JP5892209B2 - 単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の単結晶の製造方法は、坩堝内に原料粉末および種結晶を配置する工程と、原料粉末を昇華させて種結晶上に再結晶させることにより、種結晶上に単結晶を成長させる工程と、を備える。上記坩堝は、筒状の形状を有する周壁部と、周壁部に接続され、周壁部の一方の開口を閉塞する底壁部と、周壁部に接続され、周壁部の他方の開口を閉塞し、種結晶を保持すべき保持部を有する蓋部と、を含む。原料粉末および種結晶を配置する工程では、底壁部の内面に接触するように原料粉末が配置されるとともに、蓋部の保持部に保持されるように種結晶が配置される。単結晶を成長させる工程では、周壁部が加熱されることにより、原料粉末が昇華する。そして、上記底壁部には、上記単結晶の成長方向に垂直な平面に対する上記底壁部の正射影の重心を通り、単結晶の成長方向に沿った方向に延びる軸である中央軸を取り囲むように、上記周壁部との接続部よりも厚みの大きい厚肉領域が形成されている。
(実施の形態1)
次に、本発明にかかる単結晶の製造方法の一実施の形態である実施の形態1を、炭化珪素の単結晶が製造される場合を例に、以下に図面を参照しつつ説明する。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返さない。
次に、他の実施の形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2における単結晶の製造方法は、実施の形態1の場合と基本的には同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2における単結晶の製造方法は、坩堝1の底壁部12に形成される厚肉領域15の構成において、実施の形態1とは異なっている。
次に、他の実施の形態である実施の形態3について説明する。実施の形態3における単結晶の製造方法は、実施の形態1の場合と基本的には同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2における単結晶の製造方法は、坩堝1の底壁部12に形成される厚肉領域15の構成において、実施の形態1とは異なっている。
次に、他の実施の形態である実施の形態4について説明する。実施の形態4における単結晶の製造方法は、実施の形態1の場合と基本的には同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態4における単結晶の製造方法は、坩堝1の底壁部12に形成される厚肉領域15の構成において、実施の形態1とは異なっている。
次に、他の実施の形態である実施の形態5について説明する。実施の形態5における単結晶の製造方法は、実施の形態1の場合と基本的には同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態5における単結晶の製造方法は、坩堝1の底壁部12に形成される厚肉領域15の構成において、実施の形態1とは異なっている。
次に、他の実施の形態である実施の形態6について説明する。実施の形態6における単結晶の製造方法は、実施の形態1の場合と基本的には同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態6における単結晶の製造方法は、坩堝1の底壁部12の構成において、実施の形態1とは異なっている。
坩堝の底壁部に厚肉領域を形成することによる効果を確認する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。
上記実施例と同様の坩堝において厚肉領域を形成しないものを想定し、坩堝の全面を断熱部材により覆ったうえで(特許文献1の図4参照)炭化珪素からなる原料粉末を2000℃〜2400℃に加熱するシミュレーションを行った。そして、坩堝の内径が90mm〜120mmの範囲で変化した場合の坩堝内の径方向における温度差を算出した。シミュレーションの結果を図8に示す。
11 周壁部
11A 周壁部結合面
11B 外面
12 底壁部
12A 内面
12B 外面
12C 接続部
13 蓋部
13A 蓋部結合面
14 保持部
14A 保持面
15 厚肉領域
15A 凹部
15B 中央領域
15C 外周領域
21 断熱部材
22 断熱部材
22A 貫通孔
22B 主面
23 断熱部材
23A 貫通孔
31 スペーサー
33 第1の端面
34 第2の端面
51 種結晶
52 原料粉末
53 単結晶
61 空間
71 放射温度計
72 放射温度計
74 誘導加熱コイル
100 単結晶の製造装置
Claims (7)
- 坩堝内に原料粉末および種結晶を配置する工程と、
前記原料粉末を昇華させて前記種結晶上に再結晶させることにより、前記種結晶上に単結晶を成長させる工程と、を備え、
前記坩堝は、
筒状の形状を有する周壁部と、
前記周壁部に接続され、前記周壁部の一方の開口を閉塞する底壁部と、
前記周壁部に接続され、前記周壁部の他方の開口を閉塞し、前記種結晶を保持すべき保持部を有する蓋部と、を含み、
前記原料粉末および前記種結晶を配置する工程では、前記底壁部の内面に接触するように前記原料粉末が配置されるとともに、前記蓋部の前記保持部に保持されるように前記種結晶が配置され、
前記単結晶を成長させる工程では、前記周壁部が加熱されることにより、前記原料粉末が昇華し、
前記底壁部には、前記単結晶の成長方向に垂直な平面に対する前記底壁部の正射影の重心を通り、前記単結晶の成長方向に沿った方向に延びる軸である中央軸を取り囲むように、前記周壁部との接続部よりも厚みの大きい厚肉領域が形成されており、
前記厚肉領域は、前記底壁部の外面が前記中央軸に沿って突出することにより形成されている、単結晶の製造方法。 - 前記単結晶を成長させる工程では、前記周壁部が誘導加熱により加熱される、請求項1に記載の単結晶の製造方法。
- 前記厚肉領域の厚みは、前記周壁部との接続部における前記底壁部の厚みよりも10mm以上40mm以下大きい、請求項1または2に記載の単結晶の製造方法。
- 前記坩堝内に前記原料粉末および前記種結晶を配置する工程では、炭化珪素からなる前記原料粉末および前記種結晶が前記坩堝内に配置され、
前記種結晶上に前記単結晶を成長させる工程では、前記種結晶上に炭化珪素からなる前記単結晶を成長させる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。 - 前記厚肉領域において、前記中央軸を取り囲む領域である中央領域は、前記中央領域を取り囲む厚肉領域内の領域である外周領域に比べて厚みが大きい、請求項1〜4のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。
- 前記種結晶上に単結晶を成長させる工程では、前記底壁部の外面に接するように空間を形成するスペーサー上に前記坩堝が載置される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。
- 前記坩堝の内径は110mm以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の単結晶の製造方法。
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