JP2020132438A - 炭化珪素単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの発生を抑制可能な炭化珪素単結晶の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素単結晶の製造方法は以下の工程を有している。第１主面と第１主面と反対側の第２主面とを有する炭化珪素種結晶と、台座とが準備される。第１主面上に外周を有する昇華防止層が形成される。第１主面と反対側の昇華防止層の主面に、外周に沿って設けられたリング状のグラファイトシートが配置される。昇華防止層と台座とグラファイトシートとによって閉空間が形成されるように炭化珪素種結晶が台座に取り付けられる。第２主面において炭化珪素単結晶が成長する。【選択図】図３

Description

本開示は、炭化珪素単結晶の製造方法に関する。

特開２００２−２０１０９７号公報（特許文献１）には、種結晶をフック状部材で固定した状態で、種結晶上に炭化珪素単結晶を成長させる方法が開示されている。

特開２００２−２０１０９７号公報

本開示の目的は、クラックの発生を抑制可能な炭化珪素単結晶の製造方法を提供することである。

本開示に係る炭化珪素単結晶の製造方法は以下の工程を備えている。第１主面と第１主面と反対側の第２主面とを有する炭化珪素種結晶と、台座とが準備される。第１主面上に外周を有する昇華防止層が形成される。第１主面と反対側の昇華防止層の主面に、外周に沿って設けられたリング状のグラファイトシートが配置される。昇華防止層と台座とグラファイトシートとによって閉空間が形成されるように炭化珪素種結晶が台座に取り付けられる。第２主面において炭化珪素単結晶が成長する。

本開示によれば、クラックの発生を抑制可能な炭化珪素単結晶の製造方法を提供することができる。

第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の第１工程を示す平面模式図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法を概略的に示すフロー図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の昇華防止層を形成する工程を概略的に示すフロー図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の第２工程を示す平面模式図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の第３工程を示す平面模式図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法に用いられる台座の構成を示す断面模式図である。 第１実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法において、炭化珪素種結晶が台座に取り付けられた状態を示す断面模式図である。 炭化珪素種結晶が坩堝の内部に配置された状態を示す断面模式図である。 炭化珪素種結晶上に炭化珪素単結晶が成長している状態を示す断面模式図である。 第２実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法において、炭化珪素種結晶が台座に取り付けられた状態を示す断面模式図である。 第３実施形態に係る炭化珪素単結晶の製造方法において、炭化珪素種結晶が台座に取り付けられた状態を示す断面模式図である。 比較例に係る炭化珪素単結晶の製造方法において、炭化珪素種結晶が台座に取り付けられた状態を示す断面模式図である。

［本開示の実施形態の概要］
まず、本開示の実施形態の概要について説明する。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。

（１）本開示に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法は以下の工程を備えている。第１主面１１と第１主面１１と反対側の第２主面１２とを有する炭化珪素種結晶１０と、台座３０とが準備される。第１主面１１上に外周を有する昇華防止層４０が形成される。第１主面１１と反対側の昇華防止層４０の主面に、外周に沿って設けられたリング状のグラファイトシート２０が配置される。昇華防止層４０と台座３０とグラファイトシート２０とによって閉空間が形成されるように炭化珪素種結晶１０が台座３０に取り付けられる。第２主面１２において炭化珪素単結晶７４が成長する。

（２）上記（１）に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、グラファイトシート２０の厚みは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。

（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、
前記グラファイトシート２０は、内周面２４と、内周面２４の外側に位置する外周面２３とを含んでいる。径方向において、内周面２４と外周面２３との間の距離は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、昇華防止層４０は、炭化ニオブを含んでいてもよい。

（５）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、昇華防止層４０は、炭化タンタルを含んでいてもよい。

（６）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、昇華防止層４０を形成する工程は、スピンコートによってフォトレジスト層４０を第１主面１１上に形成する工程と、フォトレジスト層４０を硬化させる工程とを含んでいてもよい。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、炭化珪素種結晶１０の形状は、円板状であってもよい。

（８）上記（１）〜（７）のいずれかに係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、グラファイトシート２０の外径は、炭化珪素種結晶１０の外径と同じであってもよい。

（９）上記（１）〜（８）のいずれかに係る炭化珪素単結晶７４の製造方法において、第１主面１１に対して垂直な方向から見て、グラファイトシート２０の中心は、炭化珪素種結晶１０の中心と一致していてもよい。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、実施の形態の詳細について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法について説明する。

第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法においては、まず炭化珪素種結晶および台座を準備する工程（Ｓ１０：図３）が実施される。図１および図２に示されるように、炭化珪素種結晶１０が準備される。炭化珪素種結晶１０は、たとえば六方晶炭化珪素により構成されている。炭化珪素種結晶１０を構成する炭化珪素のポリタイプは、たとえば４Ｈである。図１に示されるように、第１主面１１に対して垂直な方向から見た場合、第１主面１１は、略円形である。別の観点から言えば、炭化珪素種結晶１０の形状は、たとえば円板状である。図２に示されるように、第１主面１１の直径（第１直径Ｗ１）は、たとえば１５０ｍｍである。第１直径Ｗ１は、たとえば１５０ｍｍ以上であってもよい。第１直径Ｗ１の上限は、特に限定されないが、たとえば３００ｍｍ以下であってもよい。

図２に示されるように、炭化珪素種結晶１０は、第１主面１１と、第２主面１２と、第１周端面１３と、第１外周縁１４とを有する。第２主面１２は、第１主面１１の反対側にある。第１周端面１３は、第１主面１１および第２主面１２の各々に連なっている。第１外周縁１４は、第１主面１１と、第１周端面１３との境界である。炭化珪素種結晶１０の厚み（第１厚みＴ１）は、たとえば０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

第１主面１１は、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面に対して１°以上８°以下のオフ角で傾斜した面である。具体的には、第１主面１１は、（０００１）面または（０００１）面に対して１°以上８°以下のオフ角で傾斜した面であってもよい。この場合、第２主面１２は、（０００−１）面または（０００−１）面に対して１°以上８°以下のオフ角で傾斜した面である。代替的に、第１主面１１は、（０００−１）面または（０００−１）面に対して１°以上８°以下のオフ角で傾斜した面であってもよい。この場合、第２主面１２は、（０００１）面または（０００１）面に対して１°以上８°以下のオフ角で傾斜した面である。

次に、昇華防止層を形成する工程（Ｓ２０：図３）が実施される。具体的には、第１主面１１において炭化珪素種結晶１０と接する昇華防止層４０が形成される。昇華防止層を形成する工程（Ｓ２０：図３）は、たとえばフォトレジスト層を形成する工程（Ｓ２１：図４）と、フォトレジスト層を硬化させる工程（Ｓ２２：図４）とを有している。

まず、フォトレジスト層を形成する工程（Ｓ２１：図４）においては、スピンコートによってフォトレジスト層４０が第１主面１１上に形成される。具体的には、炭化珪素種結晶１０をたとえば１５００ｒｐｍ程度の回転数で回転させながら、フォトレジスト層４０が第１主面１１に塗布される。フォトレジスト層４０の厚みは、たとえば０．５μｍ以上５μｍ以下である。フォトレジスト層４０は、たとえば半導体装置の製造用に用いられるポジ型またはネガ型のフォトレジスト層４０である。フォトレジスト層４０は、たとえば乳酸エチルおよび酢酸ブチルを含有する。

次に、フォトレジスト層を硬化させる工程（Ｓ２２：図４）が実施される。フォトレジスト層を硬化させる工程（Ｓ２２：図４）においては、フォトレジスト層４０がたとえば３５０℃の温度で加熱される。これにより、フォトレジスト層４０が炭化する。これにより、第１主面１１上に昇華防止層４０が形成される（図６参照）。昇華防止層４０は、炭素（Ｃ）を含む材料から構成されている。

図５および図６に示されるように、昇華防止層４０は、第３主面４１と、第４主面４２と、第２周端面４３と、第２外周縁４４とを有する。第４主面４２は、第３主面４１の反対側にある。第２周端面４３は、第３主面４１および第４主面４２の各々に連なっている。第２外周縁４４は、第３主面４１と、第２周端面４３との境界である。図５に示されるように、第３主面４１は、中央領域２と、外周領域１とを有している。中央領域２は、外周領域１に取り囲まれた領域である。外周領域１は、第２外周縁４４を構成する。外周領域１は、リング状である。中央領域２は、円状である。

昇華防止層を形成する工程（Ｓ２０：図３）においては、炭化ニオブ（ＮｂＣ）または炭化タンタル（ＴａＣ）などの高融点金属により構成される昇華防止層４０が形成されてもよい。具体的には、昇華防止層４０は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング、粉末塗布または金属溶射などによって形成することができる。昇華防止層４０は、炭化ニオブ層と炭化タンタル層との積層体であってもよい。昇華防止層４０は、たとえば炭化ニオブ層上に炭化タンタル層が形成された積層体であってもよいし、炭化タンタル層上に炭化ニオブ層が形成された積層体であってもよい。

昇華防止層４０の厚み（第２厚みＴ２）は、たとえば０．５μｍ以上５μｍ以下である（図６参照）。第２厚みＴ２は、第１厚みＴ１よりも小さい。昇華防止層４０の直径（第２直径Ｗ２）は、炭化珪素種結晶の直径（第１直径Ｗ１）とほぼ同じである。

次に、グラファイトシートを形成する工程（Ｓ２０：図３）が実施される。グラファイトシートを形成する工程（Ｓ２０：図３）においては、まず、グラファイトシート２０がリング状に成形される。グラファイトシート２０としては、ＮｅｏＧｒａ社製のGRAFOIL（登録商標）を使用することができる。グラファイトシート２０は、面内方向および厚み方向において、物理特性の異方性を有している。グラファイトシート２０の厚み方向の熱膨張率の絶対値は、面内方向の熱膨張率の絶対値よりも大きい。面内方向の熱膨張率（２１℃〜１０９５℃）は、たとえば−０．４×１０^６／℃である。面内方向の熱膨張率（１０９５℃〜２２００℃）は、たとえば０．９×１０^６／℃である。厚み方向の熱膨張率（２１℃〜２２００℃）は、たとえば２７×１０^６／℃である。

図７および図８に示されるように、リング状のグラファイトシート２０は、第５主面２１と、第６主面２２と、内周面２４と、外周面２３とを有している。グラファイトシート２０がリング状であるとは、グラファイトシート２０が、円環状であり、かつ内周面２４と外周面２３とを有していることである。第６主面２２は、第５主面２１の反対側にある。外周面２３は、内周面２４の反対側にある。外周面２３は、内周面２４を取り囲んでいる。内周面２４は、第３主面４１および第４主面４２の各々に連なっている。同様に、外周面２３は、第３主面４１および第４主面４２の各々に連なっている。グラファイトシート２０の外周面２３は、昇華防止層４０の第２周端面４３に沿って配置される。第１主面１１に対して垂直な方向から見て、グラファイトシート２０の外径（第７直径Ｗ７）は、炭化珪素種結晶１０の外径（第１直径Ｗ１）と同じであることが好ましい（図１および図７参照）。

好ましくは、グラファイトシート２０は、接着剤を用いることなく第３主面４１に配置される。代替的に、接着剤を用いてグラファイトシート２０が第３主面４１に接着されてもよい。この場合、接着剤は、グラファイトシート２０と第３主面４１との間に設けられる。

リング状のグラファイトシート２０は、昇華防止層４０の外周に沿って設けられる。具体的には、グラファイトシート２０は、第３主面４１の外周領域１を覆っている。グラファイトシート２０の第６主面２２は、第３主面４１の外周領域１に接している。リング状のグラファイトシート２０は、第２外周縁４４に沿って配置されている。好ましくは、リング状のグラファイトシート２０は、全周において第２外周縁４４に接している。リング状のグラファイトシート２０は、第３主面４１の中央領域２には接していない。中央領域２は、グラファイトシート２０から露出している。以上のように、第１主面１１と反対側の昇華防止層４０の第３主面４１に、外周に沿って設けられたリング状のグラファイトシート２０が配置される。

グラファイトシート２０の厚み（第３厚みＴ３）は、たとえば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。第３厚みＴ３は、たとえば０．２ｍｍ以上であってもよいし、０．３ｍｍ以上であってもよい。第３厚みＴ３は、たとえば０．９ｍｍ以下であってもよいし、０．８ｍｍ以下であってもよい。

グラファイトシート２０の幅（第３幅Ｗ３）は、たとえば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。第３幅Ｗ３は、たとえば２ｍｍ以上であってもよいし、３ｍｍ以上であってもよい。第３幅Ｗ３は、たとえば９ｍｍ以下であってもよいし、８ｍｍ以下であってもよい。図８に示されるように、グラファイトシート２０の幅（第３幅Ｗ３）は、径方向における外周面２３と内周面２４との間の距離である。

次に、台座３０が準備される。台座３０は、たとえば円柱状である。図９に示されるように、台座３０は、第７主面３１と、第８主面３２と、第３周端面３３とを有している。第８主面３２は、炭化珪素種結晶１０が取り付けられる面である。第８主面３２は、平面状である。第７主面３１は、第８主面３２の反対側にある。第３周端面３３は、第７主面３１および第８主面３２の各々に連なっている。台座３０は、たとえば等方性グラファイトにより構成されている。

次に、台座３０に炭化珪素種結晶１０が取り付けられる。図１０に示されるように、昇華防止層４０の第３主面４１が、台座３０の第８主面３２に対向するように配置される。この際、グラファイトシート２０が、第３主面４１と第８主面３２との間に配置される。別の観点から言えば、グラファイトシート２０を介して、昇華防止層４０が台座３０に取り付けられる。第３主面４１の中央領域２と、第８主面３２との間には、隙間（閉空間Ｓ１）が設けられる。閉空間Ｓ１の高さは、グラファイトシート２０の厚み（第３厚みＴ３）と同程度である。第１主面１１に対して垂直な方向から見て、グラファイトシート２０の中心（第２中心Ａ２）は、炭化珪素種結晶１０の中心（第１中心Ａ１）と一致していることが好ましい。

図１０に示されるように、第３主面４１が第８主面３２に対向するように配置された状態で、固定部材５０が、炭化珪素種結晶１０の第２主面１２の外周部分に押し当てられる。固定部材５０は、たとえばボルト（図示せず）によって台座３０に取り付けられる。図１０に示されるように、固定部材５０は、本体部５２と、当接部５１とを有している。本体部５２は、円筒状である。当接部５１は、本体部５２に連なっている。当接部５１は、炭化珪素種結晶１０の第２主面１２に接している。本体部５２は、第１周端面１３と、第２周端面４３と、外周面２３とに接していてもよい。

固定部材５０はフックの機能を有し、炭化珪素種結晶１０の第２主面１２の外周部分を引っかけて持ち上げている。固定部材５０によって、炭化珪素種結晶１０が持ち上げられることにより、昇華防止層４０がグラファイトシート２０に押しつけられる。グラファイトシート２０は、弾力性、柔軟性を有している。グラファイトシート２０が厚み方向に圧縮される。昇華防止層４０と台座３０とグラファイトシート２０とにより閉空間Ｓ１が形成される。閉空間Ｓ１とは、実質的に密閉された空間であり、具体的には、昇華防止層４０とグラファイトシート２０との間および台座３０とグラファイトシート２０との間には、０．０１ｍｍ以上の隙間がないことである。以上のように、昇華防止層４０と台座３０とグラファイトシート２０とによって閉空間Ｓ１が形成されるように炭化珪素種結晶１０が台座３０に取り付けられる。

次に、炭化珪素単結晶を成長させる工程（Ｓ４０：図３）が実施される。具体的には、まず坩堝７０が準備される。図１１に示されるように、坩堝７０は、種結晶保持部７１と、原料収容部７２とを有している。台座３０は、種結晶保持部７１に取り付けられる。台座３０には、炭化珪素種結晶１０が取り付けられている。原料収容部７２には、炭化珪素原料７３が配置されている。炭化珪素原料７３は、たとえば多結晶炭化珪素である。炭化珪素種結晶１０の第２主面１２は、炭化珪素原料７３に対向するよう配置される。

次に、不活性ガス雰囲気下において坩堝７０が加熱される。坩堝７０は、たとえば２１００℃以上２５００℃以下の温度に加熱される。炭化珪素原料７３の温度は、炭化珪素種結晶１０の温度よりも高くなるように、炭化珪素種結晶１０および炭化珪素原料７３の各々が加熱される。圧力は、たとえば１．３ｋＰａ以上１３ｋＰａ以下とされる。これにより、炭化珪素原料７３が昇華して昇華ガスが発生する。昇華ガスは、炭化珪素種結晶１０の第２主面１２上において再結晶化する。

図１２に示されるように、時間の経過に伴って、第２主面１２において炭化珪素単結晶７４が成長する。炭化珪素単結晶７４は、第２主面１２から離れるにつれて直径が大きくなるように成長してもよい。別の観点から言えば、種結晶１０から炭化珪素原料７３に向かうにつれて、第２主面１２に平行な方向における長さが大きくなるように炭化珪素単結晶７４が成長してもよい。以上のように、昇華防止層４０と台座３０とグラファイトシート２０とによって閉空間Ｓ１が形成された状態で、第２主面１２において炭化珪素単結晶７４が成長する。

次に、第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法の作用効果について説明する。

昇華防止層４０が台座３０に直接接した状態、つまり昇華防止層４０と台座３０との間に閉空間が実質的に形成されていない状態では、高温下での種結晶１０の変形により種結晶１０及び成長した炭化珪素単結晶７４が台座３０から応力を与えられる。これにより成長した炭化珪素単結晶７４にクラックが生じることがある。

また昇華防止層４０と台座３０との間に隙間が存在する場合では、炭化珪素原料７３が昇華することにより発生した原料ガスが、昇華防止層４０と台座３０との隙間に流入し、種結晶１０の裏面（第１主面１１）で炭化珪素が成長することで、種結晶１０や成長した炭化珪素単結晶７４に応力を加える場合がある。これにより成長結晶にクラックが生じることがある。

第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法によれば、昇華防止層４０と台座３０との間に位置し、かつ昇華防止層４０の外周に沿って設けられたリング状のグラファイトシート２０が形成される。昇華防止層４０と台座３０とグラファイトシート２０とによって閉空間Ｓ１が形成された状態で、第２主面１２において炭化珪素単結晶７４が成長する。昇華防止層４０と台座３０とグラファイトシート２０とによって閉空間Ｓ１が形成されているため、原料ガスが種結晶１０の裏面に流入することは無く、種結晶１０の裏面において炭化珪素が成長することはなく、種結晶１０や成長した炭化珪素単結晶７４に応力は加わらない。そのため、種結晶１０や炭化珪素単結晶７４にクラックが発生することを抑制することができる。

またグラファイトシート２０は柔軟性を有する。そのため、昇華防止層４０の第３主面４１または台座３０の第８主面３２に凹凸がある場合であっても、当該凹凸に沿うようにグラファイトシート２０が変形する。したがって、昇華防止層４０の第３主面４１とグラファイトシート２０との間、および台座３０の第８主面３２とグラファイトシート２０との間に隙間が形成されることを抑制することができる。また、グラファイトシート２０はガス透過性が極めて小さく、原料ガスが種結晶１０の裏面に流入することを抑制できる。結果として、当該閉空間Ｓ１の気密性を高めることができる。そのため、当該閉空間Ｓ１の外部から、炭化珪素原料が昇華することで発生した原料ガスが、当該閉空間Ｓ１の内部に流入することを抑制することができる。これにより、炭素を含む昇華防止層４０が原料ガスと反応して炭化珪素となることを抑制することができる。

さらに昇華防止層４０の外周に沿ってリング状のグラファイトシート２０が形成されている。そのため、昇華防止層４０と台座３０とグラファイトシート２０とによって形成された閉空間Ｓ１の体積を大きく確保することができる。そのため、高温で炭化珪素種結晶１０が変形した場合であっても、炭化珪素種結晶１０上に設けられた昇華防止層４０が台座３０に接することを抑制することができる。よって、台座３０によって種結晶１０や成長した炭化珪素単結晶７４に応力が与えられることを抑制することができる。またグラファイトシート２０は緩衝材として機能するため、種結晶１０や成長した炭化珪素単結晶７４に対する応力を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法について説明する。第２実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法においては、主に、炭化珪素種結晶１０の第１周端面１３と、固定部材５０の本体部５２との間に隙間が設けられている構成において、第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法と異なっており、その他の構成については、第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法と同様である。以下、第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法と異なる構成を中心に説明する。

図１３に示されるように、第２実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法においては、台座３０に炭化珪素種結晶１０が取り付けられる際、炭化珪素種結晶１０の第１周端面１３と、固定部材５０の本体部５２との間に、隙間Ｓ２が設けられている。径方向において、隙間Ｓ２の幅（第４幅Ｗ４）は、たとえば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。図１３に示されるように、昇華防止層４０の第２周端面４３と、固定部材５０の本体部５２との間にも隙間が設けられていてもよい。グラファイトシート２０の外周面２３と、固定部材５０の本体部５２との間に隙間Ｓ２が設けられていてもよい。

第２実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法によれば、炭化珪素種結晶１０の第１周端面１３と、固定部材５０の本体部５２との間に隙間が設けられている。そのため、炭化珪素単結晶７４の成長中においても、炭化珪素種結晶１０が固定部材５０に接触することを抑制することができる。この場合、固定部材５０によって炭化珪素種結晶１０に応力が加えられることが抑制される。そのため、炭化珪素種結晶１０が割れることを抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法について説明する。第３実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法においては、主に、グラファイトシート２０の外周面２３が、昇華防止層４０の第２周端面４３よりも外周側に位置している構成において、第２実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法と異なっており、その他の構成については、第２実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法と同様である。以下、第１実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法と異なる構成を中心に説明する。

図１４に示されるように、第３実施形態に係る炭化珪素単結晶７４の製造方法においては、グラファイトシート２０の外周面２３が、昇華防止層４０の第２周端面４３よりも外周側に位置している。別の観点から言えば、グラファイトシート２０は、昇華防止層４０の第２外周端よりも径方向の外周側にはみ出ている。グラファイトシート２０の第６主面２２は、第１領域６１と、第２領域６２とを有する。第２領域６２は、第１領域６１に連なっている。第２領域６２は、第１領域６１よりも外周側に位置している。第１領域６１は、昇華防止層４０の第３主面４１に接している。第２領域６２は、昇華防止層４０の第３主面４１から離間している。径方向において、第１領域６１の幅（第６幅Ｗ６）は、第２領域６２の幅（第５幅Ｗ５）よりも大きくてもよい。

（サンプル準備）
まず、サンプル１および２の炭化珪素単結晶７４の製造方法を用いて、炭化珪素単結晶７４を製造した。サンプル１の炭化珪素単結晶７４の製造方法は、リング状のグラファイトシート２０を使用した実施例の製造方法である。具体的には、サンプル１の炭化珪素単結晶７４の製造方法は、第２実施形態の製造方法である。サンプル２の炭化珪素単結晶７４の製造方法は、リング状のグラファイトシート２０を使用しない比較例の製造方法である。図１５は、サンプル２の炭化珪素単結晶の製造方法を示す断面模式図である。図１５に示されるように、サンプル２の炭化珪素単結晶７４の製造方法においては、リング状のグラファイトシート２０を用いることなく、昇華防止層４０が台座３０に直接接している。炭化珪素種結晶１０は、固定部材５０によって台座３０に取り付けられている。昇華防止層４０が台座３０に直接接しているため、昇華防止層４０と台座３０との間に閉空間は実質的に形成されていない。サンプル１およびサンプル２のそれぞれの製造方法において、炭化珪素単結晶７４のインゴットの成長を５回実施し、各５個のインゴットを得た。

（評価方法）
次に、炭化珪素単結晶７４の成長が完了した後、炭化珪素種結晶１０および炭化珪素単結晶７４にクラックが存在しているか否かを確認した。クラックは、成長後の結晶の外観、またはスライス後の基板で目視により判断できる。

（評価結果）

表１は、サンプル１およびサンプル２のそれぞれの製造方法によって得られたインゴットの外観を目視で判断することにより確認したクラックの発生頻度を示している。表１に示されるように、サンプル１の製造方法で成長したインゴットにおいては、５個のインゴットの中でクラックが発生しているインゴットは見つからなかった。一方、サンプル２の製造方法で成長したインゴットにおいては、５個のインゴットの中で４個のインゴットにおいてクラックが見つかった。以上の結果に示されるようにサンプル２の製造方法と比較して、サンプル１の製造方法の場合には、クラックの発生を抑制可能であることが確かめられた。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 外周領域
２ 中央領域
１０ 炭化珪素種結晶（種結晶）
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 第１周端面
１４ 第１外周縁
２０ グラファイトシート
２１ 第５主面
２２ 第６主面
２３ 外周面
２４ 内周面
３０ 台座
３１ 第７主面
３２ 第８主面
３３ 第３周端面
４０ 昇華防止層（フォトレジスト層）
４１ 第３主面
４２ 第４主面
４３ 第２周端面
４４ 第２外周縁
５０ 固定部材
５１ 当接部
５２ 本体部
６１ 第１領域
６２ 第２領域
７０ 坩堝
７１ 種結晶保持部
７２ 原料収容部
７３ 炭化珪素原料
７４ 炭化珪素単結晶
Ａ１ 第１中心
Ａ２ 第２中心
Ｓ１ 閉空間
Ｓ２ 隙間
Ｔ１ 第１厚み
Ｔ２ 第２厚み
Ｔ３ 第３厚み
Ｗ１ 第１直径
Ｗ２ 第２直径
Ｗ３ 第３幅
Ｗ４ 第４幅
Ｗ５ 第５幅
Ｗ６ 第６幅
Ｗ７ 第７直径

Claims (9)

1. 第１主面と前記第１主面と反対側の第２主面とを有する炭化珪素種結晶と、台座とを準備する工程と、
   前記第１主面上に外周を有する昇華防止層を形成する工程と、
   前記第１主面と反対側の前記昇華防止層の主面に、前記外周に沿って設けられたリング状のグラファイトシートを配置する工程と、
   前記昇華防止層と前記台座と前記グラファイトシートとによって閉空間が形成されるように前記炭化珪素種結晶を前記台座に取り付ける工程と、
   前記第２主面において炭化珪素単結晶を成長させる工程とを備えた、炭化珪素単結晶の製造方法。
2. 前記グラファイトシートの厚みは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
3. 前記グラファイトシートは、内周面と、前記内周面の外側に位置する外周面とを含み、
   径方向において、前記内周面と前記外周面との間の距離は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
4. 前記昇華防止層は、炭化ニオブを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
5. 前記昇華防止層は、炭化タンタルを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
6. 前記昇華防止層を形成する工程は、スピンコートによってフォトレジスト層を前記第１主面上に形成する工程と、前記フォトレジスト層を硬化させる工程とを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
7. 前記炭化珪素種結晶の形状は、円板状である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
8. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記グラファイトシートの外径は、前記炭化珪素種結晶の外径と同じである、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。
9. 前記第１主面に対して垂直な方向から見て、前記グラファイトシートの中心は、前記炭化珪素種結晶の中心と一致する、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。

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