b 脚部
19 移動機構
20 放射型測温部
21 回動装置
21a 載置台
21b 軸部
22 昇降装置
22a 載置台
22b 軸部
31 第1貫通穴
32 第2断熱部
32a 第2側壁
32b 脚部
32c 第2上壁
33 第2貫通穴
34 放射型測温部
41 第1貫通穴
43 第2貫通穴
44 放射型測温部
51 熱源
52 高周波コイル
53 ヒータ
54 電極
61 容器本体
62 蓋部
63 坩堝
63a 外側面
64 第1ガス導入部
65 第1ガス排出部
66 第2ガス導入部
67 第2ガス排出部
71 容器本体
72 蓋部
73 坩堝
73a 外側面
74 支持部材
A1 原料
A2 原料
A3 原料
B1 種結晶
B2 種結晶
B3 種結晶
Claims (12)
- 熱源と、
原料を受け入れ可能な容器本体、及び種結晶を取付け可能な蓋部で構成される坩堝と、
前記坩堝に外装され、厚み方向に貫通する少なくとも1つの第1貫通穴が設けられた第1断熱部と、
前記第1断熱部に外装され、厚み方向に貫通する少なくとも1つの第2貫通穴が設けられた第2断熱部と、
前記第1断熱部と前記第2断熱部とを相対移動させる移動機構と、
前記第1貫通穴および前記第2貫通穴を介して、前記坩堝の温度を測定する放射型測温部と、
を備える結晶成長装置。 - 前記第1断熱部は、前記坩堝と共に移動可能に設けられ、
前記第2断熱部は、炉体に固定され、
前記移動機構は、前記坩堝および前記第1断熱部の双方を、前記第2断熱部に対して移動する、請求項1に記載の結晶成長装置。 - 前記坩堝、前記第1断熱部及び前記第2断熱部のいずれもが、平面視で円形状を有しており、かつ同軸またはこれと同等となるように配置され、
前記移動機構は、前記坩堝および前記第1断熱部を、鉛直方向に沿う軸周りに回動する回動装置を有する、請求項2に記載の結晶成長装置。 - 前記第1断熱部は、前記坩堝の外側面を囲って配置された第1側壁を有し、
前記少なくとも1つの第1貫通穴が、前記第1側壁を貫通して設けられた第1横孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1側壁の外側面を囲って配置された第2側壁を有し、
前記少なくとも1つの第2貫通穴が、前記第2側壁を貫通して設けられた第2横孔である、請求項3に記載の結晶成長装置。 - 前記第1断熱部は、前記坩堝の上面を覆って配置された第1上壁を有し、
前記第1貫通穴が、前記第1上壁を貫通して設けられた第1縦孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1上壁の上面を覆って配置された第2上壁を有し、
前記第2貫通穴が、前記第2上壁を貫通して設けられた第2縦孔である、請求項3に記載の結晶成長装置。 - 前記第1断熱部は、前記坩堝の外側面を覆って配置された第1側壁と、前記坩堝の上面を覆って配置された第1上壁とを有し、
前記少なくとも1つの第1貫通穴が、前記第1上壁を貫通して設けられた第1縦孔と、前記第1側壁を貫通して設けられた第1横孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1側壁の外側面を覆って配置された第2側壁と、前記第1上壁の上面を覆って配置された第2上壁とを有し、
前記少なくとも1つの第2貫通穴が、前記第2上壁を貫通して設けられた第2縦孔と、前記第2側壁を貫通して設けられた第2横孔である、請求項3に記載の結晶成長装置。 - 前記移動機構は、前記坩堝及び前記第1断熱部を昇降する昇降装置を有する、請求項1または2に記載の結晶成長装置。
- 前記第1断熱部は、前記坩堝の側面を覆って配置された第1側壁を有し、
前記少なくとも1つの第1貫通穴が、前記第1側壁を貫通して設けられた第1横孔であり、
前記第2断熱部は、前記第1側壁の側面を覆って配置された第2側壁を有し、
前記少なくとも1つの第2貫通穴が、前記第2側壁を貫通して設けられた第2横孔である、請求項7に記載の結晶成長装置。 - 前記種結晶は、SiC、AlN、GaN、GaAsおよびSiからなる群から選択されたいずれかの材料で構成される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の結晶成長装置。
- 前記原料は、SiCを含む粉体、または、AlNを含む粉体で構成され、
前記種結晶は、SiC単結晶またはAlN単結晶で構成される、請求項9に記載の結晶成長装置。 - 前記原料は、SiおよびCを含むガス体、またはGaおよびAsを含むガス体で構成され、
前記種結晶は、SiC単結晶またはGaN単結晶で構成される、請求項9に記載の結晶成長装置。 - 前記原料は、SiおよびCを含む液体、または、Siを含む液体で構成され、
前記種結晶は、SiC単結晶またはSi単結晶で構成される、請求項9に記載の結晶成長装置。
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