JP4367173B2 - 坩堝を用いた単結晶製造装置 - Google Patents
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Description
図1において、黒鉛製の坩堝は、坩堝下部材1と坩蓋上部材2の二部材により構成される。坩堝下部材1に原料粉末6を充填し、坩堝上部材2の種結晶取付部2bに炭化珪素種結晶5を取り付けた。原料粉末6には炭化珪素粉末を用いた。また炭化珪素種結晶5は、溶融アルカリエッチングにより面極性を判定し、研磨処理を行った。坩堝下部材の嵌合部1aと坩堝上蓋の嵌合部2aにおいて、坩堝下部材1と坩堝上部材2を嵌め合せる。
以上のように構成された炭化珪素単結晶製造装置を用いて、今回行った炭化珪素単結晶製造のプロセスを説明する。チャンバー内を真空排気したのち、不活性ガスとしてArを導入し、およそ80000Paとした。次に高周波ワークコイル10に高周波電流を流し、坩堝下部材1の中央下部の温度が約2300℃、坩堝上部材2の中央上部の温度が約2200℃となるまで、加熱を行った。この際に必要に応じて、高周波電流値と高周波ワークコイル10の位置調整を行うが、本実施の形態では電流値はおよそ300Aであった。この後、一定の減圧速度にてチャンバーを排気し、チャンバー内を約1330Paに制御する。この際に、前述の温度分布を保持するために必要な電流値が減圧により変化するため、電流値を下げて坩堝の上下温度を一定に保持する。このようにして達成された状態で炭化珪素単結晶5の成長が進行し、10時間保持した後、Arガスを導入しほぼ大気圧とし、降温する。
比較例1として、図4に示すように、嵌合部3において坩堝下部材の嵌合部1aが坩堝上部材の嵌合部2aより半径方向外側に位置する設計とした。
比較例2は、図1に示すように実施例1と同様の坩堝設計とした。比較例1、比較例2の双方において、坩堝下部材1および坩堝上部材2の材質は熱膨張係数が4.1×10-6[K-1]である同一の等方性黒鉛とした。
1a 坩堝下部材の嵌合部
2 坩堝上部材
2a 坩堝上部材の嵌合部
2b 種結晶取付部
3 嵌合部
4 断熱材
5 種結晶
6 原料粉末
7 第三の坩堝部材
7a 第三の坩堝部材の嵌合部
7b 第三の坩堝部材の嵌合部
8 第三の坩堝部材
8a 第三の坩堝部材の嵌合部
8b 第三の坩堝部材の嵌合部
10 高周波ワークコイル
11 支持部材
12 上部用非接触温度計
13 下部用非接触温度計
Claims (5)
- 黒鉛製の坩堝と、前記坩堝を加熱するための高周波ワークコイルとを備えた単結晶製造装置において、
前記坩堝は、内部に凹みのある第1の部材に中空の第2の部材を第1の嵌合部で嵌合し、前記第2の部材に第3の部材を第2の嵌合部で嵌合して密閉するように構成されており、前記第1の嵌合部では前記第1の部材は前記第2の部材の周囲を囲むように配置し、且つ前記第2の部材の熱膨張係数は前記第1の部材の熱膨張係数よりも大きく、
前記第2の嵌合部では前記第3の部材は前記第2の部材を囲むように配置し、且つ前記第2の部材の熱膨張係数は前記第3の部材よりも大きいことを特徴とする単結晶製造装置。 - 黒鉛製の坩堝と、前記坩堝を加熱するための高周波ワークコイルとを備えた単結晶製造装置において、
前記坩堝は、内部に凹みのある第1の部材に中空の第2の部材を第1の嵌合部で嵌合し、前記第2の部材に第3の部材を第2の嵌合部で嵌合して密閉するように構成されており、
前記第1の嵌合部では前記第2の部材は前記第1の部材の周囲を囲むように配置し、且つ熱膨張係数が前記第1の部材の熱膨張係数と等しく、
前記第2の嵌合部では前記第3の部材は前記第2の部材を囲むように配置し、且つ前記第2の部材の熱膨張係数は前記第3の部材よりも大きいことを特徴とする単結晶製造装置。 - 前記坩堝の熱膨張係数は、3.4×10-6[K-1]から4.0×10-6[K-1]の範囲にあることを特徴とする、請求項1及び2に記載の単結晶製造装置。
- 前記第2の部材の熱膨張係数は、前記第1の部材の熱膨張係数より大きく、かつ、その差が0.2×10-6[K-1]より大きく、前記第2の部材の熱膨張係数は、前記第3の熱膨張係数より大きく、かつ、その差が0.2×10-6[K-1]より大きいことを特徴とした請求項1に記載の単結晶製造装置。
- 前記第2の部材の熱膨張係数は、前記第3の部材の熱膨張係数より大きく、かつ、その差が0.2×10-6[K-1]より大きいことを特徴とした請求項2に記載の単結晶製造装置。
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