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公開番号2025176780
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024083087
出願日2024-05-22
発明の名称黒鉛坩堝及び黒鉛坩堝の使用方法
出願人SECカーボン株式会社
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類C30B 29/36 20060101AFI20251128BHJP(結晶成長)
要約【課題】成長結晶の高品質を維持しつつ処理効率を改善した黒鉛坩堝と、当該黒鉛坩堝を使用したSiC単結晶成長方法を提供する。
【解決手段】種結晶基板の主面上に、昇華再結晶法によりSiC単結晶を成長させるための黒鉛坩堝であって、前記黒鉛坩堝は、前記SiC単結晶の原料粉末を収容するための容器と、前記容器の内側面に接する底縁から、前記内側面に沿うように配置される断熱材と、を備え、前記断熱材が配置される高さは、前記黒鉛坩堝の空間の高さより小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
種結晶基板の主面上に、昇華再結晶法によりＳｉＣ単結晶を成長させるための黒鉛坩堝であって、前記黒鉛坩堝は、
前記ＳｉＣ単結晶の原料粉末を収容するための容器と、
前記容器の内側面に接する底縁から、前記内側面に沿うように配置される断熱材と、を備え、
前記断熱材が配置される高さは、前記黒鉛坩堝の空間の高さより小さいことを特徴とする、黒鉛坩堝。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記容器の内底面と、収容される前記原料粉末の集合体の底面との間に断熱材がないことを特徴とする、請求項１に記載の黒鉛坩堝。
【請求項３】
前記断熱材が配置される高さがＨ
１
（ｍｍ）で表され、前記原料粉末の集合体の高さがＨ
２
（ｍｍ）で表されるとき、
０．９Ｈ
２
＜Ｈ
１
＜２Ｈ
２
・・・（１）
を満たすことを特徴とする、請求項１又は２に記載の黒鉛坩堝。
【請求項４】
Ｈ
１
―Ｈ
２
≦ ２０・・・（２）
を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の黒鉛坩堝。
【請求項５】
前記断熱材は、主に黒鉛フェルトから構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の黒鉛坩堝。
【請求項６】
前記断熱材の厚みは、５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項５に記載の黒鉛坩堝。
【請求項７】
前記断熱材は、主に、可撓性黒鉛シート又は炭素繊維強化黒鉛材料から構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の黒鉛坩堝。
【請求項８】
前記断熱材の厚みは、３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項７に記載の黒鉛坩堝。
【請求項９】
種結晶基板の主面上に、昇華再結晶法によりＳｉＣ単結晶を成長させるための黒鉛坩堝を使用する方法であって、
前記ＳｉＣ単結晶の原料粉末を収容するための容器の内側面に接する底縁から、前記内側面に沿うように断熱材を配置する工程と、
前記断熱材を配置する工程の後に、前記原料粉末を投入する工程と、
前記原料粉末を投入する工程の後に、昇華再結晶法によりＳｉＣ単結晶を成長させる工程と、を備え、
前記断熱材が配置される高さは、前記黒鉛坩堝の空間の高さより小さいことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記原料粉末を投入する工程では、前記熱材が配置される高さがＨ
１
（ｍｍ）で表され、前記原料粉末の集合体の高さがＨ
２
（ｍｍ）で表されるとき、
０．９Ｈ
２
＜Ｈ
１
＜２Ｈ
２
・・・（１）
を満たす投入量で、前記原料粉末を投入することを特徴とする、請求項９に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒鉛坩堝及び黒鉛坩堝の使用方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
炭素と珪素の原料粉末を黒鉛坩堝内に投入し、黒鉛坩堝を加熱して、昇華再結晶法によりＳｉＣ単結晶を製造する方法が知られている。高品質の単結晶を得るには、黒鉛坩堝の構造が重要となる。特許文献１には、黒鉛坩堝の内側面に接触する原料粉末に生じる温度ムラ（径方向の温度ムラ）を軽減するため、内側面と原料粉末の集合体との間に空間を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－６２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図を参照しながら、内側面と原料粉末の集合体との間に空間を形成した、従来の黒鉛坩堝を詳述する。図８に示される黒鉛坩堝５００では、黒鉛坩堝５００の容器９２の内側面９２ｗと原料９１の集合体との間に、空間９３（図８において一点鎖線でハッチングされた領域）を形成する。上述したように、空間９３は、高品質の単結晶を得ることを目的として、原料９１に生じる温度ムラを軽減するために設けられることから、空間９３には何も配置されない。それゆえ、原料９１を配置可能な容積が減少してしまう。または、原料９１が空間９３に配置できないことを考慮して、黒鉛坩堝５００をより大型のものに変更する必要がある。原料９１を配置可能な容積が減少すれば、成長結晶（昇華再結晶法により成長させる結晶）の処理効率が低下する。また、黒鉛坩堝５００をより大型のものに変更しても、加熱炉に配置される黒鉛坩堝の数が低下するため、成長結晶の処理効率が低下する。
【０００５】
成長結晶の高品質を維持しつつ処理効率を改善した黒鉛坩堝と、当該黒鉛坩堝を使用したＳｉＣ単結晶成長方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
黒鉛坩堝は、種結晶基板の主面上に、昇華再結晶法によりＳｉＣ単結晶を成長させるための黒鉛坩堝であって、前記黒鉛坩堝は、
前記ＳｉＣ単結晶の原料粉末を収容するための容器と、
前記容器の内側面に接する底縁から、前記内側面に沿うように配置される断熱材と、を備え、
前記断熱材が配置される高さは、前記黒鉛坩堝の空間の高さより小さい。
【０００７】
詳細は実施形態で説明するが、本発明者らは、鋭意研究の結果、黒鉛坩堝の内側面から原料粉末の集合体の外側面に伝わる熱が、ＳｉＣ単結晶の品質を低下させることに気付いた。その気付きに基づいて、黒鉛坩堝の内側面から原料粉末の集合体の外側面に熱が伝わらないように、黒鉛坩堝の内側面と、集合体の外側面との間に断熱材を配置した。集合体に対する側方からの加熱を抑えることにより、ＳｉＣ単結晶における結晶異種多形や結晶欠陥の発生を抑え、単結晶の品質をより高めるか、又は、単結晶の品質を高い状態に維持できる。断熱材を使用せず、黒鉛坩堝の内側面と原料粉末の集合体との間に空間を形成する、図８のような場合であっても、ある程度の断熱作用が得られるが、本発明の黒鉛坩堝のように、断熱材を使用する場合には、内側面と集合体との間に空間を形成する場合に比べてより大きな断熱作用が得られる。加えて、断熱材が配置される容積が小さいため、断熱材を配置することによる原料の減少量が抑えられ、処理効率を高められる。また、前記黒鉛坩堝は前記断熱材が配置される高さが、前記黒鉛坩堝の空間の高さより小さいことは、黒鉛坩堝の内側面には、断熱材で囲われていない部分が存在することを表す。黒鉛坩堝の内側面で集合体に接しない部分については、むしろ側方からの加熱が有効である。当該部分が断熱材で囲われないようにすることで、側方からの加熱を促し、昇華再結晶を促進する。
【０００８】
前記黒鉛坩堝は、前記容器の内底面と、収容される前記原料粉末の集合体の底面との間に断熱材がなくても構わない。
【０００９】
前記断熱材が配置される高さがＨ
１
（ｍｍ）で表され、前記原料粉末の集合体の高さがＨ
２
（ｍｍ）で表されるとき、
０．９Ｈ
２
＜Ｈ
１
＜２Ｈ
２
・・・（１）
を満たしても構わない。
【００１０】
Ｈ
１
―Ｈ
２
≦ ２０・・・（２）
を満たしても構わない。
（【００１１】以降は省略されています）

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