JP5332916B2 - 炭化珪素単結晶の製造装置 - Google Patents
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Description
図1に、本実施形態にかかるSiC単結晶の製造装置の断面図を示す。以下、この図を参照してSiC単結晶の製造装置の構造について説明する。
また、邪魔板数を増加させて流動方向を変化させる数が多くするほど、複数の邪魔板9d〜9fや中空筒状部材9cにパーティクルが衝突させる可能性を高くすることができるため、より加熱容器9内にパーティクルを捕獲することができる。このため、より種結晶5の表面やSiC単結晶6の成長表面に辿り着かないようにできる。特に、原料ガス入口9aにおいて流速を早くし、原料ガス供給ノズル9bに向かって原料ガス3の流速が緩やかになるようにすれば、より効率的にパーティクルを捕獲することができる。このため、間隔H1、H2、H3を例えばH1=15mm、H2=20mm、H3=30mm程度とし、これらの関係がH1≧H2≧H3となるようにしている。これにより、さらに上記効果を得ることが可能となる。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して更に邪魔板を設けたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態で説明した邪魔板9g〜9iを複数枚にしたものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第3実施形態で説明した邪魔板9g〜9iの構成を変更したものであり、その他に関しては第3実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態は、第3実施形態で説明した邪魔板9g〜9iの構成を変更したものであり、その他に関しては第3実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対して邪魔板9g〜9iの開口部9ga〜9iaの構造を変更したものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態は、第3実施形態に対して邪魔板9g〜9iの構造を変更したものであり、その他に関しては第3実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態は、第7実施形態で説明した邪魔板9g〜9iの構成を変更したものであり、その他に関しては第7実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態は、第7実施形態に対して邪魔板9g〜9iの構造を変更したものであり、その他に関しては第7実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態は、第9実施形態で説明した邪魔板9g〜9iの構成を変更したものであり、その他に関しては第9実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第11実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態で説明した邪魔板9d〜9fの構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第12実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態で説明した加熱容器9の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第13実施形態について説明する。本実施形態は、第12実施形態に対して更に邪魔板を設けたものであり、その他に関しては第12実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第14実施形態について説明する。本実施形態は、第13実施形態で説明した邪魔板9nの開口部9naの配置場所を変更したものであり、その他に関しては第13実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第15実施形態について説明する。本実施形態は、第13、第14実施形態に対して邪魔板9nの開口部9naの構造を変更したものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第16実施形態について説明する。本実施形態は、第13実施形態に対して邪魔板9nの構造を変更したものであり、その他に関しては第13実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第17実施形態について説明する。本実施形態は、第16実施形態で説明した邪魔板9nの構成を変更したものであり、その他に関しては第16実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第18実施形態について説明する。本実施形態は、第17実施形態に対して邪魔板9nの構造を変更したものであり、その他に関しては第17実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第19実施形態について説明する。本実施形態は、第18実施形態で説明した邪魔板9nの構成を変更したものであり、その他に関しては第18実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第20実施形態について説明する。本実施形態は、第12実施形態に対して、原料ガス3を拡散させる背室内により原料ガス3のガス流を原料ガス供給ノズル9bの方向に揃えるための整流機能を持たせた点を変更したものであり、その他に関しては第12実施形態と同様であるため、第12実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
上記第3、第4実施形態では、各邪魔板9g〜9iに形成された開口部9ga、9ha、9iaの数を同じにしているが、異なる数にしても良い。また、各邪魔板9g〜9iの数を3枚ずつと同じ数にしたが、これらについても異なる数にしても良いし、各邪魔板9g〜9iのうちの一部だけ複数枚にしても構わない。
3 原料ガス
5 種結晶
6 SiC単結晶
9 加熱容器
9a 原料ガス入口
9b 原料ガス供給ノズル
9c 中空筒状部材
9d〜9i 邪魔板
9ga〜9ia 開口部
9gb〜9ib 庇部
9j 円柱軸
9k 傾斜面
9m 閉塞壁
9n 邪魔板
9na 開口部
9nb 庇部
9p 整流機構
Claims (17)
- 反応容器(10)内に炭化珪素単結晶基板にて構成された種結晶(5)を配置し、炭化珪素の原料ガス(3)を下方から供給することで上方に位置する前記種結晶(5)に供給し、前記種結晶(5)の表面に炭化珪素単結晶(6)を成長させる炭化珪素単結晶の製造装置において、
前記反応容器(10)よりも前記原料ガス(3)の流動経路上流側に配置され、前記原料ガス(3)の加熱を行う加熱容器(9)を備え、
前記加熱容器(9)は、中空筒状部材(9c)と、前記中空筒状部材(9c)内に前記原料ガス(3)を導入する原料ガス入口(9a)と、前記原料ガス(3)を前記中空筒状部材(9c)から前記反応容器(10)に排出する原料ガス供給ノズル(9b)と、前記原料ガス入口(9a)から前記原料ガス供給ノズル(9b)に至るまでに間において、前記原料ガス(3)の流動経路上に配置された複数の邪魔板(9d〜9i)とを備え、
前記加熱容器(9)内における前記原料ガス(3)の流動経路の平均長さとなる平均流路長fは、前記原料ガス入口(9a)から前記原料ガス供給ノズル(9b)を結んだ直線距離Hに対して、f>1.2Hとされており、
前記複数の邪魔板として、前記中空筒状部材(9c)の中心軸に対して交差し、該中心軸を配列方向として多段に並べて配置された邪魔板(9d〜9f)が備えられ、該邪魔板(9d〜9f)のうち最も前記原料ガス入口(9a)側に位置している最下方の邪魔板(9d)にて、前記加熱容器(9)を上方から見たときに前記原料ガス入口(9a)が覆われていると共に、前記邪魔板(9d〜9f)のうち最も前記原料ガス供給ノズル(9b)側に位置している最上方の邪魔板(9f)にて、前記加熱容器(9)を下方から見たときに前記原料ガス供給ノズル(9b)が覆われていることを特徴とする炭化珪素単結晶の製造装置。 - 前記複数の邪魔板のうち、前記最下方の邪魔板(9d)と前記最上方の邪魔板(9f)の間に配置される中間の邪魔板(9e)は、前記最下方の邪魔板(9d)と隣り合うものが円形状の邪魔板(9e)とされていると共に、この円形状の邪魔板(9e)と隣り合うものが開口部を有するリング状の邪魔板とされ、前記円形状の邪魔板および前記リング状の邪魔板とが繰り返し交互に配置されており、前記円形状の邪魔板の半径がその下方に位置する前記リング状の邪魔板の開口部の半径よりも大きくされていることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記複数の邪魔板(9d〜9f)の間隔は、上方に位置する邪魔板同士の間隔(H2)がそれよりも下方に位置する邪魔板同士の間隔(H1)以上(H2≧H1)とされていることを特徴とする請求項1または2に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記複数の邪魔板として、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)同士の間および/または前記中空筒状部材(9c)の底部と前記最下方の邪魔板(9d)の間に備えられ、該多段に並べて配置された邪魔板(9d〜9f)に対して交差し、かつ、前記中空筒状部材(9c)の中心軸に対する径方向に対しても交差する方向に延設された子邪魔板(9g〜9i)を備えていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、前記中空筒状部材(9c)の中心軸を中心とする筒状を為しており、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)同士の間および/または前記中空筒状部材(9c)の底部と前記最下方の邪魔板(9d)の間を連結すると共に、前記原料ガス(3)の流動経路を構成する開口部(9ga〜9ia)を備えていることを特徴とする請求項4に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)同士の間および/または前記中空筒状部材(9c)の底部と前記最下方の邪魔板(9d)の間に対して複数ずつ並べて配置されていることを特徴とする請求項5に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記複数ずつ並べて配置された前記子邪魔板(9g〜9i)の前記開口部(9ga〜9ia)は、前記中空筒状部材(9c)の中心軸に対する径方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項6に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記複数ずつ並べて配置された前記子邪魔板(9g〜9i)のうち隣り合うもの同士の前記開口部(9ga〜9ia)は、前記中空筒状部材(9c)の中心軸を中心とした周方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項6に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)前記中空筒状部材(9c)の底部に対してテーパ角(α)を有して傾斜させられていることを特徴とする請求項5ないし8のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)に備えられた前記開口部(9ga〜9ia)を囲み、前記原料ガス(3)の流動方向下流側に伸びる庇部(9gb〜9ib)が備えられていることを特徴とする請求項5ないし9のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、前記中空筒状部材(9c)の中心軸を中心とする筒状を為していると共に、前記中空筒状部材(9c)の中心軸方向の長さが、該子邪魔板(9g〜9i)の配置される前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)同士の間および/または前記中空筒状部材(9c)の底部と前記最下方の邪魔板(9d)の間の間隔よりも短くされていることを特徴とする請求項4に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)の間それぞれに対して複数ずつ並べて配置されていることを特徴とする請求項11に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)もしくは前記中空筒状部材(9c)の底部に対してテーパ角(α)を有して傾斜させられていることを特徴とする請求項11または12に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)同士の間および/または前記中空筒状部材(9c)の底部と前記最下方の邪魔板(9d)の間において、隣り合うもの同士が交互に上下にずらして配置されていることを特徴とする請求項12に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記子邪魔板(9g〜9i)は、上側にずらされたものの下端が上端よりも前記原料ガス(3)の流動方向下流側に位置すると共に、下側にずらされたものの上端が下端よりも前記原料ガス(3)の流動方向下流側に位置することで、前記多段に並べられて配置された邪魔板(9d〜9f)もしくは前記中空筒状部材(9c)の底部に対してテーパ角(β、γ)を有して傾斜させられていることを特徴とする請求項14に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記多段に並べて配置された邪魔板(9d〜9f)は、前記原料ガス供給ノズル(4b)側に凸形状となって湾曲していることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
- 前記多段に並べて配置された邪魔板(9d〜9f)のうちの前記凸形状部分の曲率が0.001〜0.05とされていることを特徴とする請求項16に記載の炭化珪素単結晶の製造装置。
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