JP4833780B2 - 蓋付き黒鉛坩堝及び炭化珪素単結晶成長装置 - Google Patents
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Description
図2は一つの例であり、本発明では、黒鉛坩堝部材の個数を、2個、3個もしくは5個以上に分割することも含む。
まず、実施例で用いる単結晶成長装置全体について図3を用いて簡単に説明する。結晶成長は、炭化珪素結晶粉末2を昇華させ、種結晶として用いた炭化珪素単結晶1上で再結晶化させることにより行われる。二重石英管5は、真空排気装置11により高真空排気(10-3Pa以下)することができ、かつ高純度Arガス配管9と高純度Arガス用マスフローコントローラ10を用いて、内部雰囲気をArガスにより圧力制御することができる。また、二重石英管5の外周には、ワークコイル8が設置されており、高周波電流を流すことにより黒鉛製坩堝3を加熱し、原料及び種結晶を所望の温度に加熱することができる。坩堝温度の計測は、坩堝上下部を覆うフェルトの中央部に直径2〜4mmの光路を設け坩堝上部及び下部からの光を取り出し、二色温度計を用いて行う。坩堝下部の温度を原料温度、坩堝上部の温度を種温度とする。
次に、本発明で開示した黒鉛坩堝を利用して、炭化珪素単結晶を製造した実施例について説明する。図4にあるように、蓋部、側壁部、及び底部の3つの黒鉛坩堝部材からなる黒鉛坩堝を組立てて作製した。坩堝の外形は120mm、原料が装填される部分の内径は75mmとした。底部と側壁部とをつなぐ接続部2は、底部に形成された雄ねじと側壁部に形成された雌ねじとを螺合させた長さ5mmのねじ部で形成した。上記雄ねじと雌ねじはJIS規格に則り、径が100mm、ピッチが1mmとした。尚、この接続部2は原料から20mm以内に位置する。
一方、接続部1は原料から20mm以上離れた部分に配置した。接続部1は嵌め込み式とした。
図5にあるように、蓋部、成長空間側壁部、原料側壁部、及び底部の4つの黒鉛坩堝部材からなる坩堝を組立てて作製した。坩堝の外形は130mm、原料が装填される部分の内径は110mmとした。底部と原料側壁部とをつなぐ接続部3は、底部に形成された雄ねじと原料側壁部に形成された雌ねじとを螺合させた長さ15mmのねじ部で形成した。上記雄ねじと雌ねじはJIS規格に則り、径が115mm、ピッチが1mmとした。原料側壁部と成長空間側壁部とをつなぐ接続部2は原料から15mm離れた部分に配置した。接続部2は長さ10mmのねじ部で形成した。上記雄ねじと雌ねじはJIS規格に則り、径が115mm、ピッチが1mmとした。成長空間側壁部と蓋部とをつなぐ接続部1は原料から20mm以上離れた位置に配置した。接続部1は長さ5mmのねじ部で形成した。上記雄ねじと雌ねじはJIS規格に則り、径が115mm、ピッチが1mmとした。
図5にあるように、蓋部、成長空間側壁部、原料側壁部、及び底部の4つの黒鉛坩堝部材からなる坩堝を組立てて作製した。坩堝の外形は150mm、原料が装填される部分の内径は130mmとした。底部と原料側壁部とをつなぐ接続部3は、底部に形成された雄ねじと原料側壁部に形成された雌ねじとを螺合させた長さ20mmのねじ部で形成した。上記雄ねじと雌ねじはJIS規格に則り、径が140mm、ピッチが1mmとした。原料側壁部と成長空間側壁部とをつなぐ接続部2は原料から20mm離れた部分に配置した。接続部2は長さ40mmのねじ部で形成した。雄ねじと雌ねじはJIS規格に則り、径が140mm、ピッチが2mmとした。成長空間側壁部と蓋部とをつなぐ接続部1は原料から20mm以上離れた位置に配置した。接続部1は長さ10mmのねじ部で形成した。雄ねじと雌ねじはJIS規格に則り、径が140mm、ピッチが1mmとした。
次に、比較例について説明する。実施例2と同様に、図5にあるように、蓋部、成長空間側壁部、原料側壁部、及び底部の4つの黒鉛坩堝部材を組立てて坩堝を作製した。坩堝の外形は130mm、原料を充填する部分の内径は110mmとした。底部と原料側壁部とをつなぐ接続部3は、長さ4mmのねじ部で形成した。雄ねじ及び雌ねじはJIS規格に則り、径が115mm、ピッチが1mmとした。原料側壁部と成長空間側壁部とをつなぐ接続部2は原料から15mm離れた部分に配置した。接続部2は長さ4mmのねじ部で形成した。雄ねじ及び雌ねじはJIS規格に則り、径が115mm、ピッチが1mmとした。成長空間側壁部と蓋部とをつなぐ接続部1は原料から20mm以上離れた位置に配置した。接続部1は長さ4mmのねじ部で形成した。雄ねじ及び雌ねじはJIS規格に則り、径が115mm、ピッチが1mmとした。
2 炭化珪素結晶粉末原料
3 黒鉛製坩堝
4 黒鉛製坩堝蓋
5 二重石英管
6 支持棒
7 黒鉛製フェルト(断熱材)
8 ワークコイル
9 高純度Arガス配管
10 高純度Arガス用マスフローコントローラ
11 真空排気装置
Claims (4)
- 2以上の黒鉛坩堝部材を組立ててなる炭化珪素単結晶成長用蓋付き黒鉛坩堝であって、黒鉛坩堝の内径が75mm以上であり、少なくとも該黒鉛坩堝内に充填される炭化珪素原料から20mm以内に位置する2つの黒鉛坩堝部材の接続部は、一方の黒鉛坩堝部材に形成された雄ねじと、他方の黒鉛坩堝部材に形成された雌ねじとを螺合させた長さ5mm以上40mm以下のねじ部からなることを特徴とする蓋付き黒鉛坩堝。
- 黒鉛坩堝部材同士の全ての接続部は、一方の黒鉛坩堝部材に形成された雄ねじと、他方の黒鉛坩堝部材に形成された雌ねじとを螺合させたねじ部からなる請求項1記載の蓋付き黒鉛坩堝。
- 前記該黒鉛坩堝内に充填される炭化珪素原料から20mm以内に位置する接続部以外の少なくとも1箇所の接続部のねじ部の長さが、炭化珪素原料から20mm以内に位置する接続部のねじ部の長さよりも短い請求項2記載の蓋付き黒鉛坩堝。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の蓋付き黒鉛坩堝を少なくとも用いてなる炭化珪素単結晶成長装置。
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