WO2017047536A1

WO2017047536A1 - ＳｉＣ単結晶の製造装置、ＳｉＣ単結晶の製造方法及びＳｉＣ単結晶材

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Publication number: WO2017047536A1
Application number: PCT/JP2016/076740
Authority: WO
Inventors: 楠　一彦; 和明関; 小桃谷; 藤本　辰雄
Original assignee: 新日鐵住金株式会社
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-03-23

Abstract

シードシャフト（４１）は、チャンバ（１）内に配置される下端部（４３）を含む。下端部（４３）は、種結晶（９）を取付け可能である。種結晶（９）は、本体部（９１）と、頸部（９２）と、板状頭部（９３）とを含む。頸部（９２）は、本体部（９１）上に形成されている。板状頭部（９３）は、頸部（９２）上に形成されており、頸部（９２）よりも広い幅を有する。シードシャフト（４１）の下端部（４３）は、抜熱台座（４４）と、フック部材（４５）とを備える。抜熱台座（４４）は中実であり、下面（４４０）を有する。フック部材（４５）は、脚部（４５１）と、爪部（４５２）とを含む。脚部（４５１）は、シードシャフト（４１）の軸方向（Ｙ）に延びる。爪部（４５２）は、脚部（４５１）の下端からシードシャフト（４１）の径方向（Ｘ）に延び、板状頭部（９３）と本体部（９１）との間に配置されて板状頭部（９３）を支持できる。

Description

ＳｉＣ単結晶の製造装置、ＳｉＣ単結晶の製造方法及びＳｉＣ単結晶材

　本発明は、ＳｉＣ単結晶の製造装置、その製造装置を用いたＳｉＣ単結晶の製造方法、及び、ＳｉＣ単結晶材に関する。

　炭化珪素（ＳｉＣ）は、熱的及び化学的に安定な化合物半導体である。ＳｉＣは、シリコン（Ｓｉ）と比較して、優れたバンドギャップ、絶縁破壊電圧、電子飽和速度及び熱伝導率を有する。そのため、ＳｉＣは、次世代のパワーデバイス等のデバイス材料として注目される。

　ＳｉＣ単結晶の製造方法として、溶液成長法が知られている。溶液成長法では、初めに、板状のＳｉＣの種結晶を棒状のシャフト（以下、シードシャフトという）の下端に配置する。そして、種結晶の下面（以下、結晶成長面という）をＳｉ－Ｃ溶液に接触させる。その後、Ｓｉ－Ｃ溶液における種結晶の近傍を過冷却状態にして、結晶成長面にＳｉＣ単結晶を成長させる。Ｓｉ－Ｃ溶液は、Ｓｉ又はＳｉ合金の融液に炭素（Ｃ）が溶解した溶液をいう。ＳｉＣ単結晶の成長時の温度（結晶成長温度という）は１５００～２０００℃程度と高温である。そのため、シードシャフトは耐熱性を要求され、通常、黒鉛からなる。

　特開２０１０－１８９２４６号公報（特許文献１）に記載されているとおり、溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造方法では通常、接着剤を用いて、ＳｉＣ種結晶を、シードシャフトの下面に取り付ける。

　上述のとおり、ＳｉＣ単結晶を成長させるとき、ＳｉＣ種結晶及びシードシャフトの下端部は高温の結晶成長温度に曝される。シードシャフトの素材はＳｉＣ種結晶とは異なるため、シードシャフトの熱膨張係数は、ＳｉＣ種結晶の熱膨張係数と異なる。ＳｉＣ種結晶は接着剤によりシードシャフトの下面に固定されるため、この熱膨張係数の差により、結晶成長中のＳｉＣ単結晶には熱応力がかかる。このような熱応力は、製造されたＳｉＣ単結晶内に転位等の結晶欠陥を導入する。転位等の結晶欠陥はＳｉＣ単結晶のデバイス特性を低下する。したがって、転位の導入を抑制できるＳｉＣ単結晶の製造方法が求められている。

　国際公開第２０１５／１１８８８８号（特許文献２）は、本出願人により提案されたものであって、ＳｉＣ単結晶にかかる熱応力の抑制方法を開示する。特許文献２に開示された製造装置では、シードシャフトの下端に、シードシャフトの下面に沿ってスライド可能な保持部材を備える。種結晶は保持部材の下端に固定される。この場合、種結晶の熱膨張に伴い、保持部材がスライドする。そのため、シードシャフトと種結晶との熱膨張率の相違に起因する熱応力がＳｉＣ単結晶にかかりにくい、と特許文献２には記載されている。

特開２０１０－１８９２４６号公報国際公開第２０１５／１１８８８８号

　特許文献２に開示の製造装置を用いれば、結晶成長中のＳｉＣ単結晶への熱応力が抑制される。しかしながら、特許文献２では、保持部材に種結晶を取り付けるために、接着剤を使用する。したがって、種結晶のうち、接着剤により保持部材に固定された部分には、依然として、熱膨張係数差に起因した熱応力がかかる。

　本発明の目的は、結晶成長中において、熱膨張係数差に起因した熱応力の発生を抑制できる、ＳｉＣ単結晶の製造装置、その製造装置を用いたＳｉＣ単結晶の製造方法及びＳｉＣ単結晶材を提供することである。

　本実施形態によるＳｉＣ単結晶の製造装置は、溶液成長法でのＳｉＣ単結晶の製造に使用される。製造装置は、チャンバと、加熱装置と、シードシャフトとを備える。加熱装置は、チャンバ内を加熱する。シードシャフトは昇降可能である。シードシャフトは、チャンバ内に配置される下端部を含む。下端部は、種結晶を取付け可能である。種結晶は、本体部と、頸部と、板状頭部とを含む。頸部は、本体部上に形成されている。板状頭部は、頸部上に形成されており、頸部よりも広い幅を有する。シードシャフトの下端部は、抜熱台座と、フック部材とを備える。抜熱台座は中実であり、下面を有する。フック部材は、脚部と、爪部とを含む。脚部は、シードシャフトの軸方向に延びる。爪部は、脚部の下端からシードシャフトの径方向に延び、板状頭部と本体部との間に配置されて板状頭部を支持できる。フック部材は、本体部の外周面よりも内側に配置される。

　本実施形態によるＳｉＣ単結晶の製造方法は、上記製造装置を用いる。本実施形態の製造方法は、取付工程と、原料準備工程と、生成工程と、成長工程とを備える。取付工程では、フック部材を用いて、板状頭部の上面を抜熱台座の下面に接触させて板状頭部を支持することにより、種結晶をシードシャフトの下端部に取り付ける。原料準備工程では、チャンバ内に、ＳｉＣ単結晶の原料を収納する坩堝を準備する。生成工程では、坩堝を加熱して原料を溶融し、Ｓｉ－Ｃ溶液を生成する。成長工程では、種結晶をＳｉ－Ｃ溶液に接触させて、種結晶上に単結晶を成長させる。

　本実施形態によるＳｉＣ単結晶材は、５０ｍｍ以上の結晶口径を有し、ミラー指数で｛０００１｝面に対して４°以内のオフ角で傾斜した表面における基底面転位密度が５０／ｃｍ²以下である。

　本実施形態によるＳｉＣ単結晶の製造装置は、接着剤を使用しなくても、フック部材により、種結晶をシードシャフトの下端部に支持できる。そのため、結晶成長中において、熱膨張係数差に起因した熱応力の発生を抑制できる。また、フック部材が本体部の外周面よりも内側に配置されるため、結晶成長中にＳｉ－Ｃ溶液がシードシャフトの下端部に濡れ上がるのを抑制できる。そのため、多結晶の発生が抑制される。上述のＳｉＣ単結晶の製造方法では、上記製造装置を使用するため、結晶成長中において、熱応力の発生を抑制できる。そのため、熱応力に起因した結晶欠陥の少ないＳｉＣ単結晶を製造できる。製造されたＳｉＣ単結晶が５０ｍｍ以上の結晶口径を有する場合、ミラー指数で｛０００１｝面に対して４°以内のオフ角で傾斜した表面における基底面転位密度が５０／ｃｍ²以下に抑えられる。

図１は、本実施形態のＳｉＣ単結晶の製造装置の全体構成図である。図２は、図１中のシードシャフトの下端部の一部断面図である。図３は、図２に示すシードシャフトの下端部の分解斜視図である。図４Ａは、種結晶を取付け前のシードシャフトの下端部を上方から見た場合（つまり、シードシャフトを上方から下方にみた場合）の平面図である。図４Ｂは、種結晶を取付け後のシードシャフトの下端部を上方から見た場合の平面図である。図５は、図４Ａとは異なる、種結晶を取付け前のシードシャフトの下端部を上方から見た場合の平面図である。図６は、図４Ｂと異なる、シードシャフト下端部の他の例を示す平面図である。図７は、図４Ｂ及び図６と異なる、シードシャフト下端部の他の例を示す平面図である。図８は、図２と異なる、シードシャフト下端部の他の例を示す一部断面図である。図９は、図２及び図８と異なる、シードシャフト下端部の他の例を示す一部断面図である。図１０は、図２、図８及び図９と異なる、シードシャフト下端部の他の例を示す一部断面図である。図１１は、図２、図８～図１０と異なる、シードシャフト下端部の他の例を示す一部断面図である。図１２は、図２、図８～図１１と異なる、シードシャフト下端部の他の例を示す一部断面図である。

　本実施形態では、フック部材が種結晶の板状頭部を支持することにより、種結晶がシードシャフト下端部に取付けられる。したがって、従前のように、接着剤により種結晶をシードシャフトに固定しなくてよい。そのため、ＳｉＣ単結晶の結晶成長中、シードシャフトの熱膨張係数と種結晶の熱膨張係数との差に起因して発生する熱応力が、結晶成長中のＳｉＣ単結晶にかかるのを抑制できる。また、フック部材が本体部の外周面よりも内側に配置されるため、結晶成長中にＳｉ－Ｃ溶液がシードシャフトの下端部に濡れ上がるのを抑制できる。その結果、製造されたＳｉＣ単結晶内部に、基底面転位等の結晶欠陥が生成されにくい。

　さらに、フック部材は、板状頭部の上面を抜熱台座の下面と接触させつつ種結晶を支持する。そのため、抜熱台座は熱伝導により種結晶を抜熱する。この場合、ＳｉＣ単結晶の成長時、Ｓｉ－Ｃ溶液のうち、種結晶の周辺域（以下、単に周辺域という）を効率的に抜熱し、過冷却状態にしやすい。そのため、結晶欠陥の少ないＳｉＣ単結晶の成長が促進される。

　好ましくは、脚部の上端部は第１のねじを有し、抜熱台座は、第１のねじに対応する第２のねじを有し、フック部材は、第１及び第２のねじによりねじ結合されている。第１及び第２のねじの締め付け及び緩めにより軸方向に移動可能である。

　この場合、ねじの締め具合により、シードシャフトの軸方向でのフック部材の位置を調整できる。そのため、フック部材により種結晶にかかる押圧を調整しやすい。

　上記下端部は、シードシャフトの中心軸まわりに配置される複数のフック部材を含んでもよい。

　好ましくは、脚部は円筒状であり、爪部は中央に開口を有する円環状である。

　この場合、爪部が板状頭部の外周縁部分を支持できるため、フック部材が種結晶を安定して支持できる。

　好ましくは、板状頭部の上面は、長さの異なる最大長と最小長とを有し、開口は、長さの異なる最大径と最小径とを有し、最大長は前記最大径よりも小さく、かつ、最小径よりも大きい。

　この場合、板状頭部の上面及び爪部の開口は異方形状を有する。そして、円環状の爪部の開口に板状頭部が挿入可能である。さらに、挿入された板状頭部がシードシャフトの中心軸周りに回転することにより、板状頭部の一部（最大長近傍部分）が爪部の一部（最小径近傍部分）に載置される。そのため、フック部材が種結晶を支持できる。

　好ましくは、抜熱台座は、雄ねじを含む外周面を有し、脚部の上端部は、雌ねじを含む内周面を有する。フック部材は、雄ねじ及び雌ねじにより抜熱台座に取付可能である。

　フック部材は、ねじの締め付け及び緩めにより、軸方向に移動可能である。そのため、フック部材による種結晶にかかる押圧を調整しやすい。

　好ましくは、板状頭部が支持されたとき、脚部は板状頭部と径方向に隙間を設けて配置され、爪部は頸部と径方向に隙間を設けて配置される。

　この場合、種結晶が膨脹しても、種結晶の径方向の膨張は拘束されにくい。

　下端部はさらに、板状頭部の上面と抜熱台座の下面との間に配置されるペースト状又はシート状の黒鉛材を含んでもよい。板状頭部の上面は、黒鉛材を介して抜熱台座の下面に接触する。黒鉛材はたとえば黒鉛ペースト、可撓性黒鉛シートである。

　この場合であっても、抜熱台座は、黒鉛材を介して種結晶を有効に抜熱できる。そのため、Ｓｉ－Ｃ溶液の周辺域を過冷却状態に維持しやすい。

　本実施形態によるＳｉＣ単結晶の製造方法は、上記製造装置を用いる。本実施形態の製造方法は、取付工程と、原料準備工程と、生成工程と、成長工程とを備える。取付工程では、フック部材を用いて、板状頭部の上面を抜熱台座の下面に接触させて板状頭部を支持することにより、種結晶をシードシャフトの下端部に取り付ける。原料準備工程では、チャンバ内にＳｉＣ単結晶の原料を収納する坩堝を準備する。生成工程では、坩堝を加熱して原料を溶融し、Ｓｉ－Ｃ溶液を生成する。成長工程では、種結晶をＳｉ－Ｃ溶液に接触させて、種結晶上に単結晶を成長させる。

　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

　［ＳｉＣ単結晶の製造装置の全体構成］
　図１は、本実施形態のＳｉＣ単結晶の製造装置１００の全体構成図である。図１に示すとおり、製造装置１００は、チャンバ１と、断熱部材２と、高周波加熱装置３と、昇降装置４と、シードシャフト４１と、回転装置５とを備える。

　チャンバ１は筐体であり、断熱部材２と、高周波加熱装置３と、坩堝６とを収納する。ＳｉＣ単結晶が製造されるとき、チャンバ１は水冷される。

　回転装置５は、回転部材５１と、駆動源５２とを備える。回転部材５１は棒状であり、上端に回転台を有する。回転台上には、坩堝６が配置可能である。回転部材５１の下部は、駆動源５２と連結している。ＳｉＣ単結晶を製造するとき、回転装置５は、回転台上に配置された坩堝６を、回転部材５１の軸周りに回転する。

　坩堝６は、上端が開口した筐体である。坩堝６は、Ｓｉ－Ｃ溶液８を収納する。Ｓｉ－Ｃ溶液８は、ＳｉＣ単結晶の原料である、シリコン（Ｓｉ）及び炭素（Ｃ）を含有する。Ｓｉ－Ｃ溶液８は、Ｓｉ－Ｃ溶液の原料を加熱により溶融して生成される。原料は、Ｓｉのみを含有してもよいし、Ｓｉ及び他の金属元素を含有してもよい。Ｓｉ－Ｃ溶液の原料に含有される金属元素はたとえば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）等である。

　坩堝６の素材はたとえば、黒鉛である。坩堝６が黒鉛で構成されれば、坩堝６自体がＳｉ－Ｃ溶液８の炭素供給源となる。坩堝６の素材は、黒鉛以外であってもよい。たとえば、坩堝６は、セラミックスや高融点の金属で構成されてもよい。坩堝６が炭素供給源として利用されない場合、Ｓｉ－Ｃ溶液８の原料は、上述の元素の他に、Ｃをさらに含有する。坩堝６が黒鉛以外の素材で構成される場合、坩堝６の内表面に黒鉛からなる被膜が形成されていてもよい。坩堝６は、図示しない蓋を有していてもよい。

　昇降装置４は、シードシャフト４１と、駆動源４２とを備える。図１では、駆動源４２は、チャンバ１の上方に配置される。しかしながら駆動源４２の配置位置は特に限定されない。

　シードシャフト４１は、回転部材５１と同軸に配置される。シードシャフト４１は棒状であり、たとえば、円柱状である。シードシャフト４１の下端部４３は、チャンバ１内に配置され、シードシャフト４１の上端部は、チャンバ１の上方に配置される。つまり、シードシャフト４１は、チャンバ１を高さ方向に貫通して配置されている。

　シードシャフト４１の上端部は、駆動源４２に連結される。駆動源４２は、シードシャフト４１を昇降する。駆動源４２はさらに、シードシャフト４１を、シードシャフト４１の中心軸周りに回転させる。シードシャフト４１の下端部４３は、チャンバ１内に配置される。シードシャフト４１の下端部４３は、結晶成長時には、坩堝６内に配置される。シードシャフト４１の下端部４３には、種結晶９が取付け可能である。

　種結晶９は板状であり、ＳｉＣ単結晶からなる。溶液成長法による製造時、種結晶９の表面（結晶成長面）にＳｉＣ単結晶が生成され、成長する。４Ｈ多形の結晶構造を有するＳｉＣ単結晶を製造する場合、好ましくは、種結晶９は４Ｈ多形の結晶構造の単結晶である。

　好ましくは、種結晶９の表面（結晶成長面）は、ミラー指数で（０００－１）面（カーボン面）である。ここで、（０００－１）面は、オフセット角度が±０．５°以内の面を含む。（０００－１）面は、（０００１）面（Ｓｉ面）と比べて、表面荒れが少ない。表面荒れが少ないと、結晶成長中に、ＳｉＣ単結晶が溶液を巻き込んで成長するのを抑制できる。つまり、インクルージョンの発生を抑制できる。そのため、基底面転位や貫通転位等の結晶欠陥の発生を抑制できる。

　ＳｉＣ単結晶を製造するとき、シードシャフト４１を降下し、図１に示すとおり、種結晶９をＳｉ－Ｃ溶液８に接触させる。このとき、Ｓｉ－Ｃ溶液８は結晶成長温度に保たれる。結晶成長温度とは、ＳｉＣ単結晶を成長させるときの温度であって、Ｓｉ－Ｃ溶液の組成に依存する。一般的な結晶成長温度は１６００～２０００℃である。

　高周波加熱装置３は、坩堝６の周りに配置される。高周波加熱装置３はたとえば、高周波加熱コイルである。高周波加熱装置３は、シードシャフト４１及び回転部材５１と同軸に配置される。高周波加熱装置３は、チャンバ内を加熱する。より具体的には、高周波加熱装置３は、坩堝６を誘導加熱し、坩堝６に収納された原料を溶融してＳｉ－Ｃ溶液８を生成する。高周波加熱装置３はさらに、Ｓｉ－Ｃ溶液８を結晶成長温度に維持する。

　断熱部材２は、筐体状であり、側壁と、上蓋と、下蓋とを有する。断熱部材２の側壁は、高周波加熱装置３と坩堝６との間に配置される。そして、断熱部材２の側壁は、坩堝６の周りに配置される。断熱部材２の上蓋は、坩堝６よりも上方に配置される。上蓋は、シードシャフト４１を通すための貫通孔２１を有する。断熱部材２の下蓋は、坩堝６の下方に配置される。下蓋は、回転部材５１を通すための貫通孔２２を有する。要するに、断熱部材２は、坩堝６全体を覆う。断熱部材２は、周知の断熱材を備える。断熱材は、繊維系又は非繊維系の成形断熱材である。

　［シードシャフト４１の下端部４３］
　図２は、図１中のシードシャフト４１の下端部４３を拡大した一部断面図であり、図３は、下端部４３の分解斜視図である。図２及び図３を参照して、下端部４３は、抜熱台座４４と、フック部材４５とを備える。

　種結晶９は、本体部９１と、頸部９２と、板状頭部９３とを備える。本体部９１は板状である。図３では、本体部９１はシードシャフト４１の軸方向Ｙから見て円板状であるが、本体部９１の形状はこれに限定されない。

　頸部９２は、本体部９１上に形成されており、本実施形態では、本体部９１と同軸に形成されている。頸部９２は、シードシャフト４１の軸方向Ｙに延びている。

　板状頭部９３は、頸部９２上に形成されている。ここで、シードシャフト４１の軸方向Ｙと垂直な方向を径方向Ｘと定義する。図２に示すとおり、板状頭部９３の径方向Ｘの幅は、頸部９２よりも広い。したがって、板状頭部９３と本体部９１との間には頸部９２の表面を底面とする溝が形成されている。

　［抜熱台座４４］
　抜熱台座４４は中実の部材である。抜熱台座４４は、シードシャフト４１の下端に固定されている。抜熱台座４４はシードシャフト４１の本体と一体不可分に形成されていてもよいし、別個の部材であってもよい。

　本実施形態では、抜熱台座４４は円柱状である。抜熱台座４４は、下面４４０と、外周面４４１とを有する。抜熱台座４４の素材は特に限定されない。抜熱台座４４の好ましい素材は、シードシャフト４１の本体と同じである。この場合、抜熱台座４４の熱膨張係数とシードシャフト４１の本体の熱膨張係数とが同じになるため、熱膨脹係数差に起因する抜熱台座４４での熱応力の発生が抑制される。

　［フック部材４５］
　フック部材４５は、脚部４５１と、爪部４５２とを含む。脚部４５１は抜熱台座４４に取付けられ、シードシャフト４１の軸方向Ｙに延びる。爪部４５２は、脚部４５１の下端から軸方向Ｙと交差して延びる。図２では、爪部４５２は、シードシャフト４１の中央に向かって径方向Ｘに延びる。この場合、フック部材４５の縦断面（軸方向Ｙでの断面）はＬ字形状である。

　本実施形態では、図３に示すとおり、脚部４５１は円筒状である。爪部４５２は円環状であり、開口４５４を有する。

　［種結晶９、抜熱台座４４及びフック部材４５の関係］
　下端部４３は、フック部材４５により、種結晶９を支持して固定する。この場合、接着剤を使用しなくても、種結晶９を下端部４３に取付けることができる。そのため、接着剤を使用した場合に生じる熱膨張係数差に起因した熱応力の発生を抑制できる。そのため、製造されるＳｉＣ単結晶に、熱応力に起因した結晶欠陥（転位等）が導入されにくい。なお、図３に示すとおり、フック部材４５が円筒状である場合、円環状の爪部４５２が板状頭部９３を載置しやすい。

　さらに、フック部材４５は、種結晶９の板状頭部９３の上面９３０を抜熱台座４４の下面４４０と接触させつつ、種結晶９を支持する。具体的には、種結晶９がシードシャフト４１の下端部４３に固定されるとき、図２に示すとおり、フック部材４５の爪部４５２は、本体部９１と板状頭部９３との間の溝（頸部９２部分）に挿入されている。このとき、板状頭部９３の上面９３０は、フック部材４５により、抜熱台座４４の下面４４０と接触している。上述のとおり、抜熱台座４４は中実である。そのため、結晶成長中、抜熱台座４４は、種結晶９を熱伝導により有効に抜熱する。そのため、Ｓｉ－Ｃ溶液８の周辺域が過冷却状態になりやすい。過冷却状態の周辺域では、ＳｉＣ濃度が過飽和状態となる。そのため、欠陥の少ないＳｉＣ単結晶の成長が促進される。

　平面視において、フック部材４５は、本体部９１の外周面よりも内側に配置される。この場合、結晶成長時において、Ｓｉ－Ｃ溶液がフック部材４５にまで濡れ上がりにくい。そのため、多結晶が生成しにくい。

　図２では、脚部４５１は板状頭部９３と径方向Ｘに隙間ＳＰ０を設けて配置され、爪部４５２は、頸部９２と径方向Ｘに隙間ＳＰ１を設けて配置されている。この場合、板状頭部９３及び頸部９２は径方向Ｘに拘束されていない。そのため、結晶成長中、板状頭部９３及び頸部９２は、径方向Ｘへ自由に膨脹しやすい。

　フック部材４５は、シードシャフト４１の本体下面に固定されていてもよいし、抜熱台座４４に固定されていてもよい。好ましくは、図２及び図３に示すとおり、抜熱台座４４の外周面４４１は雄ねじを含み、脚部の内周面４５３は雌ねじを含む。そして、フック部材４５は、外周面４４１の雄ねじと内周面４５３の雌ねじとにより、抜熱台座４４に固定される。この場合、ねじの締め付け及び緩めに応じて、フック部材４５が軸方向Ｙに移動可能である。そのため、上面９３０及び下面４４０の接触具合、及び、フック部材４５の板状頭部９３に対する拘束力を調整できる。そのため、上面９３０を下面４４０に接触させつつ、過度の拘束力が板状頭部９３にかかるのを抑制できる。

　図４Ａ及び図４Ｂは、平面視（つまり、製造装置１００を上方から下方に見た場合）におけるフック部材４５と種結晶９との関係を説明するための模式図である。図４Ａを参照して、板状頭部９３は開口４５４よりも小さい。そのため、板状頭部９３は開口４５４に挿入可能であり、フック部材４５と抜熱台座４４との間に収納される。

　さらに、図３及び図４Ａ、図４Ｂを参照して、板状頭部９３は楕円状の板であり、最大長（長軸）Ｌ_max９３０と最小長（短軸）Ｌ_min９３０とを含む上面９３０を有する。一方、フック部材４５の開口４５４も楕円状であり、最大径Ｌ_max４５４と最小径Ｌ_min４５４とを有する。

　図４Ａを参照して、最大長Ｌ_max９３０は最大径Ｌ_max４５４よりも小さい。さらに、図４Ａに示すとおり、最大長Ｌ_max９３０は最小径Ｌ_min４５４よりも大きい。そのため、図４Ａに示すとおり、板状頭部９３を開口４５４に挿入した後、板状頭部９３をシードシャフト４１の中心軸周りに９０°程度回転すれば、図４Ｂに示すとおり、板状頭部９３のうちの最大長Ｌ_max９３０の近傍部分ＯＬが、フック部材４５の爪部４５２のうちの最小径Ｌ_min４５４の近傍部分と重複する。したがって、種結晶９が、近傍部分ＯＬによりフック部材４５に支持される。

　図３、図４Ａ及び図４Ｂでは、板状頭部９３の上面９３０、及び、フック部材４５の開口４５４が楕円形状である。しかしながら、上面９３０及び開口４５４の形状は楕円形状に限定されない。たとえば、図５に示すとおり、上面９３０及び開口４５４が矩形状であってもよい。この場合において、上面９３０の最大長Ｌ_max９３０は矩形の対角線となり、最小長Ｌ_min９３０は矩形の短辺となる。同様に、開口４５４の最大径Ｌ_max４５４は矩形の対角線となり、最小径Ｌ_min４５４は矩形の短辺となる。この場合であっても、上面９３０が開口４５４よりも小さく、最大長Ｌ_max９３０が最大径Ｌ_max４５４よりも小さく、かつ、最大長Ｌ_max９３０が最小径Ｌ_min４５４よりも大きければ、板状頭部９３がフック部材４５に支持される。開口４５４に挿入されている板状頭部９３を回転すれば、板状頭部９３の最大長Ｌ_max９３０の近傍部分ＯＬが爪部４５２の一部と重複するからである。

　要するに、板状頭部９３の上面９３０の形状は特に限定されない。板状頭部９３の上面９３０は、開口４５４よりも小さく、最大長Ｌ_max９３０及び最大長Ｌ_max９３０よりも長さの短い最小長Ｌ_min９３０を有すればよい。最大長Ｌ_max９３０が開口４５４の最大径Ｌ_max４５４よりも小さく、かつ、最大長Ｌ_max９３０が開口４５４の最小径Ｌ_min４５４よりも大きければよい。

　図３～図５では、フック部材４５の脚部４５１は円筒状であり、爪部４５２は円環状である。しかしながら、複数のフック部材４５が、シードシャフト４１の中心軸回りに配置されてもよい。たとえば、図６に示すとおり、一対のフック部材４５が、シードシャフト４１の中心軸Ｃ４１の周りに配置されてもよい。この場合、各フック部材４５は、中心軸Ｃ４１を間に挟んで配置される。さらに、図７に示すとおり、複数のフック部材４５が、中心軸Ｃ４１周りに等間隔に配置されてもよい。フック部材４５の爪部が板状頭部９３を支持できれば、フック部材の配置位置及び個数は特に限定されない。

　図２では、爪部４５２は径方向Ｘに水平に延びている。しかしながら、爪部４５２の形状はこれに限定されない。たとえば、図８に示すとおり、爪部４５２は先端部に、軸方向Ｙに立設された突起部４５５を有してもよい。この場合であっても、フック部材４５は、突起部４５５で板状頭部９３を支持できる。また、図９に示すとおり、爪部４５２は、脚部４５１の下端からシードシャフト４１の中心軸側に斜め上方に延びていてもよい。この場合、フック部材４５は、爪部４５２の先端で板状頭部９３を支持できる。

　図２、図８及び図９では、フック部材４５は、抜熱台座４４の外周面にねじ結合されることにより固定される。しかしながら、フック部材４５の固定方向はこれに限定されない。たとえば、図１０では、シードシャフト４１の下端部４３自体が抜熱台座４４である。フック部材４５の脚部４５１は円筒状であり、脚部４５１の上端部の内周面及び外周面はねじ（ねじ山）を有する。一方、抜熱台座４４の下面は、円環溝４４２を有する。円環溝４４２の壁面はねじ（ねじ山）を有する。図１０では、フック部材４５の脚部４５１の上端部が、円環溝４４２に挿入されて、フック部材４５が抜熱台座４４とねじ結合される。この場合、フック部材４５は、ねじの締め付け及び緩めにより、軸方向Ｙに移動可能である。そのため、ねじの締め具合を調整することにより、フック部材４５の位置を調整でき、板状頭部９３の上面を抜熱台座４４の下面に接触させつつ、フック部材４５の板状頭部９３への押圧を調整できる。

　図２、図８～図１０では、フック部材４５が抜熱台座４４と分離可能である。しかしながら、図１１に示すとおり、フック部材４５が抜熱台座４４と分離されておらず、一体的に形成されていてもよい。この場合、板状頭部９３及び開口４５４を図４Ａに示す形状にすれば、板状頭部９３を開口４５４に挿入した後、中心軸Ｃ４１周りに回転することにより、板状頭部９３をフック部材４５で支持できる。

　図２では、板状頭部９３の上面９３０が、抜熱台座４４の下面４４０に直接接触している。しかしながら、図１２に示すとおり、上面９３０と下面４４０との間に熱伝導性を有するペースト状又はシート状の黒鉛材４６を配置してもよい。この場合、上面９３０は黒鉛材４６を介して下面４４０と接触する。

　図１２の場合であっても、抜熱台座４４は、黒鉛材４６を介して種結晶９が受ける熱を有効に抜熱できる。

　図２、図８～図１０では、フック部材４５を抜熱台座４４にねじ結合により固定する。この場合、上述のとおり、ねじの締め具合を調整することにより、爪部４５２の板状頭部９３に対する押圧を調整しやすい。しかしながら、フック部材４５は、ねじ結合以外の取付け方法により、抜熱台座４４に固定されてもよい。

　［ＳｉＣ単結晶の製造方法］
　本実施形態のＳｉＣ単結晶の製造方法は、上述の製造装置１００を用いる。本実施形態の製造方法は、シードシャフト４１の下端に種結晶９を取付ける工程（取付工程）と、ＳｉＣ単結晶の原料を収納する坩堝６を準備する工程（原料準備工程）と、Ｓｉ－Ｃ溶液８を生成する工程（生成工程）と、ＳｉＣ単結晶を成長させる工程（成長工程）とを備える。以下、各工程について詳述する。

　［取付工程］
　取付工程では、種結晶９をシードシャフト４１の下端に固定する。一例として、図２～図４Ａ、図４Ｂ（以下、図２等という）に示す下端部４３を有するシードシャフト４１を用いた場合の取付工程を説明する。

　初めに、図４Ａに示すように、板状頭部９３を、爪部４５２の開口４５４に挿入する。次に、種結晶９を、シードシャフト４１の中心軸周りに回転して、図４Ｂに示すように、板状頭部９３のうちの最大長Ｌ_max９３０の近傍部分ＯＬを、爪部４５２のうちの最小径Ｌ_min４５４の近傍部分と重ねる。これにより、爪部４５２が板状頭部９３を支持可能となる。

　近傍部分ＯＬを爪部４５２と重ねたまま、フック部材４５を抜熱台座４４に取付ける。図２等の場合、フック部材４５を抜熱台座４４に嵌めて、ねじ締めする。これにより、フック部材４５は、板状頭部９３の上面９３０を抜熱台座４４の下面４４０に接触させつつ、板状頭部９３を支持できる。ねじの締め具合を調整することにより、爪部４５２の板状頭部９３に対する押圧を調整できる。

　［原料準備工程］
　チャンバ１内の回転部材５１上に、坩堝６を準備する。坩堝６には、Ｓｉ－Ｃ溶液８の原料を予め収納する。上述のとおり、原料は少なくともＳｉを含有する。坩堝６がＣを含有しない場合、原料はさらにＣを含有する。取付工程後に坩堝６をチャンバ１内に準備してもよいし、取付工程前に坩堝６をチャンバ１内に準備してもよい。

　［生成工程］
　坩堝６をチャンバ１内に配置し、かつ、種結晶９をシードシャフト４１に取付けた後、Ｓｉ－Ｃ溶液８を生成する。具体的には、チャンバ１内に不活性ガスを充填する。不活性ガスが充填された後、高周波加熱装置３により、坩堝６内の原料を融点以上に加熱して、Ｓｉ－Ｃ溶液８を生成する。坩堝６がＣを含有する場合、たとえば、坩堝６が黒鉛からなる場合、坩堝６を加熱すれば、坩堝６からＣが原料の融液に溶け込み、Ｓｉ－Ｃ溶液８が生成される。生成されたＳｉ－Ｃ溶液８は、Ｓｉと、Ｃとを含有する。坩堝６が黒鉛からなる場合、坩堝６のＣがＳｉ－Ｃ溶液８に溶け込むと、Ｓｉ－Ｃ溶液８のＣ濃度は飽和濃度に近づく。

　［成長工程］
　Ｓｉ－Ｃ溶液８を生成した後、種結晶９をＳｉ－Ｃ溶液８に接触（浸漬）させる。具体的には、駆動源４２によりシードシャフト４１を降下し、種結晶９をＳｉ－Ｃ溶液８に接触させる。

　種結晶９がＳｉ－Ｃ溶液８に接触した後、高周波加熱装置３により、Ｓｉ－Ｃ溶液８の温度を結晶成長温度に調整する。さらに、Ｓｉ－Ｃ溶液８のうち、種結晶９周辺域を過冷却して、ＳｉＣを過飽和状態にする。たとえば、高周波加熱装置３を制御して、周辺域の温度をＳｉ－Ｃ溶液８の他の部分の温度よりも低くする。

　このとき、シードシャフト４１は種結晶９を介して周辺域を抜熱する。そのため、周辺域が過冷却状態になりやすい。これにより、周辺域のＳｉＣ濃度が過飽和状態になりやすい。好ましくは、シードシャフト４１は内部に冷媒循環通路を有しており、シードシャフト４１内に冷媒を循環させる。この場合、シードシャフト４１の抜熱機能がさらに高まる。

　本実施形態では、種結晶９は抜熱台座４４と接触した状態でシードシャフト４１に取付けられている。したがって、Ｓｉ－Ｃ溶液８の熱は、種結晶９を介して抜熱台座４４に熱伝導により伝達される。そのため、Ｓｉ－Ｃ溶液の熱が効率的に抜熱され、周辺域が過冷却状態となる。これにより、周辺域のＳｉＣ濃度が上昇して過飽和状態になりやすい。

　周辺域のＳｉＣを過飽和状態にしたまま、種結晶９と坩堝６（Ｓｉ－Ｃ溶液８）とを回転する。具体的には、シードシャフト４１が、その軸周りに回転することにより、種結晶９が回転する。回転部材５１を、その軸周りに回転することにより、坩堝６が回転する。種結晶９の回転方向は、坩堝６の回転方向と逆方向でもよいし、同じ方向でもよい。また、回転速度は一定でもよいし、変動してもよい。

　シードシャフト４１は、回転しながら徐々に上昇する。このとき、Ｓｉ－Ｃ溶液８に接触させた種結晶９の表面（結晶成長面）にＳｉＣ単結晶が生成し、成長する。上述のとおり、下端部４３は抜熱台座４４を有するため、周辺域を過飽和状態に維持しやすい。そのため、ＳｉＣ単結晶の成長が促進される。

　本実施形態ではさらに、フック部材４５により、接着剤を用いなくても種結晶９を支持できる。そのため、結晶成長中に、Ｓｉ－Ｃ溶液８の熱により種結晶９が膨脹しても、種結晶９は、種結晶９の熱膨張係数とシードシャフト４１の熱膨張係数との差により生じる熱応力を受けにくい。そのため、結晶成長中のＳｉＣ単結晶に、熱応力に起因した欠陥（転位）が導入されにくい。

　好ましくは、種結晶９をＳｉ－Ｃ溶液８の液面に接触させた直後にシードシャフト４１を引き上げてメニスカスを形成する。メニスカスを形成した後、ＳｉＣ単結晶を成長させる。

　メニスカスの形成により、Ｓｉ－Ｃ溶液が黒鉛製のシードシャフトに濡れ上がるのを抑制できる。Ｓｉ－Ｃ溶液がシードシャフトに濡れ上がれば、その部分にＳｉＣ多結晶が生成しやすい。そのため、単結晶の成長が阻害される場合がある。Ｓｉ－Ｃ溶液がシードシャフトに濡れ上がればさらに、シードシャフトの冷却により、Ｓｉ－Ｃ溶液が固まり、種結晶がシードシャフトに固着する場合がある。この場合、シードシャフトと種結晶との熱膨張係数の差による熱応力が発生し、基底面転位が生成しやすくなる。

　メニスカスを形成した後ＳｉＣ単結晶を成長させれば、Ｓｉ－Ｃ溶液の濡れ上がりが抑制される。好ましいメニスカス高さは、０．２～３ｍｍである。メニスカス高さが０．２ｍｍ以上であれば、上記効果が十分に得られる。一方、メニスカス高さが３ｍｍを超えると、結晶成長面の温度が低下し過ぎ、ＳｉＣの過飽和度が高くなり過ぎる場合がある。この場合、ＳｉＣ単結晶の結晶成長面が平坦に成長しにくくなる場合がある。したがって、メニスカス高さの好ましい上限は３ｍｍである。メニスカス高さのさらに好ましい下限は０．５ｍｍであり、さらに好ましい上限は２ｍｍである。

　図２に示すとおり、下端部４３は、板状頭部９３と脚部４５１との間に隙間ＳＰ０を有し、頸部９２と爪部４５２との間に隙間ＳＰ１を有した状態で種結晶９を支持してもよい。要するに、下端部４３は、フック部材４５と種結晶９との間に遊びを持たせ、種結晶９を支持する。この場合、板状頭部９３及び頸部９２は径方向Ｘへ拘束されない。そのため、板状頭部９３及び頸部９２は、拘束力を受けることなく径方向Ｘに膨脹しやすく、熱膨張係数差に起因した熱応力を受けにくい。

　［ＳｉＣ単結晶材］
　上述の工程によりＳｉＣ単結晶が製造される。製造装置１００を用いた上述の製造方法は、ＳｉＣ単結晶の結晶成長中に、ＳｉＣ単結晶内に熱膨張係数差に起因した熱応力が生じにくい。そのため、製造されたＳｉＣ単結晶内の結晶欠陥は少ない。具体的には、上記製造方法で製造されたＳｉＣ単結晶材では、結晶口径が５０ｍｍ以上と大型であっても、基底面転位密度が５０／ｃｍ²以下である。

　本明細書において、基底面転位密度は、次の方法で測定される。ＳｉＣ単結晶材から、ｃ面（ミラー指数で｛０００１｝面）に対して４°以内のオフ角で傾斜した表面を有するウェハを切り出す。ウェハ表面に対して化学機械研磨（ＣＭＰ）を実施する。研磨後、５２０℃の溶融ＫＯＨを用いて、ウェハ表面をエッチングする。エッチングされたウェハ表面のうち、任意の１０視野（各視野：８００μｍ×６４０μｍ）を選択する。選択された各視野で、エッチングにより形成されたエッチピットを観察する。エッチピットの形状は、転位の種類（貫通転位、基底面転位等）により異なる。そこで、エッチピットの形状に基づいて、基底面転位（ＢＰＤ）のエッチピットを特定する。１０視野で特定されたエッチピットの総個数を、１０視野の面積で除して、基底面転位密度（／ｃｍ²）を求める。

　以上のとおり、製造装置１００は、フック部材４５を備えるため、接着剤を用いなくても種結晶９をシードシャフト４１に支持できる。そのため、結晶成長中のＳｉＣ単結晶は、シードシャフト４１と種結晶９との熱膨張係数差に起因した熱応力を受けにくい。さらに、製造装置１００は、種結晶９の板状頭部９３を抜熱台座４４と接触しつつ、種結晶９を支持する。この場合、Ｓｉ－Ｃ溶液８から種結晶９に伝わった熱が、熱伝導により抜熱台座４４に抜熱される。そのため、Ｓｉ－Ｃ溶液８の周辺域を過冷却状態にしやすく、周辺域をＳｉＣ過飽和状態に維持しやすい。さらに、フック部材４５が本体部の外周面よりも内側に配置されるため、結晶成長中にＳｉ－Ｃ溶液８がシードシャフト４１の下端部４３に濡れ上がるのを抑制できる。その結果、欠陥の少ないＳｉＣ単結晶の成長を促進できる。

　種々の製造条件でＳｉＣ単結晶を製造し、ＳｉＣ単結晶内の基底面転位密度を調査した。

　［本発明例１］
　本発明例１では、次の方法によりＳｉＣ単結晶材を製造した。図１～図４Ａ、図４Ｂに示す構成を有する製造装置を準備した。坩堝として、黒鉛坩堝を使用した。

　黒鉛坩堝にＳｉ：Ｃｒ＝６：４（原子比）の組成の原料を装入した。原料を含む黒鉛坩堝をチャンバ内に収納した。さらに、種結晶を黒鉛製のシードシャフトの下端部に取付けた。種結晶は４Ｈ多形のＳｉＣ単結晶からなり、下面（結晶成長面）は（０００－１）面であった。

　高周波加熱コイルによりチャンバ内を加熱して、Ｓｉ－Ｃ溶液を生成した。このとき、チャンバ内の雰囲気は窒素を０．３体積％含有したヘリウム雰囲気であった。Ｓｉ－Ｃ溶液のうち、種結晶の周辺域の温度は１９４０℃であり、温度勾配は１５℃／ｃｍであった。チャンバ内を上記条件で１時間保持して、Ｓｉ－Ｃ溶液を生成した。

　Ｓｉ－Ｃ溶液を生成した後、種結晶をＳｉ－Ｃ溶液に接触させた。種結晶をＳｉ－Ｃ溶液の液面に接触させた直後に、シードシャフトを０．５ｍｍ引き上げてメニスカスを形成した。メニスカスを形成後、ＳｉＣ単結晶を成長させた。成長後、シードシャフトを上昇して種結晶をＳｉ－Ｃ溶液から切り離した。その後、チャンバ内を室温まで徐冷して、３インチ（７６．２ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　［本発明例２］
　本発明例２では、Ｓｉ－Ｃ溶液の原料として、Ｓｉ：Ｃｒ＝６：４（原子比）の組成の原料を使用した。それ以外の製造条件（メニスカス形成も含む）は本発明例１と同じであった。本発明例２では、２インチ（５０．８ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　［本発明例３］
　本発明例３では、Ｓｉ－Ｃ溶液の原料として、Ｓｉ：Ｃｒ＝６：４（原子比）の組成の原料を使用した。それ以外の製造条件（メニスカス形成も含む）は本発明例１と同じであった。本発明例３では、４インチ（１０１．６ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　［本発明例４］
　本発明例４では、図１２に示す構成を有する製造装置を使用した。黒鉛材として、黒鉛ペーストを使用した。さらに、Ｓｉ－Ｃ溶液の原料として、Ｓｉ：Ｃｒ＝６：４（原子比）の組成の原料を使用した。それ以外の製造条件（メニスカス形成も含む）は本発明例１と同じであった。本発明例４では、３インチ（７６．２ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　［本発明例５］
　本発明例５では、Ｓｉ－Ｃ溶液の原料として、Ｓｉ：Ｔｉ＝８：２（原子比）の組成の原料を使用した。それ以外の製造条件（メニスカス形成も含む）は本発明例１と同じであった。本発明例５では、３インチ（７６．２ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　［比較例１］
　比較例１では、下端部にフック部材及び抜熱台座を有さず、下面が平坦な黒鉛製のシードシャフトを有する従前の製造装置を使用した。種結晶として、板状頭部及び頸部を有さない、板状の種結晶を使用した。市販のカーボン接着剤（日清紡製の商品名ＳＴ－２０１）を原液のままシードシャフトの下面に塗布し、種結晶を接着した。それ以外の製造条件（メニスカス形成も含む）は本発明例１と同じであった。比較例１では、３インチ（７６．２ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　［比較例２］
　比較例２では、比較例１と比較して、市販のカーボン接着剤（日清紡製の商品名ＳＴ－２０１）をエタノールで希釈した後、シードシャフトの下面に塗布した。それ以外の製造条件は比較例１と同じであった。比較例２では、３インチ（７６．２ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　［比較例３］
　比較例３では、比較例１と比較して、接着剤として糖を使用した。具体的には、糖をシードシャフトの下面に塗布し、種結晶を接着した後、炭化させて接着強度を上げた。それ以外の製造条件は比較例１と同じであった。比較例３では、３インチ（７６．２ｍｍ）の結晶口径を有するＳｉＣ単結晶材を製造した。

　製造された本発明例１～５及び比較例１～３のＳｉＣ単結晶材の基底面転位密度を、上述の方法により測定した。

　［試験結果］
　得られた結果を表１に示す。

　表１を参照して、本発明例１～５のＳｉＣ単結晶材の基底面転位密度はいずれも５０／ｃｍ²以下と低かった。一方、比較例１～３のＳｉＣ単結晶材の基底面転位密度は９０／ｃｍ²以上であり、いずれも高かった。接着剤により種結晶をシードシャフトに固定したため、結晶成長中に、熱膨張係数差に起因した熱応力が発生し、成長中のＳｉＣ単結晶に結晶欠陥（転位等）が発生したためと考えられる。

　以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

１　チャンバ
３　高周波加熱装置
８　Ｓｉ－Ｃ溶液
９　ＳｉＣの種結晶
４１　シードシャフト
４３　下端部
４４　抜熱台座
４５　フック部材
９１　本体部
９２　頸部
９３　板状頭部
１００　ＳｉＣ単結晶の製造装置
４５１　脚部
４５２　爪部

Claims

　溶液成長法によるＳｉＣ単結晶の製造装置であって、
　チャンバと、
　前記チャンバ内を加熱する加熱装置と、
　本体部と、前記本体部上に形成されている頸部と、前記頸部上に形成されており、前記頸部よりも広い幅を有する板状頭部とを含む種結晶を取り付け可能であり前記チャンバ内に配置される下端部を含み、昇降可能なシードシャフトとを備え、
　前記下端部は、
　下面を有する中実の抜熱台座と、
　前記板状頭部の上面を前記抜熱台座の下面に接触させながら前記板状頭部を支持可能なフック部材とを備え、
　前記フック部材は、
　前記シードシャフトの軸方向に延びる脚部と、
　前記脚部の下端から前記シードシャフトの径方向に延び、前記板状頭部と前記本体部との間に配置されて前記板状頭部を支持可能な爪部とを備え、前記本体部の外周面よりも内側に配置される、製造装置。
　請求項１に記載の製造装置であって、
　前記脚部の上端部は第１のねじを有し、
　前記抜熱台座は、前記第１のねじに対応する第２のねじを有し、
　前記フック部材は、前記第１及び第２のねじによりねじ結合されており、前記第１及び第２のねじの締め付け及び緩めにより前記軸方向に移動可能である、製造装置。
　請求項１に記載の製造装置であって、
　前記下端部は、前記シードシャフトの中心軸まわりに配置される複数の前記フック部材を含む、製造装置。
　請求項１に記載の製造装置であって、
　前記脚部は円筒状であり、
　前記爪部は中央に開口を有する円環状である、製造装置。
　請求項４に記載の製造装置であって、
　前記板状頭部の上面は、長さの異なる最大長と最小長とを有し、
　前記開口は、長さの異なる最大径と最小径とを有し、
　前記最大長は前記最大径よりも小さく、かつ、前記最小径よりも大きい、製造装置。
　請求項４に記載の製造装置であって、
　前記抜熱台座は、雄ねじを含む外周面を有し、
　前記脚部の上端部は、雌ねじを含む内周面を有し、
　前記フック部材は、前記雄ねじ及び前記雌ねじにより前記抜熱台座に取付可能である、製造装置。
　請求項１に記載の製造装置であって、
　前記板状頭部が支持されたとき、前記脚部は、前記板状頭部と前記径方向に隙間を設けて配置され、前記爪部は前記頸部と前記径方向に隙間を設けて配置される、製造装置。
　請求項１に記載の製造装置であって、
　前記下端部はさらに、
　前記板状頭部の上面と前記抜熱台座の下面との間に配置される、ペースト状又はシート状の黒鉛材を含み、
　前記板状頭部の上面は、前記黒鉛材を介して前記抜熱台座の下面に接触する、製造装置。
　請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の製造装置を用いたＳｉＣ単結晶の製造方法であって、
　前記フック部材を用いて、前記板状頭部の上面を前記抜熱台座の下面に接触させて前記板状頭部を支持することにより、前記種結晶を前記シードシャフトの前記下端部に取り付ける工程と、
　前記チャンバ内に、ＳｉＣ単結晶の原料を収納する坩堝を準備する工程と、
前記坩堝を加熱して前記原料を溶融し、Ｓｉ－Ｃ溶液を生成する工程と、
　前記種結晶を前記Ｓｉ－Ｃ溶液に接触させて、前記種結晶上に単結晶を成長させる工程とを備える、製造方法。
　５０ｍｍ以上の結晶口径を有し、
　ミラー指数で｛０００１｝面に対して４°以内のオフ角で傾斜した表面における基底面転位密度が５０／ｃｍ²以下である、ＳｉＣ単結晶材。