特許 5808668 単結晶製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5808668

(24)【登録日】2015年9月18日

(45)【発行日】2015年11月10日

(54)【発明の名称】単結晶製造装置

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/36 20060101AFI20151021BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/36 A

【請求項の数】17

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2011-289362(P2011-289362)

(22)【出願日】2011年12月28日

(65)【公開番号】特開2013-136494(P2013-136494A)

(43)【公開日】2013年7月11日

【審査請求日】2014年4月7日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２３年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）「低炭素社会を実現する新材料パワー半導体プロジェクト」委託研究）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000002004

【氏名又は名称】昭和電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110227

【弁理士】

【氏名又は名称】畠山 文夫

(72)【発明者】

【氏名】郡司島 造

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 富佐雄

(72)【発明者】

【氏名】松瀬 朗浩

【審査官】 田中 則充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０２０８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１７９１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８９３６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ１／００−３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の構成を備えた単結晶製造装置。
（１）前記単結晶製造装置は、
種結晶表面に単結晶を気相成長させるための原料を保持し、又は、外部から供給される原料ガスを保持するための本体部と、
前記本体部の開口部を覆うための上蓋と、
前記種結晶と前記上蓋との間に設けられ、少なくとも前記種結晶の成長面の全部が前記本体部の内側に露出するように前記種結晶を保持可能な台座と、
前記種結晶と前記上蓋又は前記台座との間の熱膨張係数差に起因する熱応力の発生を抑制する可動機構と
を備え、
前記可動機構は、前記種結晶と前記上蓋とを相対的に移動させる機構である。
（２）前記可動機構は、前記上蓋に対して前記種結晶が熱膨張又は熱収縮した時に、前記上蓋又は前記台座に対して前記種結晶をスライドさせることにより前記熱膨張又は前記熱収縮を吸収する摺動機構である。

【請求項2】

前記摺動機構は、
（ａ）前記種結晶の裏面に前記台座の先端を接触させ、
（ｂ）前記種結晶の裏面の中央部付近に、互いに強固に連結していない１以上の棒状の第１支持部材の一端を固定し、
（ｃ）前記上蓋の上に、板状の第２支持部材を載せ、前記第１支持部材を前記台座内に遊挿し、前記第２支持部材に設けられた挿入孔に前記第１支持部材の他端を挿入し、
（ｄ）前記挿入孔に挿入された第１支持部材の他端と前記第２支持部材とを固定手段により固定することにより、
前記上蓋に対して前記種結晶をスライドさせるものである請求項１に記載の単結晶製造装置。

【請求項3】

前記摺動機構は、
（ａ）前記種結晶の裏面に前記台座の先端を接触させ、
（ｂ）前記種結晶の裏面の外周部に、複数個の棒状の第１支持部材の一端を固定し、
（ｃ）前記台座の下端に、前記第１支持部材を遊挿可能であり、かつ、前記第１支持部材を前記種結晶の中心から外側に向かう方向又は外側から中心に向かう方向にスライド可能な溝を設け、
（ｄ）前記溝に前記第１支持部材を遊挿し、前記溝に沿って前記第１支持部材がスライドできるように前記第１支持部材の他端を前記台座の下端に固定手段で固定することにより、
前記上蓋に対して前記種結晶をスライドさせるものである請求項１に記載の単結晶製造装置。

【請求項4】

前記摺動機構は、
（ａ）前記種結晶の裏面に前記台座の先端を接触させ、
（ｂ）前記種結晶の裏面の少なくとも外周部に、複数個の棒状の第１支持部材の一端を固定し、
（ｃ）前記上蓋の上面に沿って前記第１支持部材がスライドできるように、前記第１支持部材を前記台座内に遊挿し、前記第１支持部材の他端と前記上蓋とを固定手段により固定することにより、
前記上蓋に対して前記種結晶をスライドさせるものである請求項１に記載の単結晶製造装置。

【請求項5】

前記上蓋は、中央部に貫通孔を備え、
前記摺動機構は、
（ａ）前記台座として、
硬質黒鉛からなり、前記種結晶の成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の支持部材間が、柔軟性黒鉛シートを介して接合されており、
前記台座の胴体部の外径が前記貫通孔の内径より小さく、かつ、前記台座の上端に前記貫通孔の内径より大きい外径を有する鍔部を備えているものを用い、
（ｂ）前記種結晶の裏面を前記台座の先端に固定し、
（ｃ）前記台座を、前記上蓋の上方から前記貫通孔に挿入することにより、
前記上蓋に対して前記種結晶をスライドさせるものである請求項１に記載の単結晶製造装置。

【請求項6】

前記摺動機構は、
（ａ）前記上蓋に対して前記台座を一体的に形成し、かつ、前記上蓋及び前記台座を前記種結晶の成長面に対して略垂直方向に分割し、
（ｂ）前記台座の下端に前記台座の中心方向に向かって張り出した支持部材を形成し、
（ｃ）前記支持部材を前記種結晶の側面に形成された凹溝に遊挿し、分割された前記上蓋及び前記台座を接合することにより、
前記上蓋に対して前記種結晶をスライドさせるものである請求項１に記載の単結晶製造装置。

【請求項7】

摺動部から前記本体部外への原料ガスの漏洩を抑制するための原料ガス漏洩抑制機構をさらに備えている請求項１から６までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【請求項8】

摺動部への多結晶の析出を抑制し、降温時においても前記上蓋に対して前記種結晶をスライド可能とする降温時可動機構をさらに備えている請求項１から６までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【請求項9】

以下の構成を備えた単結晶製造装置。
（１）前記単結晶製造装置は、
種結晶表面に単結晶を気相成長させるための原料を保持し、又は、外部から供給される原料ガスを保持するための本体部と、
前記本体部の開口部を覆うための上蓋と、
前記種結晶と前記上蓋との間に設けられ、少なくとも前記種結晶の成長面の全部が前記本体部の内側に露出するように前記種結晶を保持可能な台座と、
前記種結晶と前記上蓋又は前記台座との間の熱膨張係数差に起因する熱応力の発生を抑制する可動機構と
を備え、
前記可動機構は、前記種結晶と前記上蓋とを相対的に移動させる機構である。
（２）前記可動機構は、
前記上蓋に対して前記種結晶が熱膨張又は熱収縮した時に、前記台座の側面と前記種結晶の裏面及び前記上蓋の下面とのなす角度を変更することにより前記熱膨張又は前記熱収縮を吸収する角度変更機構である。

【請求項10】

前記台座は、筒状になっており、
前記角度変更機構は、
（ａ）前記台座として、
硬質黒鉛からなり、前記種結晶の成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の短冊状の支持部材間が、柔軟性黒鉛シートを介して接合されたものを用い、
（ｂ）前記台座の両端面を、それぞれ、前記柔軟性黒鉛シートを介して前記種結晶の裏面及び前記上蓋の下面に固定することにより、
前記台座の側面と前記種結晶の裏面及び前記上蓋の下面とのなす角度を変更するものである請求項９に記載の単結晶製造装置。

【請求項11】

前記台座は、筒状になっており、
前記角度変更機構は、
（ａ）前記台座として、
硬質黒鉛からなり、前記種結晶の成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の短冊状かつ板状の支持部材間が、柔軟性黒鉛シートを介して接合されており、
前記支持部材の両端に、それぞれ断面が円形の円柱状の可動部が形成されたものを用い、
（ｂ）前記可動部を、それぞれ、前記種結晶の裏面及び前記上蓋の下面に形成された凹溝に回転可能となるように挿入することにより、
前記台座の側面と前記種結晶の裏面及び前記上蓋の下面とのなす角度を変更するものである請求項９に記載の単結晶製造装置。

【請求項12】

前記台座の先端に、前記台座の外周面に沿って摺動可能な可動円筒が挿入されており、
前記台座の先端は、前記種結晶の裏面に接触しておらず、かつ、前記可動円筒の先端は、前記種結晶の裏面に接触している
請求項２から４までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【請求項13】

硬質黒鉛からなる中空円板の内周面側に柔軟性黒鉛シートを介して前記台座の先端が接着され、前記中空円板の外周面側に前記柔軟性黒鉛シートを介して可動円筒の起端が接着されており、
前記台座の先端は、前記種結晶の裏面に接触しておらず、かつ、前記可動円筒の先端は、前記種結晶の裏面に接触している
請求項２から４までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【請求項14】

前記種結晶と前記上蓋との相対移動可能距離は、１００μｍ以上である請求項１から１３までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【請求項15】

前記台座は、筒状である請求項１から１４までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【請求項16】

前記種結晶を支持する個々の部材と、前記種結晶との接着部の最大寸法が２５ｍｍ以下である請求項１から１５までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【請求項17】

前記種結晶及び前記単結晶は、ＳｉＣからなる請求項１から１６までのいずれか１項に記載の単結晶製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、単結晶製造装置に関し、さらに詳しくは、ＳｉＣなどの単結晶を製造する際に種結晶とこれを固定する台座との間における熱応力の発生を抑制する可動機構を備えた単結晶製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＳｉＣ（炭化ケイ素）は、六方晶系の結晶構造を持つ高温型（α型）と、立方晶系の結晶構造を持つ低温型（β型）が知られている。ＳｉＣは、Ｓｉに比べて、耐熱性が高いだけでなく、広いバンドギャップを持ち、絶縁破壊電界強度が大きいという特徴がある。そのため、ＳｉＣ単結晶からなる半導体は、Ｓｉ半導体に代わる次世代パワーデバイスの候補材料として期待されている。特に、α型ＳｉＣは、β型ＳｉＣよりバンドギャップが広いので、超低電力損失パワーデバイスの半導体材料として注目されている。

【0003】

α型ＳｉＣは、その主要な結晶面として｛０００１｝面（以下、これを「ｃ面」ともいう）と、｛０００１｝面に垂直な｛１−１００｝面及び｛１１−２０｝面（以下、これらを総称して「ａ面」ともいう）とを有している。
従来より、α型ＳｉＣ単結晶を得る方法として、ｃ面成長法及びａ面成長法が知られている。ここで、「ｃ面成長法」とは、ｃ面又はｃ面に対するオフセット角が所定の範囲にある面を成長面として露出させたＳｉＣ単結晶を種結晶に用いて、昇華再析出法などの方法により成長面上にＳｉＣ単結晶を成長させる方法をいう。また、「ａ面成長法」とは、ａ面又はａ面に対するオフセット角が所定の範囲にある面を成長面として露出させたＳｉＣ単結晶を種結晶に用いて、成長面上にＳｉＣ単結晶を成長させる方法をいう。

【0004】

ＳｉＣ単結晶の成長は、黒鉛坩堝等からなる成長容器内で行われる。この成長容器は、一般に、ＳｉＣ原料粉末が供給される本体部と、ＳｉＣ種結晶を保持するための台座が一体的に形成された上蓋とを有する。このような成長容器内において、ＳｉＣ種結晶は、ＳｉＣ単結晶を成長させるための成長面をＳｉＣ原料粉末側に向けた状態で台座に固定される。そして、この状態でＳｉＣ原料粉末を加熱して昇華させると、低温側のＳｉＣ種結晶上にＳｉＣが堆積し、ＳｉＣ単結晶を得ることができる。

【0005】

従来より、ＳｉＣ単結晶の製造においては、常に大口径かつ高品質の結晶が望まれている。しかしながら、ＳｉＣ単結晶の製造は、２０００℃以上の高温で行われるため、ＳｉＣ種結晶と種結晶保持部材（主に黒鉛が使われる）の熱膨張係数の差に起因して、種結晶に熱歪みが発生し、格子面に反りを生じさせるなど成長結晶の品質を低下させるという問題が生じる。この傾向は、結晶の口径が大きくなるに従い顕著になる。それゆえ、熱歪みを発生させない種結晶保持技術を確立することが重要である。これまで、種結晶の保持方法として数多くの手法が提案されている。

【0006】

例えば、特許文献１には、熱膨張係数の異なる複数層の黒鉛部材で構成される台座を用いて、台座と種結晶の熱膨張係数差を小さくする方法が開示されている。
しかしながら、同文献に記載の方法では、黒鉛の熱膨張係数をＳｉＣに完全に合わせることが難しい。また、黒鉛の熱膨張係数にもロット間の差があり、常に同じ熱膨張係数の黒鉛が得られるとは限らない。さらに、成長条件によって、種結晶と種結晶保持部材の温度分布が変わるため、そのつど熱膨張係数の調整をする必要がある。

【0007】

特許文献２には、ＳｉＣ種結晶と台座の間に、柔軟性黒鉛シート（引張強度：１０ＭＰａ以下）からなる応力緩衝部材を配置する方法が開示されている。また、特許文献３には、ＳｉＣ種結晶と蓋体との間に、厚さがＳｉＣ種結晶の厚さの２倍以下であり、ＳｉＣ種結晶との熱膨張係数の差が１×１０^-6／℃以下である応力緩衝部材を配置する方法が開示されている。

【0008】

特許文献２、３に記載の応力緩衝機構では、用いられる緩衝部材は１ｍｍ程度の薄いシート状である。例えば、特許文献２の段落番号「００２４」に記載のように、応力緩衝部材の厚みが３ｍｍを超える場合には、ＳｉＣ種結晶の冷却効率が悪くなり、成長速度が遅くなるおそれがある。また、応力緩衝部材は低弾性材料を用いるが、これらは昇華ガスに対する耐性が小さい。そのため、厚みが増すほど、つまり昇華ガスへの露出面積が広くなるほど、応力緩衝部材が昇華ガスによりエッチングされることで劣化し、成長により重みを増した結晶が緩衝部材から脱落する危険が高かった。また、低弾性率材料は強度が弱いため、その使用量が多いと、破断を起こす起点が多くなり、単結晶が落下するなどの確率が高くなる。
また、薄いシート状の緩衝部材は、せん断変形により熱膨張差を吸収するが、緩衝部材の面内方向のせん断変形の範囲は、最大でも数十μｍ程度である。しかしながら、例えば種結晶の口径が１５０ｍｍもの大きさになると、室温に対して２５００℃近傍における種結晶や部材の熱膨張は１〜２ｍｍもの大きさになる。そのため、上記の応力緩衝機構では、台座や上蓋の熱膨張率の合わせ込みを行ったとしても、部材の製造ロット間の熱膨張率の変動を上記の緩衝部材の変形範囲内に押さえることができない。その結果、種結晶に熱応力や熱歪みを与えてしまうか、あるいは緩衝材の幅が薄い場合には、緩衝材のせん断破壊により種結晶の剥がれが生じていた。よって、特許文献２、３に記載の応力緩衝機構は、微少な歪みを緩和できるものの、種結晶と台座間を実質的に相対移動できるものではない。

【0009】

特許文献４、５には、筒状の種結晶保持部材の先端に、内側に向かってＬ字形に屈曲している突起を設け、種結晶保持部材の上方からＳｉＣ種結晶を挿入し、突起でＳｉＣ種結晶を非接着で保持する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献４、５に記載の方法では、種結晶を支持するための突起上に多結晶が析出し、種結晶直上の単結晶部の品質が低下する。

【0010】

また、特許文献６には、貫通孔を設けた坩堝蓋を使用し、坩堝内部の結晶成長空間と坩堝外部の圧力差を利用して種結晶を坩堝蓋部に吸着させる方法が開示されている。
しかしながら、同文献に記載の方法では、種結晶を支持していた部材の内径が種結晶の内径より小さいため、成長結晶の口径縮小を招く。

【0011】

また、特許文献７には、種結晶裏面において、種結晶の裏面全体の面積よりも小さい面積で保持部材と結合する方法が開示されている。
しかしながら、同文献に記載の方法では、種結晶裏面が、より高温な坩堝内空間に露出しており、また、種結晶からの放熱が殆どない構造であるため、種結晶上に単結晶が成長しにくい。

【0012】

さらに、特許文献８には、種結晶の接着面側の外周部と接着層との間に、環状に形成された介設層を配設する方法が開示されている。この場合、種結晶の径方向中央部は接着層を介して台座に強固に固定されるが、種結晶の外周部は台座と強固に固定されていないので、種結晶と台座の熱膨張の差をある程度緩和することができる。
しかしながら、同文献に記載の方法は、介設層部での放熱性が低く、介設層上の種結晶の温度が相対的に高くなるため、成長速度が低下し、成長面形状の制御が困難になる。また、接着部の面積が比較的大きい（少なくとも２５ｍｍ以上）ため、結晶格子に反りが生じる。さらに、僅かな熱応力によっても非接触部の内側の先端部（種結晶と台座の界面における非接触部と接触部の境界の接触部側）に応力が集中しやすい形状であるため、接着部の最外周部から種結晶が剥がれるおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００９−１２０４１９号公報

【特許文献2】特開２００４−２６９２９７号公報

【特許文献3】特開２００４−３３８９７１号公報

【特許文献4】特開２００２−２０１０９７号公報

【特許文献5】特表２００３−５０４２９７号公報

【特許文献6】特開２０１１−０２０８６０号公報

【特許文献7】特開２００６−０６２９３６号公報

【特許文献8】特開２０１０−２８０５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明が解決しようとする課題は、種結晶と上蓋又は台座の熱膨張係数差に起因する熱応力や熱歪みを軽減することができ、成長結晶周辺における多結晶の析出に起因する成長結晶の品質低下を抑制することができ、成長結晶の外周部における品質劣化や口径縮小を招くことがなく、しかも、昇華ガスに長時間曝されても単結晶が脱落するおそれが少ない単結晶製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決するために、本発明に係る単結晶製造装置は、
種結晶表面に単結晶を気相成長させるための原料を保持し、又は、外部から供給される原料ガスを保持するための本体部と、
前記本体部の開口部を覆うための上蓋と、
前記種結晶と前記上蓋との間に設けられ、少なくとも前記種結晶の成長面の全部が前記本体部の内側に露出するように前記種結晶を保持可能な台座と、
前記種結晶と前記上蓋又は前記台座との間の熱膨張係数差に起因する熱応力の発生を抑制する可動機構と
を備え、
前記可動機構は、前記種結晶と前記上蓋とを相対的に移動させる機構である
ことを要旨とする。
前記可動機構は、
（ａ）前記上蓋に対して前記種結晶が熱膨張又は熱収縮した時に、前記上蓋又は前記台座に対して前記種結晶をスライドさせることにより前記熱膨張又は前記熱収縮を吸収する摺動機構、又は、
（ｂ）前記上蓋に対して前記種結晶が熱膨張又は熱収縮した時に、前記台座の側面と前記種結晶の裏面及び前記上蓋の下面とのなす角度を変更することにより前記熱膨張又は前記熱収縮を吸収する角度変更機構
からなる。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る単結晶製造装置は、可動機構を備えているので、種結晶と上蓋又は台座との間の熱膨張係数差に起因する熱応力や熱歪みを大幅に軽減することができる。また、種結晶は、成長面が本体部の内側に完全に露出するような可動機構によって保持されるので、成長結晶周辺における多結晶の析出に起因する成長結晶の品質低下、及び、成長結晶の口径縮小を抑制することができる。さらに、可動機構は、原料ガス耐性の低い材料を主として用いていないので、可動機構が昇華ガスに長時間曝されても種結晶が脱落するおそれが少ない。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（摺動機構）の正面図（図１（ａ））、底面図（図１（ｂ））、平面図（図１（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図１（ｄ））である。

【図2】本発明の第２の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（摺動機構）の正面図（図２（ａ））、底面図（図２（ｂ））、平面図（図２（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図２（ｄ））である。

【図3】本発明の第３の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（摺動機構）の正面図（図３（ａ））、底面図（図３（ｂ））、平面図（図３（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図３（ｄ））である。

【図4】本発明の第４の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（摺動機構）の正面図（図４（ａ））、底面図（図４（ｂ））、平面図（図４（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図４（ｄ））である。

【図5】各種台座の胴体部の断面模式図である。

【図6】本発明の第５の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（摺動機構）の正面図（図６（ａ））、底面図（図６（ｂ））、平面図（図６（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図６（ｄ））である。

【0018】

【図7】図７（ａ）は、本発明の第６の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（角度変更機構）の断面図である。図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、それぞれ、ＳｉＣ種結晶が上蓋に対して収縮及び膨張した状態を表す断面図である。

【図8】図８（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（角度変更機構）の断面図である。図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、それぞれ、ＳｉＣ種結晶が上蓋に対して収縮及び膨張した状態を表す断面図である。

【図9】原料ガス漏洩抑制機構の第１の具体例を示す断面図である。

【図10】原料ガス漏洩抑制機構の第２の具体例を示す断面図である。

【図11】降温時可動機構の一例を示す断面図である。

【図12】本発明の第１３の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（摺動機構）の正面図（図１２（ａ））、底面図（図１２（ｂ））、平面図（図１２（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図１２（ｄ））である。

【図13】本発明の第１４の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構（摺動機構）の正面図（図１３（ａ））、底面図（図１３（ｂ））、平面図（図１３（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図１３（ｄ））である。

【図14】｛１１−２０｝面の曲率半径が小さい単結晶の模式図である。

【図15】｛１１−２０｝面の曲率半径が大きい単結晶の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１． 適用対象］
以下の説明においては、ＳｉＣ単結晶の成長について説明するが、本発明は、昇華再析法などの気相成長法を用いて製造可能な他の単結晶（例えば、ＧａＮ単結晶、ＡｌＮ単結晶など）にも適用することができる。
また、以下の説明においては、昇華再析出法について主に説明するが、本発明は、外部から成長容器内に原料ガスを導入して種結晶表面に単結晶を気相成長させる方法（ＣＶＤ法）などの他の気相成長法についても適用することができる。

【0020】

［２． 単結晶製造装置］
本発明に係る単結晶製造装置は、本体部と、上蓋と、台座と、可動機構とを備えている。単結晶製造装置は、さらに、原料ガス漏洩抑制機構、及び／又は、降温時可動機構を備えていても良い。

【0021】

［２．１． 本体部］
本体部は、種結晶表面に単結晶を気相成長させるための原料を保持し、又は、外部から供給される原料ガスを保持するためのものである。昇華再析出法を用いてＳｉＣ単結晶を成長させる場合、本体部は、ＳｉＣ原料を保持するために用いられる。本体部の上部には開口部があり、開口部は、後述する上蓋により覆われている。本体部の形状、大きさ等は、特に限定されるものではなく、単結晶の成長に必要な量の原料又は原料ガスを保持可能なものであれば良い。
本体部の材料は、特に限定されるものではないが、通常、黒鉛（硬質黒鉛）が用いられる。昇華再析出法を用いてＳｉＣ単結晶を成長させる場合、ＳｉＣ原料には、一般に、ＳｉＣ粉末が用いられる。一方、例えばＣＶＤ法により単結晶を成長させる場合、本体部内に原料を保持することに代えて、外部から本体部内に原料ガスが導入される。この点は、後述する他の具体例においても同様である。

【0022】

［２．２． 上蓋］
上蓋は、本体部の開口部を覆うために用いられる。また、上蓋には、その中央部に種結晶の裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔が設けられていても良い。放熱孔は、種結晶の裏面の全部又は一部のみを本体部の外側に開放するものでも良く、あるいは、裏面の全部又は一部と側面の一部を開放するものでも良い。単結晶の成長を促進させるためには、種結晶の成長面側から裏面側に向かって放熱させる必要がある。上蓋に放熱孔を設けると、種結晶の裏面側からの放熱が促進されるので、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。

【0023】

放熱孔の大きさは、特に限定されるものではないが、放熱を促進するためには、種結晶の大きさとほぼ同等の大きさが好ましい。すなわち、放熱孔の大きさは、種結晶の裏面側のほぼ全面を本体部の外側に開放可能な大きさが好ましい。
上蓋の材料は、特に限定されるものではないが、通常、黒鉛（硬質黒鉛）が用いられる。また、上蓋は、一体物でも良く、あるいは、種結晶の成長面に対して略垂直方向に分割されていても良い。

【0024】

［２．３． 台座］
台座は、種結晶を保持するためのものであり、種結晶と上蓋との間に設けられる。本発明において、台座は、種結晶を保持する機能だけでなく、後述する可動機構の一部を構成する場合もある。台座は、上蓋に一体的に形成されていても良く、あるいは、上蓋から分離可能になっていても良い。

【0025】

台座は、少なくとも種結晶の成長面の全部（好ましくは、成長面の全部と側面の全部又は一部）が本体部の内側に露出するように、種結晶を保持可能なものである必要がある。
種結晶を台座に保持する場合において、種結晶を保持するための部材により成長面の一部が覆われると、保持部材上に多結晶が析出し、種結晶直上の単結晶の品質が低下する。これに対し、成長面の全部が本体部の内側に露出するように、種結晶を保持すると、多結晶の析出に起因する単結晶の品質低下を抑制することができる。
台座は、中実の部材であっても良く、あるいは、筒状の部材であっても良い。特に、上蓋に放熱孔が設けられている場合、台座は、種結晶の裏面の全部又は一部が放熱孔を介して本体部の外側に開放されるように、種結晶を保持可能なものが好ましい。具体的には、台座は、筒状を呈し、台座の大きさ（又は、外径）は、種結晶の大きさ（又は、直径）以下になっているものが好ましい。
種結晶の裏面の全部又は一部が上蓋の放熱孔を介して本体部の外側に開放されるように種結晶を保持すると、種結晶の裏面側からの放熱が促進されるので、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。

【0026】

［２．４． 可動機構］
「可動機構」とは、種結晶と上蓋とを相対的に移動させることによって、種結晶と上蓋又は台座との間の熱膨張係数差に起因する熱応力の発生を抑制する機構をいう。可動機構は、種結晶と上蓋との相対移動可能距離が１００μｍ以上であるものが好ましい。相対移動可能距離は、さらに好ましくは５００μｍ以上、さらに好ましくは１ｍｍ以上である。ここで、種結晶の中心軸から水平方向への距離で表される極点座標を取った場合、「相対移動可能距離」とは、次の（１）式で表される値をいう。
相対移動可能距離＝｜点Ａ−点Ｂ｜ ・・・（１）
但し、
点ａ：室温における種結晶端部の座標。
点ｂ：室温において点ａの鉛直方向の同じ位置の上蓋部の座標。
点Ａ：成長温度において点ａが移動した先の座標。
点Ｂ：成長温度において点ｂが移動した先の座標。
可動機構としては、具体的には、摺動機構、角度変更機構などがある。

【0027】

［２．４．１． 摺動機構］
「摺動機構」とは、上蓋に対して種結晶が熱膨張又は熱収縮した時に、上蓋に対して種結晶をスライドさせることにより熱膨張又は熱収縮を吸収する機構をいう。
種結晶は、台座を介して上蓋に保持される。可動機構が摺動機構である場合、種結晶−台座間、及び、台座−上蓋間の少なくとも一方は、物理的に接触しているだけで、接着されていない。
そのため、熱膨張係数差により種結晶が上蓋に対して熱膨張又は熱収縮した場合であっても、種結晶−台座間、及び／又は、台座−上蓋間が種結晶の成長面の面内方向（種結晶の中心から外側に向かって放射状方向）にスライドし、熱膨張又は熱収縮を吸収することができる。摺動機構の相対移動可能距離には、実質的に制限はない。

【0028】

［２．４．２． 角度変更機構］
「角度変更機構」とは、上蓋に対して種結晶が熱膨張又は熱収縮した時に、台座の側面と種結晶の裏面及び上蓋の下面とのなす角度を変更することにより熱膨張又は熱収縮を吸収する機構をいう。
可動機構が角度変更機構である場合、種結晶は、角度変更機能を備えた台座を介して上蓋に保持される。種結晶−台座間、及び、台座−上蓋間は、いずれも、スライドすることはできないが、台座は、その側面と種結晶の裏面及び上蓋の下面とのなす角度が変更可能になっている。すなわち、台座は、種結晶を保持する先端部分が、外力によりテーパ状又は逆テーパ状に変形できるようになっている。台座の変形量には、台座の形状、材料等に応じた限界があるが、材料や基本構造が同一であっても台座の高さを高くするほど、相対移動可能距離を長くすることができる。
そのため、熱膨張係数差により種結晶が上蓋に対して熱膨張又は熱収縮した場合であっても、台座の先端がテーパ状又は逆テーパ状に変形することによって、熱膨張又は熱収縮を吸収することができる。

【0029】

［２．４．３． 構成部材の材料］
可動機構を構成する部材の全部が、低弾性率材料（例えば、柔軟性黒鉛シート）からなる場合、昇華ガス又は原料ガスとの反応によって部材が早期に劣化しやすくなるという問題がある。また、低弾性率材料は強度が弱いため、その使用量が多いと、破断を起こす起点が多くなり、単結晶が落下するなどの確率が高くなる。従って、可動機構は、少なくとも一部に硬質黒鉛からなる部材を含んでいるのが好ましい。
ここで、「硬質黒鉛」とは、引張強さが１０ＭＰａ超で、ヤング率が０．５ＧＰａ以上である黒鉛をいう。
「柔軟性黒鉛シート」とは、引張強さが１０ＭＰａ以下である黒鉛シートをいう。代表的なものに、パッキンなどに使用されるものがある。
可動機構は、構成部材の全部がこのような硬質黒鉛からなるものでも良く、あるいは、硬質黒鉛からなる部材と、低弾性率材料からなる部材の双方を含んでいても良い。高い耐久性を得るためには、可動機構に含まれる低弾性率材料の割合は、少ないほど良い。

【0030】

［２．４．４． 接着部の最大寸法］
種結晶は、可動機構を構成する部材に接着される。接着部の大きさが大きくなるほど、熱膨張差に起因する歪みが大きくなる。歪みを低減するには、個々の接着部の最大寸法は、２５ｍｍ以下が好ましい。接着部の最大寸法は、さらに好ましくは、２０ｍｍ以下、さらに好ましくは、１５ｍｍ以下である。
ここで、「接着部」とは、硬質部材間が直接、接着されている部分を表し、硬質部材が低弾性率部材を介して接着されている部分を含まない。
「接着部の最大寸法」とは、接着部の断面に接する平行線の最大距離をいう。例えば、接着部の断面形状が円であるときは直径、四角形であるときは対角線、五角形であるときは１つの頂点から２個隣の頂点までの距離を表す。

【0031】

［２．５． 原料ガス漏洩抑制機構］
「原料ガス漏洩抑制機構」とは、摺動部から本体部外への原料ガスの漏洩を抑制するための機構をいう。
可動機構が摺動機構である場合、摺動部は、部材同士が物理的に接触しているだけである。そのため、本体部内で発生させた昇華ガスは、摺動部を通って本体部外へ抜けることがある。昇華ガスが摺動部を通って本体部の外側へ漏れると、
（１）原料の早期枯渇による結晶成長高さの制限、
（２）本体部内の昇華ガスの濃度の低下による結晶表面の炭化、又は、
（３）炉体へのダメージ
の原因となる可能性がある。
従って、可動機構が摺動機構である場合、摺動部に、原料ガスの漏洩を抑制するための機構を設けるのが好ましい。

【0032】

原料ガス漏洩抑制機構は、少なくとも成長開始時において、摺動部を封止可能なものであれば良い。
原料ガスの漏洩を抑制する方法としては、具体的には、
（１）温度勾配方向（温度が低下する方向）に対して返しを作ることにより、原料ガスの漏洩を防ぐ方法（図９）、
（２）温度勾配方向（温度が低下する方向）に対向するように、摺動部に凹部を形成することにより、摺動部近傍へ多結晶を析出させ、摺動部を封止する方法（図１０）、
などがある。

【0033】

［２．６． 降温時可動機構］
「降温時可動機構」とは、摺動部への多結晶の析出を抑制し、降温時においても上蓋に対して種結晶をスライドさせることを可能とする機構をいう。
可動機構が摺動機構である場合、通常、単結晶の成長が進行するにつれて摺動部近傍に多結晶が析出し、やがて摺動機能が失われる。摺動機能が失われても、成長途中に種結晶に導入される熱歪みが少なければ、成長結晶に導入される欠陥も少ない。また、種結晶の表面に単結晶がある程度成長すると、成長結晶全体の剛性も大きくなるので、熱歪みの影響も小さくなる。
しかしながら、成長結晶の形状、直径、成長高さ等によっては、降温時に発生する熱応力によって成長結晶に割れが生じることがある。従って、可動機構が摺動機構である場合、降温時においても摺動機能を維持することが可能な機構を設けるのが好ましい。

【0034】

降温時可動機構は、昇温過程だけでなく、成長過程を通して摺動部近傍への多結晶の析出を抑制可能なものである必要がある。
摺動部近傍への多結晶の析出を抑制する方法としては、例えば、台座の周囲にガス流れと反対向きの隙間を設ける方法（図１１）などがある。

【0035】

［２．７． 種結晶］
本発明に係る単結晶製造装置に用いられる種結晶の形状は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の形状を用いることができる。
例えば、種結晶は、成長面が円形であるものでも良く、あるいは、成長面が矩形であるものでも良い。

【0036】

［３． 単結晶製造装置の具体例］
［３．１． 具体例（１）］
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の正面図（図１（ａ））、底面図（図１（ｂ））、平面図（図１（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図１（ｄ））を示す。
図１において、単結晶製造装置１０ａは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ａと、台座３０ａと、可動機構（摺動機構）４０ａとを備えている。

【0037】

上蓋２０ａは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ａを保持するために用いられる。また、上蓋２０ａには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ａの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ａが設けられている。放熱孔２２ａは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ａに放熱孔２２ａを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ａの下方には、筒状の台座３０ａが一体的に設けられている。さらに、台座３０ａの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ａがスライド可能となるように支持されている。台座３０ａは必ずしも筒状である必要はないが、上蓋２０ａに放熱孔２２ａが設けられている場合において台座３０ａを筒状にすると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。台座３０ａが中実の部材からなる場合、台座３０ａには、後述する第１支持部材４２ａを遊挿可能な貫通孔が設けられる。

【0038】

可動機構（摺動機構）４０ａは、第１支持部材４２ａと、第２支持部材４４ａと、ナット（固定手段）４６ａとを備えている。
第１支持部材４２ａは、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ａの裏面の中央部にその一端を固定するための１個の棒状の部材である。第１支持部材４２ａの一端は、ＳｉＣ単結晶５０ａの裏面に接着されている。第１支持部材４２ａの長さは、上蓋２０ａの高さ＋台座３０ａの高さより長くなっている。
なお、第１支持部材４２ａは、ＳｉＣ種結晶５０ａの中央部付近にその一端が固定された、互いに強固に連結していない２以上の部材であっても良い。「互いに強固に連結していない」とは、硬質黒鉛からなる複数の第１支持部材４２ａ、４２ａ…が単に接触しているか、あるいは、引張強度が１０ＭＰａ以下である柔軟性黒鉛シートで連結されている、あるいは、スライド可能に嵌合していることをいう。
第２支持部材４４ａは、硬質黒鉛からなる板状の部材である。第２支持部材４４ａを板状にするのは、放熱孔２２ａを完全に塞がないようにするためである。第２支持部材４４ａの中央には、第１支持部材４２ａの他端を挿入可能な挿入孔が設けられている。

【0039】

第１支持部材４２ａの一端が接着されたＳｉＣ種結晶５０ａと第２支持部材４４ａは、上蓋２０ａ−台座３０ａを両側から挟むように配置され、ＳｉＣ種結晶５０ａ−台座３０ａ間及び上蓋２０ａ−第２支持部材４４ａ間は、単に接触しているだけである。また、第２支持部材４４ａの挿入孔に挿入された第１支持部材４２ａの他端は、黒鉛製のナット４６ａで第２支持部材４４ａに緩く固定されている。そのため、ＳｉＣ種結晶５０ａの裏面は、台座３０ａの先端に接触した状態で保持されているが、上蓋２０ａ（又は台座３０ａ）に対して水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ａの成長面の面内方向）にスライド可能になっている。

【0040】

すなわち、第１の具体例において、可動機構４０ａは、
（ａ）ＳｉＣ種結晶５０ａの裏面に台座３０ａの先端を接触させ、
（ｂ）ＳｉＣ種結晶５０ａの裏面の中央部付近に、硬質黒鉛からなる互いに強固に連結していない１以上の棒状の第１支持部材４２ａの一端を固定し、
（ｃ）上蓋２０ａの上に、硬質黒鉛からなる板状の第２支持部材４４ａを載せ、第１支持部材４２ａを台座３０ａ内に遊挿し、第２支持部材４４ａに設けられた挿入孔に第１支持部材４２ａの他端を挿入し、
（ｄ）挿入孔に挿入された第１支持部材４２ａの他端と第２支持部材４４ａとをナット（固定手段）４６ａで固定することにより、
上蓋２０ａに対してＳｉＣ種結晶５０ａをスライドさせる摺動機構からなる。

【0041】

第１支持部材４２ａとＳｉＣ種結晶５０ａの接着部の面積は、特に限定されるものではないが、熱応力を軽減するためには、接着部の面積は、ＳｉＣ種結晶５０ａを保持可能な限りにおいて、小さいほど良い。接着部の断面が円である場合、接着部の直径は、ＳｉＣ種結晶５０ａの大きさにもよるが、２ｍｍ以上が好ましい。接着部の直径は、さらに好ましくは４ｍｍ以上、さらに好ましくは６ｍｍ以上である。一方、接着部の直径が大きくなりすぎると、ＳｉＣ種結晶５０ａに歪みが入りやすくなる。従って、接着部の直径は、２５ｍｍ以下が好ましい。接着部の直径は、さらに好ましくは２０ｍｍ以下、さらに好ましくは１５ｍｍ以下である。
また、上蓋２０ａ、台座３０ａ及び第１支持部材４２ａは、同一の材料からなるのが望ましい。この場合、縦方向の熱膨張係数差の違いによる摺動部の隙間拡大や熱歪みの発生のおそれが小さくなる。
さらに、ＳｉＣ種結晶５０ａの裏面であって、第１支持部材４２ａとの接着部以外の面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層５２ａを形成するのが好ましい。保護層５２ａは、種結晶に熱応力を与えないもの（例えば、低ヤング率の材料、極めて薄く形成された膜など）が好ましい。また、保護層５２ａは、接着時における接着剤からのガスの放出を容易化するために、ガス透過性の高いものが好ましい。保護層５２ａとしては、例えば、炭素蒸着膜、炭素微粒子からなる膜、柔軟性黒鉛シートなどがある。

【0042】

図１に示す単結晶製造装置１０ａにおいて、ＳｉＣ種結晶５０ａ−台座３０ａ間は接触しているが、接着されていない。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ａ−台座３０ａ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、可動機構４０ａで緩和される。また、種結晶裏面中央の接着部の最大寸法は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。

【0043】

［３．２． 具体例（２）］
図２に、本発明の第２の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の正面図（図２（ａ））、底面図（図２（ｂ））、平面図（図２（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図２（ｄ））を示す。
図２において、単結晶製造装置１０ｂは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｂと、台座３０ｂと、可動機構（摺動機構）４０ｂとを備えている。

【0044】

上蓋２０ｂは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｂを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｂには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｂの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ｂが設けられている。放熱孔２２ｂは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ｂに放熱孔２２ｂを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ｂの下方には、筒状の台座３０ｂが一体的に設けられている。さらに、台座３０ｂの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｂがスライド可能となるように支持されている。台座３０ｂは必ずしも筒状である必要はないが、上蓋２０ｂに放熱孔２２ｂが設けられている場合において台座３０ｂを筒状にすると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。台座３０ｂが中実の部材からなる場合、台座３０ｂには、後述する第１支持部材４２ｂを遊挿可能であり、かつ、第１支持部材４２ｂをナット４６ｂで固定可能な閉塞孔が設けられる。この場合、閉塞孔の底面が後述する第２支持部材４４ｂとなり、第１支持部材４２ｂは、閉塞孔の底面にスライド可能となるように固定される。

【0045】

可動機構（摺動機構）４０ｂは、第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…と、第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…と、ナット（固定手段）４６ｂ、４６ｂ…とを備えている。
第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…は、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｂの裏面の外周部にその一端を固定するための複数個の棒状の部材である。第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…の一端は、ＳｉＣ単結晶５０ｂの裏面に接着されている。第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…の長さは、ナット４６ｂ、４６ｂ…により第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…にスライド可能となるように固定することができる長さになっている。
図２に示す例おいては、合計４個の第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…が設けられているが、これは単なる例示であり、ＳｉＣ単結晶５０ｂを安定に支持できる限りにおいて、その個数は、特に限定されるものではない。

【0046】

第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…は、台座３０ｂ（又は、放熱孔２２ｂ）の下端から台座３０ｂ（又は、放熱孔２２ｂ）の中心方向に向かって張り出した部材である。第２支持部材４４ｂ、４４ｂの材料は、特に限定されないが、通常は、黒鉛（硬質黒鉛）が用いられる。第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…は、第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…を挿入することができ、かつ、第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…をＳｉＣ種結晶５０ｂの成長面の面内方向（ＳｉＣ種結晶５０ｂの中心から放射状方向）に移動させることが可能なＵ字形の溝を備えている。
図２に示す例において、第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…は、細長い板状を呈しているが、これは単なる例示であり、その形状は特に限定されない。例えば、第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…は、台座３０ｂの下面全体に設けられた中空円板状の部材であっても良い。

【0047】

第１支持部材４２ｂの一端が接着されたＳｉＣ種結晶５０ｂは、台座３０ｂの下端に接触しているだけである。また、第２支持部材４４ｂのＵ字形の溝に遊挿された第１支持部材４２ｂの他端は、黒鉛製のナット４６ｂ、４６ｂ…で第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…に緩く固定されている。そのため、ＳｉＣ種結晶５０ｂの裏面は、台座３０ｂの先端に接触した状態で保持されているが、上蓋２０ｂ（又は台座３０ｂ）に対して水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｂの成長面の面内方向）にスライド可能になっている。

【0048】

すなわち、第２の具体例において、可動機構４０ｂは、
（ａ）ＳｉＣ種結晶５０ｂの裏面に台座３０ｂの先端を接触させ、
（ｂ）ＳｉＣ種結晶５０ｂの裏面の外周部に、硬質黒鉛からなる複数個の棒状の第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…の一端を固定し、
（ｃ）台座３０ｂの下端に、第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…を遊挿可能であり、かつ、第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…をＳｉＣ種結晶５０ａの中心から外側に向かう方向又は外側から中心に向かう方向にスライド可能な（Ｕ字形の）溝を備えた第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…を設け、
（ｄ）（Ｕ字形の）溝に第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…を遊挿し、（Ｕ字形の）溝に沿って第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…がスライドできるように第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…の他端を台座３０ｂの下端（第２支持部材４４ｂ、４４ｂ…）にナット（固定手段）４６ｂ、４６ｂ…で固定することにより、
上蓋２０ｂに対してＳｉＣ種結晶５０ｂをスライドさせる摺動機構からなる。

【0049】

第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…とＳｉＣ種結晶５０ｂの接着部の面積は、特に限定されるものではないが、熱応力を軽減するためには、接着部の面積は、ＳｉＣ種結晶５０ｂを保持可能な限りにおいて、小さいほど良い。個々の第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…の好適な接着部の面積は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。
また、ＳｉＣ種結晶５０ｂの裏面であって、第１支持部材４２ｂ、４２ｂ…との接着部以外の面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層５２ｂを形成するのが好ましい。保護層５２ｂの詳細は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。

【0050】

図２に示す単結晶製造装置１０ｂにおいて、ＳｉＣ種結晶５０ｂ−台座３０ｂ間は接触しているが、接着されていない。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｂ−台座３０ｂ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、摺動機構４０ｂで緩和される。また、種結晶裏面外周部の接着部の最大寸法は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。

【0051】

［３．３． 具体例（３）］
図３に、本発明の第３の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の正面図（図３（ａ））、底面図（図３（ｂ））、平面図（図３（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図３（ｄ））を示す。
図３において、単結晶製造装置１０ｃは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｃと、台座３０ｃと、可動機構（摺動機構）４０ｃとを備えている。

【0052】

上蓋２０ｃは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｃを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｃには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ｃが設けられている。放熱孔２２ｃは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ｃに放熱孔２２ｃを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ｃの下方には、筒状の台座３０ｃが一体的に設けられている。さらに、台座３０ｃの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｃがスライド可能となるように支持されている。台座３０ｃは必ずしも筒状である必要はないが、上蓋２０ｃに放熱孔２２ｃが設けられている場合において台座３０ｃを筒状にすると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。台座３０ｃが中実の部材からなる場合、台座３０ｃには、後述する第１支持部材４２ｃを遊挿可能であり、かつ、ＳｉＣ種結晶５０ｃの膨張又は収縮に伴い第１支持部材４２ｃをＳｉＣ種結晶５０ｃの径方向にスライド可能な貫通孔が設けられる。
また、上蓋２０ｃの上面の放熱孔２２ｃの周囲には、断面がＬ字形の溝２６ｃが設けられている。溝２６ｃは、その上面に後述するナット（固定手段）４６ｃ、４６ｃ…を載置し、かつ、ナット４６ｃ、４６ｃを溝２６ｃの上面に沿ってスライドさせるためのものである。なお、溝２６ｃは、必ずしも必要ではなく、必要に応じて形成することができる。

【0053】

可動機構（摺動機構）４０ｃは、第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…と、ナット（固定手段）４６ｂ、４６ｂ…とを備えている。
第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…は、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面の少なくとも外周部にその一端を固定するための複数個の棒状の部材である。第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…は、ＳｉＣ種結晶５０ｃの保持及び摺動が可能な限りにおいて、ＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面の外周部以外の部位に固定されていても良い。第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…の一端は、ＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面に接着されている。第１支持部材４２ｃの長さは、上蓋２０ｃの高さ＋台座３０ｃの高さと同等以上になっている。
図３に示す例おいては、合計４個の第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…が設けられているが、これは単なる例示であり、ＳｉＣ種結晶５０ｃを安定に支持できる限りにおいて、その個数は、特に限定されるものではない。

【0054】

第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…の一端が接着されたＳｉＣ種結晶５０ｃは、台座３０ｃの下端に接触しているだけである。また、第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…の他端は、黒鉛製のナット４６ｃ、４６ｃ…の下面が上蓋２０ｃの溝２６ｃに接触するように、ナット４６ｃ、４６ｃ…で溝２６ｃに緩く固定されている。そのため、ＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面は、台座３０ｃの先端に接触した状態で保持されているが、上蓋２０ｃ（又は台座３０ｃ）に対して水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｃの成長面の面内方向）にスライド可能になっている。

【0055】

すなわち、第３の具体例において、可動機構４０ｃは、
（ａ）ＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面に台座３０ｃの先端を接触させ、
（ｂ）ＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面の少なくとも外周部に、硬質黒鉛からなる複数個の棒状の第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…の一端を固定し、
（ｃ）上蓋２０ｃの上面（又は、上蓋２０ｃの放熱孔２２ｃの周囲に形成された溝２６ｃの上面）に沿って第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…がスライドできるように、第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…を台座３０ｃ内に遊挿し、第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…の他端と上蓋２０ｃ（又は溝２６ｃ）とをナット（固定手段）４６ｃ、４６ｃ…で固定することにより、
上蓋２０ｃに対してＳｉＣ種結晶５０ｃをスライドさせる摺動機構からなる。

【0056】

第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…とＳｉＣ種結晶５０ｃの接着部の面積は、特に限定されるものではないが、熱応力を軽減するためには、接着部の面積は、ＳｉＣ種結晶５０ｃを保持可能な限りにおいて、小さいほど良い。個々の第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…の好適な接着部の面積は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。
また、ＳｉＣ種結晶５０ｃの裏面であって、第１支持部材４２ｃ、４２ｃ…との接着部以外の面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層５２ｃを形成するのが好ましい。保護層５２ｃの詳細は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。

【0057】

図３に示す単結晶製造装置１０ｃにおいて、ＳｉＣ種結晶５０ｃ−台座３０ｃ間は接触しているが、接着されていない。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｃ−台座３０ｃ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、摺動機構４０ｃで緩和される。また、種結晶裏面外周部の接着部の最大寸法は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。

【0058】

［３．４． 具体例（４）］
図４に、本発明の第４の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の正面図（図４（ａ））、底面図（図４（ｂ））、平面図（図４（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図４（ｄ））を示す。
図４において、単結晶製造装置１０ｄは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｄと、台座３０ｄとを備えている。第４の具体例において、台座３０ｄは、上蓋２０ｄに対して摺動可能になっており、可動機構（摺動機構）を兼ねている。

【0059】

上蓋２０ｄは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｄを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｄには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｄの裏面側を本体部の外側に開放するための貫通孔２２ｄが設けられている。貫通孔２２ｄは、台座３０ｄを上方から挿入するためのものであるが、台座３０ｄが筒状を呈しているときは、貫通孔２２ｄは、放熱孔としても機能する。
上蓋２０ｄの上面であって、貫通孔２２ｄの周囲には、筒状の台座３０ｄの上端をスライドさせるための、断面がＬ字形の溝２６ｄが設けられている。なお、溝２６ｄは、必ずしも必要ではなく、必要に応じて形成することができる。

【0060】

台座３０ｄは、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｄの成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の短冊形の支持部材３２ｄ、３２ｄ…と、柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄ…とを備えている。支持部材３２ｄ、３２ｄ…間は、柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄ…を介して接合されている。 支持部材３２ｄ、３２ｄ…の断面は、下端が放熱孔２２ｄの中心方向に向かって折れ曲がり、かつ、上端が放熱孔２２ｄの外側に向かって折れ曲がったＳ字形を呈している。そのため、筒状の台座３０ｄの上端には、外側に向かって水平方向に伸びている鍔部３６ｄが形成されている。
なお、台座３０ｄは、必ずしも薄肉の筒状である必要はない。図５（ａ）〜図５（ｅ）に、各種台座３０ｄ’の胴体部の断面模式図を示す。台座３０ｄ’は、中実の円柱状の部材（図５（ａ））又は厚肉の円筒状の部材（図５（ｂ））をＳｉＣ種結晶５０ｄの成長面に対して垂直方向に分割してショートケーキ型の支持部材（中心部から放射状に分割された形状）とし、支持部材間を柔軟性黒鉛シートを介して接合しても良い。あるいは、図５（ｃ）〜図５（ｅ）に示すように、支持部材を六角柱（図５（ｃ））、三角柱（図５（ｄ））又は四角柱（図５（ｅ））とし、支持部材間を柔軟性黒鉛シートを介して接合してハニカム状の構造としても良い。ショートケーキ型のように個々の支持部材が大きくなる場合、台座の先端面全面に種結晶を接着するのではなく、接着部の最大寸法が２５ｍｍ以下となるように台座と種結晶との界面の一部を接着するのが好ましい。

【0061】

台座３０ｄの下端には、ＳｉＣ単結晶５０ｄが接着されている。この場合、接着部の最大寸法が２５ｍｍ以下となるように、短冊形の支持部材３２ｄ、３２ｄ…の下端の形状を定めるのが好ましい。
ＳｉＣ種結晶５０ｄが膨張又は収縮すると、これに応じて柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄ…が弾性変形し、台座３０ｄの外径が変化する。台座３０ｄの胴体部分の外径は、台座３０ｄの外径が変化しても胴体部分が貫通孔２２ｄにより拘束されないようにするために、貫通孔２２ｄの内径より小さくなっている。また、鍔部３６ｄの外径は、台座３０ｄの外径が変化しても台座３０ｄが上蓋２０ｄから落下しないようにするために、貫通孔２２ｄの内径より大きくなっている。
台座３０ｄは、上蓋２０ｄの上方から貫通孔２２ｄ内に挿入され、鍔部３６ｄで引っ掛けるように上蓋２０ｄに止められている。鍔部３６ｄの下面は、溝２６ｄの上面に接触しているだけである。そのため、鍔部３６ｄは、溝２６ｄの上面に沿って水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｄの成長面の面内方向）にスライド可能になっている。

【0062】

すなわち、第４の具体例において、上蓋２０ｄは、中央部に貫通孔２２ｄを備え、
可動機構は、
（ａ）台座３０ｄとして、
硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｄの成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の支持部材３２ｄ、３２ｄ間が、柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄ…を介して接合されており、
台座３０ｄの胴体部の外径が貫通孔２２ｄの内径より小さく、かつ、台座３０ｄの上端に貫通孔２２ｄの内径より大きい外径を有する鍔部３６ｄを備えているものを用い、
（ｂ）ＳｉＣ種結晶５０ｄの裏面を台座３０ｄの先端に固定し、
（ｃ）台座３０ｄを、上蓋２０ｄの上方から貫通孔２２ｄに挿入することにより、
上蓋２０ｄに対してＳｉＣ種結晶５０ｄをスライドさせる摺動機構からなる。

【0063】

柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄ…の厚さは、ＳｉＣ種結晶５０ｄの膨張又は収縮を吸収可能な厚さであれば良い。柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄの厚さは、具体的には、０．１〜３．０ｍｍが好ましい。台座３０ｄ全体に占める柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄ…の割合は、具体的には、２〜２０ｖｏｌ％が好ましい。柔軟性黒鉛シートの割合は、さらに好ましくは１０ｖｏｌ％以下、さらに好ましくは５ｖｏｌ％以下である。
台座３０ｄ（又は、支持部材３２ｄ、３２ｄ…）の先端とＳｉＣ種結晶５０ｄの接着部の面積は、特に限定されるものではないが、熱応力を軽減するためには、接着部の面積は、ＳｉＣ種結晶５０ｄを保持可能な限りにおいて、小さいほど良い。台座３０ｄ（又は、支持部材３２ｄ、３２ｄ…）の好適な接着部の面積は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。
また、ＳｉＣ種結晶５０ｄの裏面であって、支持部材３２ｄ、３２ｄ…との接着部以外の面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層（図示せず）を形成するのが好ましい。保護層の詳細は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。

【0064】

図４に示す単結晶製造装置１０ｄにおいて、ＳｉＣ種結晶５０ｄ−台座３０ｄ間は接着されているが、台座３０ｄの鍔部３６ｄ−上蓋２０ｄの溝２６ｄ間は接触しているだけで、接着されていない。また、台座３０ｄは、硬質黒鉛からなる支持部材３２ｄ、３２ｄ…と、柔軟性黒鉛シート３４ｄ、３４ｄ…との接合体であるため、径方向に弾性変形しやすくなっている。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｄ−上蓋２０ｄ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、摺動機構で緩和される。また、種結晶裏面外周部の接着部の最大寸法は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。

【0065】

［３．５． 具体例（５）］
図６に、本発明の第５の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の正面図（図６（ａ））、底面図（図６（ｂ））、平面図（図６（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図６（ｄ））を示す。
図６において、単結晶製造装置１０ｅは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｅと、台座３０ｅとを備えている。第５の具体例において、台座３０ｅは、上蓋２０ｅに対して一体的に形成されており、台座２０ｅ及び上蓋２０ｅは、可動機構（摺動機構）を兼ねている。

【0066】

上蓋２０ｅは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｅを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｅには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｅの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ｅが設けられている。放熱孔２２ｅは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ｅに放熱孔２２ｅを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ｅの下方には、筒状の台座３０ｅが一体的に設けられている。さらに、台座３０ｅの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｅがスライド可能となるように支持されている。台座３０ｅは必ずしも筒状である必要はないが、上蓋２０ｅに放熱孔２２ｅが設けられている場合において台座３０ｅを筒状にすると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。

【0067】

上蓋２０ｅ及び台座３０ｅは、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｅの成長面に対して略垂直方向に２分割されている。台座３０ｅの下端には、放熱孔２２ｅの中心方向に向かって張り出した支持部材３２ｅが形成されている。図６に示す例において、支持部材３２ｅは、中空円板状になっているが、これは単なる例示であり、その形状は特に限定されない。例えば、支持部材３２ｅは、台座３０ｅの下端に離散的に設けられた所定の幅及び長さを有する爪状の突起であっても良い。支持部材３２ｅは、ＳｉＣ種結晶５０ｅの側面に形成された凹溝５４ｅに挿入するために用いられる。

【0068】

ＳｉＣ種結晶５０ｅの裏面側は、成長面側に比べて直径が小さくなっており、台座３０ｅの外周がＳｉＣ種結晶５０ｅの外側にはみ出さないようになっている。
支持部材３２ｅの長さ及びＳｉＣ種結晶５０ｅの側面に形成された凹溝５４ｅの深さは、ＳｉＣ種結晶５０ｅの外径が変化しても支持部材３２ｅがＳｉＣ種結晶５０ｅにより拘束されず、かつ、ＳｉＣ種結晶５０ｅが支持部材３２ｅから脱落しないように、それぞれ定められている。２分割された台座３０ｅ及び上蓋２０ｅによりＳｉＣ種結晶５０ｅを左右から挟むように保持した後、台座３０ｅ及び上蓋２０ｅの分割面は、接着される。
なお、図６において、台座３０ｅ及び上蓋２０ｅは２分割されているが、これは単なる例示であり、分割数は目的に応じて任意に選択することができる。

【0069】

ＳｉＣ種結晶５０ｅは、２分割された台座３０ｅ（及び上蓋２０ｅ）により左右から挟むように支持される。支持部材３２ｅは、ＳｉＣ種結晶５０ｅの側面に形成された凹溝５４ｅに挿入されるだけで、接着されていない。そのため、支持部材３２ｅは、ＳｉＣ種結晶５０ｅの側面に形成された凹溝５４ｅに沿って水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｅの成長面の面内方向）にスライド可能になっている。

【0070】

すなわち、第５の具体例において、可動機構は、
（ａ）硬質黒鉛からなる上蓋２０ｅに対して台座３０ｅを一体的に形成し、かつ、上蓋２０ｅ及び台座３０ｅをＳｉＣ種結晶５０ｅの成長面に対して略垂直方向に分割し、
（ｂ）台座３０ｅの下端に台座３０ｅの中心方向（放熱孔２２ｅの中心方向）に向かって張り出した支持部材３２ｅを形成し、
（ｃ）支持部材３２ｅをＳｉＣ種結晶５０ｅの側面に形成された凹溝５４ｅに遊挿し、分割された上蓋２０ｅ及び台座３０ｅを接合することにより、
上蓋２０ｅに対してＳｉＣ種結晶５０ｅをスライドさせる摺動機構からなる。

【0071】

ＳｉＣ種結晶５０ｅの裏面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層５２ｅを形成するのが好ましい。保護層５２ｅの詳細は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。

【0072】

図６に示す単結晶製造装置１０ｅにおいて、台座３０ｅの下端に設けられた支持部材３２ｅは、ＳｉＣ種結晶５０ｅの側面に形成された凹溝５４ｅに遊挿されているだけで、接着されていない。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｅ−台座３０ｅ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、摺動機構で緩和される。また、支持部材３２ｅとこれが遊挿される凹溝５４ｅとの間には遊びがあるため、熱応力は殆ど発生せず、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。

【0073】

［３．６． 具体例（６）］
図７（ａ）に、本発明の第６の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の断面図を示す。図７（ｂ）及び図７（ｃ）に、それぞれ、ＳｉＣ種結晶が上蓋に対して収縮及び膨張した状態を表す断面図を示す。
図７（ａ）において、単結晶製造装置１０ｆは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｆと、台座３０ｆとを備えている。第６の具体例において、台座３０ｆは、側面の角度が変更可能となるように、上蓋２０ｅに接着されており、台座３０ｆは、可動機構（角度変更機構）を兼ねている。

【0074】

上蓋２０ｆは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｆを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｆには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｆの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ｆが設けられている。放熱孔２２ｆは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ｆに放熱孔２２ｆを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ｆの下方には、筒状の台座３０ｆが接着されている。さらに、台座３０ｆの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｆが角度変更可能となるように支持されている。

【0075】

台座３０ｆは、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｆの成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の短冊形の支持部材３２ｆ、３２ｆ…と、柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３４ｆ…とを備えている。支持部材３２ｆ、３２ｆ…間は、柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３４ｆ…を介して接合されている。
台座３０ｆの一端は、柔軟性黒鉛シート３６ｆを介してＳｉＣ種結晶５０ｆに接合されている。また、台座３０ｆの他端は、柔軟性黒鉛シート３８ｆを介して上蓋２０ｆの下面に接合されている。

【0076】

筒状の台座３０ｆは、硬質黒鉛からなる支持部材３２ｆ、３２ｆ…と、柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３４ｆ…との接合体であるため、径方向に弾性変形しやすくなっている。また、台座３０ｆの両端面は、それぞれ、ＳｉＣ種結晶５０ｆ及び上蓋２０ｆに接着されているが、接着面には柔軟性黒鉛シート３６ｆ、３８ｆが挿入されている。接着直後の上蓋２０ｆの下面（又は、ＳｉＣ種結晶５０ｆの成長面）と台座３０ｆの側面とのなす角θは、特に限定されないが、通常は、９０°である。

【0077】

図７（ａ）の状態から成長温度に昇温させた場合において、ＳｉＣ種結晶５０ｆが上蓋２０ｆに対して収縮したときには、図７（ｂ）に示すように、柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３６ｆ、３８ｆが歪みを吸収するように変形し、台座３０ｆは、上端側が開いたテーパ状に変形する。また、これによって、上蓋２０ｆの下面と台座３０ｆの側面とのなす角θ’は、θ’＞θとなる。
一方、図７（ａ）の状態から成長温度に昇温させた場合において、ＳｉＣ種結晶５０ｆが上蓋２０ｆに対して膨張したときには、図７（ｃ）に示すように、柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３６ｆ、３８ｆが歪みを吸収するように変形し、台座３０ｆは、上端側が閉じた逆テーパ状に変形する。また、これによって、上蓋２０ｆの下面と台座３０ｆの側面とのなす角θ”は、θ”＜θとなる。

【0078】

すなわち、第６の具体例において、前記台座は、筒状になっており、
可動機構は、
（ａ）台座３０ｆとして、
硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｆの成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の短冊状の支持部材３２ｆ、３２ｆ…間が、柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３４ｆ…を介して接合されたものを用い、
（ｂ）台座３０ｆの両端面を、それぞれ、柔軟性黒鉛シート３６ｆ、３８ｆを介してＳｉＣ種結晶５０ｆの裏面及び上蓋２０ｆの下面に固定することにより、
台座３０ｆの側面とＳｉＣ種結晶５０ｆの裏面及び上蓋２０ｆの下面とのなす角度θを変更する角度変更機構からなる。

【0079】

柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３６ｆ、３８ｆの好適な厚さ及び割合については、第４の具体例と同様であるので、説明を省略する。
ＳｉＣ種結晶５０ｆの裏面であって、柔軟性黒鉛シート３６ｆとの接着部以外の面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層（図示せず）を形成するのが好ましい。保護層の詳細は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。

【0080】

図７に示す単結晶製造装置１０ｆにおいて、台座３０ｆの両端は、それぞれＳｉＣ種結晶５０ｆの裏面及び上蓋２０ｆの下面に接着されているが、接着部には柔軟性黒鉛シート３６ｆ、３８ｆが挿入されている。また、台座３０ｆは、硬質黒鉛からなる支持部材３２ｆ、３２ｆ…と柔軟性黒鉛シート３４ｆ、３４ｆ…との接合体からなる。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｆ−上蓋２０ｆ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、角度変更機構で緩和される。また、柔軟性黒鉛シートの弾性率は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。

【0081】

［３．７． 具体例（７）］
図８（ａ）に、本発明の第７の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の断面図を示す。図８（ｂ）及び図８（ｃ）に、それぞれ、ＳｉＣ種結晶が上蓋に対して収縮及び膨張した状態を表す断面図を示す。
図８（ａ）において、単結晶製造装置１０ｇは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｇと、台座３０ｇとを備えている。第７の具体例において、台座３０ｇは、側面の角度が変更可能となるように上蓋２０ｇに接続されており、台座３０ｇは、可動機構（角度変更機構）を兼ねている。

【0082】

上蓋２０ｇは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｇを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｇには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｇの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ｇが設けられている。放熱孔２２ｇは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ｇに放熱孔２２ｇを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ｇの下方には、筒状の台座３０ｇが接続されている。さらに、台座３０ｇの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｇが角度変更が可能となるように支持されている。

【0083】

台座３０ｇは、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｇの成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の短冊形かつ板状の支持部材３２ｇ、３２ｇ…と、柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…とを備えている。支持部材３２ｇ、３２ｇ…間は、柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…で接合されている。
支持部材３２ｇ、３２ｇ…の両端には、それぞれ、断面が円形の円柱状の可動部３６ｇ、３６ｇ…が設けられている。上蓋２０ｇの下面には、成長過程において支持部材３２ｇ、３２ｇ…及びＳｉＣ種結晶５０ｇを保持することができ、かつ、可動部３６ｇ、３６ｇ…を回転可能に嵌め込むことが可能な凹溝２８ｇが設けられている。同様に、ＳｉＣ種結晶５０ｇの裏面には、成長過程においてＳｉＣ種結晶５０ｇを保持することができ、かつ、可動部３６ｇ、３６ｇ…を回転可能に嵌め込むことが可能な凹溝５８ｇが設けられている。

【0084】

筒状の台座３０ｇは、硬質黒鉛からなる支持部材３２ｇ、３２ｇ…と、柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…との接合体であるため、径方向に弾性変形しやすくなっている。また、支持部材３２ｇ、３２ｇの両端の可動部３６ｇ、３６ｇ…は、それぞれ、ＳｉＣ種結晶５０ｇ及び上蓋２０ｇに対して回転可能に嵌め込まれている。はめ込み直後の上蓋２０ｇの下面（又は、ＳｉＣ種結晶５０ｇの成長面）と台座３０ｇの側面とのなす角θは、特に限定されないが、通常は、９０°である。

【0085】

図８（ａ）の状態から成長温度に昇温させた場合において、ＳｉＣ種結晶５０ｇが上蓋２０ｇに対して収縮したときには、図８（ｂ）に示すように、柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…が歪みを吸収するように変形し、台座３０ｇは、上端側が開いたテーパ状に変形する。また、可動部３６ｇ、３６ｇ…が凹溝２８ｇ、５８ｇ内で回転することによって、上蓋２０ｇの下面と台座３０ｇの側面とのなす角θ’は、θ’＞θとなる。
一方、図８（ａ）の状態から成長温度に昇温させた場合において、ＳｉＣ種結晶５０ｇが上蓋２０ｇに対して膨張したときには、図８（ｃ）に示すように、柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…が歪みを吸収するように変形し、台座３０ｇは、上端側が閉じた逆テーパ状に変形する。また、可動部３６ｇ、３６ｇ…が凹溝２８ｇ、５８ｇ内で回転することによって、上蓋２０ｇの下面と台座３０ｇの側面とのなす角θ”は、θ”＜θとなる。

【0086】

すなわち、第７の具体例において、台座３０ｇは、筒状になっており、
可動機構は、
（ａ）台座３０ｇとして、
硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｇの成長面に対して略垂直方向に分割された複数個の短冊状かつ板状の支持部材３２ｇ、３２ｇ…間が、柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…を介して接合されており、
支持部材３２ｇ、３２ｇ…の両端に、それぞれ断面が円形の円柱状の可動部３６ｇ、３６ｇ…が形成されたものを用い、
（ｂ）可動部３６ｇ、３６ｇ…を、それぞれ、ＳｉＣ種結晶５０ｇの裏面及び上蓋２０ｇの下面に形成された凹溝５８ｇ、２８ｇに回転可能となるように挿入することにより、
台座３０ｇの側面とＳｉＣ種結晶５０ｇの裏面及び上蓋２０ｇの下面とのなす角度θを変更する角度変更機構からなる。

【0087】

柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…の好適な厚さ及び割合については、第４の具体例と同様であるので、説明を省略する。
ＳｉＣ種結晶５０ｇの裏面であって、凹溝５８ｇが形成されていない面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層５２ｇを形成するのが好ましい。保護層５２ｇの詳細は、第１の具体例と同様であるので、説明を省略する。

【0088】

図８に示す単結晶製造装置１０ｇにおいて、台座３０ｇの両端は、可動部３６ｇ、３６ｇ…により、それぞれＳｉＣ種結晶５０ｇの裏面及び上蓋２０ｇの下面に回転可能となるように嵌め込まれている。また、台座３０ｇは、硬質黒鉛からなる支持部材３２ｇ、３２ｇ…と柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…との接合体からなる。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｇ−上蓋２０ｇ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、角度変更機構で緩和される。また、柔軟性黒鉛シート３４ｇ、３４ｇ…の弾性率は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。

【0089】

［３．８． 具体例（８）、（９）］
図９に、原料ガス漏洩抑制機構の第１の具体例の断面図を示す。
図９（ａ）において、第８の実施の形態に係る単結晶製造装置１０ｈは、上蓋２０ｈと筒状の台座３０ｈとを備えている。上蓋２０ｈの放熱孔２２ｈの下方には、台座３０ｈが一体的に形成されている。台座３０ｈの先端には、図１又は図３と同様の摺動機構（図示せず）を介して、ＳｉＣ種結晶５０ｈがスライド可能となるように保持されている。さらに、ＳｉＣ種結晶５０ｈの裏面には、台座３０ｈの先端をスライドさせることが可能であり、かつ、熱膨張又は熱収縮を吸収可能な幅を有する凹部（返し）５４ｈが形成されている。
なお、放熱孔２２ｈは必ずしも必要ではない点、及び、台座３０ｈは、必ずしも筒状である必要はない点は、上述した通りである。台座３０ｈが筒状でない場合、ＳｉＣ種結晶５０ｈの裏面には、台座３０ｈの先端がスライド可能な幅を有する凹部（返し）５４ｈが形成される。

【0090】

同様に、図９（ｂ）において、第９の実施の形態に係る単結晶製造装置１０ｉは、上蓋２０ｉと台座３０ｉとを備えている。上蓋２０ｉの放熱孔２２ｉの下方には、台座３０ｉが一体的に形成されている。台座３０ｉの先端には、図２と同様の摺動機構を介して、ＳｉＣ種結晶５０ｉがスライド可能となるように保持されている。さらに、ＳｉＣ種結晶５０ｉの裏面には、台座３０ｉの先端に形成された第２支持部材４４ｉをスライドさせることが可能であり、かつ、熱膨張又は熱収縮を吸収可能な幅を有する凹部（返し）５４ｉが形成されている。
なお、放熱孔２２ｉは必ずしも必要ではない点、及び、台座３０ｉは、必ずしも筒状である必要はない点は、上述した通りである。台座３０ｉが筒状でない場合、ＳｉＣ種結晶５０ｉの裏面には、台座３０ｉの先端がスライド可能な幅を有する凹部（返し）５４ｉが形成される。

【0091】

凹部（返し）５４ｈ、５４ｉは、温度勾配方向の下流側に向かって開口しているため、台座３０ｈ、３０ｉとＳｉＣ種結晶５０ｈ、５０ｉの接触面を通って昇華ガスが抜けるときには、昇華ガスは、温度勾配に逆らって流れていくことになる。昇華ガスは、温度勾配に逆らって流れにくいので、昇華ガスの漏れを大幅に抑制することができる。
なお、図９（ａ）、図９（ｂ）のいずれの場合においても、ＳｉＣ種結晶５０ｈ、５０ｉの裏面に保護膜（図示せず）が形成されていても良い。

【0092】

［３．９． 具体例（１０）、（１１）］
図１０に、原料ガス漏洩抑制機構の第２の具体例の断面図を示す。
図１０（ａ）において、第１０の実施の形態に係る単結晶製造装置１０ｊは、上蓋２０ｊと筒状の台座３０ｊとを備えている。上蓋２０ｊの放熱孔２２ｊの下方には、台座３０ｊが一体的に形成されている。台座３０ｊの先端には、図１又は図３と同様の摺動機構（図示せず）を介して、ＳｉＣ種結晶５０ｊがスライド可能となるように保持されている。さらに、台座３０ｊの先端には、温度勾配方向の上流側に向かって開口している凹部３８ｊが形成されている。また、ＳｉＣ種結晶５０ｊの裏面には、凹部３８ｊ内を水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｊの成長面の面内方向）に沿ってスライド可能な幅を有する突起５４ｊが形成されている。突起５４ｊの高さは、凹部３８ｊの底面に接する高さ以下であれば良い。
なお、放熱孔２２ｊは必ずしも必要ではない点、及び、台座３０ｊは、必ずしも筒状である必要はない点は、上述した通りである。

【0093】

同様に、図１０（ｂ）において、第１１の実施の形態に係る単結晶製造装置１０ｋは、上蓋２０ｋと筒状の台座３０ｋとを備えている。台座３０ｋは、図４と同様の摺動機構を備えたものからなる。台座３０ｋの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｋが固定されている。台座３０ｋは、上蓋２０ｋの上方から貫通孔２２ｋ内に挿入されている。さらに、台座３０ｋの鍔部３６ｋの下面には、温度勾配方向の上流側に開口する凹部３８ｋが形成されている。また、上蓋２０ｋの貫通孔２２ｋの周囲には、凹部３８ｋ内を水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｋの成長面の面内方向）に沿ってスライド可能な幅を有する突起２４ｋが形成されている。突起２４ｋの高さは、凹部３８ｋの底面に接する高さ以下であれば良い。
なお、台座３０ｋは、必ずしも筒状である必要はない点は、上述した通りである。

【0094】

凹部３８ｊ、３８ｋの開口部は、いずれも温度勾配方向の上流側に向かって開口しているため、凹部３８ｊ、３８ｋを通って昇華ガスが抜けようとするときには、凹部３８ｊ、３８ｋの底面に必ずＳｉＣが析出する。析出したＳｉＣが凹部３８ｊ、３８ｋを埋めることで、昇華ガスの漏れが自動的に停止する。降温時には、ＳｉＣ種結晶の上に結晶が成長し、厚さが厚くなっているので、凹部３８ｊ、３８ｋにＳｉＣが析出しても、熱応力による歪みが生じにくい。

【0095】

［３．１０． 具体例（１２）］
図１１に、降温時可動機構の一例の断面図を示す。
図１１（ａ）において、第１２の実施の形態に係る単結晶製造装置１０ｍは、本体部１と、上蓋２０ｍと、筒状の台座３０ｍとを備えている。本体部１の開口部を覆うように、本体部１の上に上蓋２０ｍが載せられている。また、上蓋２０ｍには台座３０ｍが一体的に形成されている。台座３０ｍの先端には、図２と同様の摺動機構を介して、ＳｉＣ種結晶５０ｍがスライド可能となるように保持されている。さらに、台座３０ｍの側面の上方は、テーパ状に広がっている。また、ＳｉＣ種結晶５０ｍの裏面であって、台座３０ｍの外側（本体部１の内部側）には、台座３０ｍの側面の形状に倣った形状を有する筒状部材３８ｍが設けられている。台座３０ｍと筒状部材３８ｍは、所定の間隔を隔てて配置されており、両者の間には、隙間が形成されている。

【0096】

昇華ガスは、温度勾配方向（すなわち、温度の高い方から低い方）に向かって流れる性質を持つ。そのため、単結晶５６ｍの成長に消費されなかった昇華ガスの大半は、上蓋２０ｍの方向に向かって流れる。また、筒状部材３８ｍの側面（Ｂ部）は、等温線に対して角度が浅いため、筒状部材３８ｍの側面には多結晶が殆ど析出せず、上蓋２０ｍの下面に多結晶５８ｍが析出する。そのため、台座３０ｍと筒状部材３８ｍの隙間を通って昇華ガスが矢印Ａ方向に漏れ出すことがなく、摺動部（Ｃ部）に多結晶が析出することもない。その結果、降温時においても摺動機能が維持される。

【0097】

［３．１１． 具体例（１３）］
図１２に、本発明の第１３の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の正面図（図１２（ａ））、底面図（図１２（ｂ））、平面図（図１２（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図１２（ｄ））を示す。
図１２において、単結晶製造装置１０ｎは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｎと、台座３０ｎと、可動機構（摺動機構）４０ｎとを備えている。

【0098】

上蓋２０ｎは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｎを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｎには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ｎが設けられている。放熱孔２２ｎは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ｎに放熱孔２２ｎを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ｎの下方には、筒状の台座３０ｎが一体的に設けられている。台座３０ｎは必ずしも筒状である必要はないが、上蓋２０ｎに放熱孔２２ｎが設けられている場合において台座３０ｎを筒状にすると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。台座３０ｎが中実の部材からなる場合、台座３０ｎには、後述する第１支持部材４２ｎを遊挿可能な貫通孔が設けられる。

【0099】

可動機構（摺動機構）４０ｎは、第１支持部材４２ｎと、第２支持部材４４ｎと、ナット（固定手段）４６ｎと、可動円筒４８ｎとを備えている。
可動円筒４８ｎは、台座３０ｎの外周面に沿って摺動可能となるように、台座３０ｎの先端に挿入されている。さらに、可動円筒４８ｎの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｎがスライド可能となるように支持されている。この点が、第１の実施の形態とは異なる。可動円筒４８ｎの先端の形状は、特に限定されないが、図１２（ｄ）に示すように先端の断面を半円形にすると、ＳｉＣ種結晶５０ｎのスライドをよりスムーズに行うことができる。

【0100】

第１支持部材４２ｎは、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面の中央部にその一端を固定するための１個の棒状の部材である。第１支持部材４２ｎの一端は、ＳｉＣ単結晶５０ｎの裏面に接着されている。第１支持部材４２ｎの長さは、上蓋２０ｎの高さ＋台座３０ｎの高さ＋可動円筒４８ｎの突き出し長さより長くなっている。なお、第１支持部材４２ｎは、互いに強固に連結していない２以上の部材であっても良い点は、第１の実施の形態と同様である。
第２支持部材４４ｎは、硬質黒鉛からなる板状の部材である。第２支持部材４４ｎを板状にするのは、放熱孔２２ｎを完全に塞がないようにするためである。第２支持部材４４ｎの中央には、第１支持部材４２ｎの他端を挿入可能な挿入孔が設けられている。

【0101】

第１支持部材４２ｎの一端が接着されたＳｉＣ種結晶５０ｎと第２支持部材４４ｎは、上蓋２０ｎ−台座３０ｎ−可動円筒４８ｎを両側から挟むように配置され、ＳｉＣ種結晶５０ｎ−可動円筒４８ｎ間及び上蓋２０ｎ−第２支持部材４４ｎ間は、単に接触しているだけである。また、第２支持部材４４ｎの挿入孔に挿入された第１支持部材４２ｎの他端は、可動円筒４８ｎが台座３０ｎの外周面に沿ってスライドできるように、黒鉛製のナット４６ｎで第２支持部材４４ｎに固定されている。そのため、ＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面は、可動円筒４８ｎの先端に接触した状態で保持されているが、上蓋２０ｎ（又は台座３０ｎ）に対して水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｎの成長面の面内方向）にスライド可能になっている。また、台座３０ｎの先端は、ＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面に接触しておらず、かつ、可動円筒４８ｎの先端は、ＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面に接触している。

【0102】

すなわち、第１３の具体例において、可動機構４０ｎは、
（ａ）台座３０ｎの先端に、台座３０ｎの外周面に沿って摺動可能な可動円筒４８ｎを挿入し、
（ｂ）ＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面に可動円筒４８ｎの先端を接触させ、
（ｃ）ＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面の中央部付近に、硬質黒鉛からなる互いに強固に連結していない１以上の棒状の第１支持部材４２ｎの一端を固定し、
（ｄ）上蓋２０ｎの上に、板状の第２支持部材４４ｎを載せ、第１支持部材４２ｎを台座３０ｎ内に遊挿し、第２支持部材４４ｎに設けられた挿入孔に第１支持部材４２ｎの他端を挿入し、
（ｅ）挿入孔に挿入された第１支持部材４２ｎの他端と第２支持部材４４ｎとをナット（固定手段）４６ｎにより固定することにより、
上蓋２０ｎに対してＳｉＣ種結晶５０ｎをスライドさせる摺動機構からなる。

【0103】

第１支持部材４２ｎとＳｉＣ種結晶５０ｎの接着部の面積、直径等、その他の点については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
また、上蓋２０ｎ、台座３０ｎ及び第１支持部材４２ｎは、同一の材料であっても良く、あるいは、異なる材料であっても良い。本実施の形態において、可動円筒４８ｎが縦方向の歪みを吸収するので、縦方向の熱膨張係数差の違いによる摺動部の隙間拡大や熱歪みの発生のおそれが小さくなる。
さらに、ＳｉＣ種結晶５０ｎの裏面であって、第１支持部材４２ｎとの接着部以外の面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層５２ｎを形成するのが好ましい。保護層５２ｎの詳細については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

【0104】

図１２に示す単結晶製造装置１０ｎにおいて、ＳｉＣ種結晶５０ｎ−可動円筒４８ｎ間は接触しているが、接着されていない。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｎ−上蓋２０ｎ又は台座３０ｎ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、可動機構４０ｎで緩和される。また、種結晶裏面中央の接着部の最大寸法は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。また、可動円筒４８ｎが台座３０ｎの外周面に沿ってスライドすることにより縦方向の歪みを吸収するので、摺動部の隙間拡大や熱歪みの発生を抑制することができる。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。
なお、図１２に示す可動円筒４８ｎを備えた可動機構は、図２及び図３に示す単結晶製造装置に対しても適用することができる。

【0105】

［３．１２． 具体例（１４）］
図１３に、本発明の第１４の実施の形態に係る単結晶製造装置の可動機構の正面図（図１３（ａ））、底面図（図１３（ｂ））、平面図（図１３（ｃ））、及び、Ｄ−Ｄ’線断面図（図１３（ｄ））を示す。
図１３において、単結晶製造装置１０ｐは、本体部（図示せず）と、上蓋２０ｐと、台座３０ｐと、可動機構（摺動機構）４０ｐとを備えている。

【0106】

上蓋２０ｐは、本体部（図示せず）の開口部を覆うため、及び、その内面側にＳｉＣ種結晶５０ｐを保持するために用いられる。また、上蓋２０ｐには、その中央部にＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面側を本体部の外側に開放するための放熱孔２２ｐが設けられている。放熱孔２２ｐは必ずしも必要ではないが、上蓋２０ｐに放熱孔２２ｐを設けると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。
放熱孔２２ｐの下方には、筒状の台座３０ｐが一体的に設けられている。台座３０ｐは必ずしも筒状である必要はないが、上蓋２０ｐに放熱孔２２ｐが設けられている場合において台座３０ｐを筒状にすると、単結晶の成長速度の低下を抑制することができる。台座３０ｐが中実の部材からなる場合、台座３０ｐには、後述する第１支持部材４２ｐを遊挿可能な貫通孔が設けられる。

【0107】

可動機構（摺動機構）４０ｐは、第１支持部材４２ｐと、第２支持部材４４ｐと、ナット（固定手段）４６ｐと、中空円板４７ｐと、可動円筒４８ｐと、柔軟性黒鉛シート４９ｐ、４９ｐとを備えている。
可動円筒４８ｐの内径は、台座３０ｐの外形より大きくなっている。可動円筒４８ｐの起端と台座３０ｐの先端の間には、中空円板４７ｐが配置されている。可動円筒４８ｐ−中空円板４７ｐ間、及び、中空円板４７ｐ−台座３０ｐ間は、それぞれ、柔軟性黒鉛シート４９ｐ、４９ｐを介して接合されている。さらに、可動円筒４８ｐの先端には、ＳｉＣ種結晶５０ｐがスライド可能となるように支持されている。この点が、第１の実施の形態とは異なる。可動円筒４８ｐの先端の形状は、特に限定されないが、図１３（ｄ）に示すように先端の断面を半円形にすると、ＳｉＣ種結晶５０ｐのスライドをよりスムーズに行うことができる。

【0108】

第１支持部材４２ｐは、硬質黒鉛からなり、ＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面の中央部にその一端を固定するための１個の棒状の部材である。第１支持部材４２ｐの一端は、ＳｉＣ単結晶５０ｐの裏面に接着されている。第１支持部材４２ｐの長さは、上蓋２０ｐの高さ＋台座３０ｐの高さ＋可動円筒４８ｐの突き出し長さより長くなっている。なお、第１支持部材４２ｐは、互いに強固に連結していない２以上の部材であっても良い点は、第１の実施の形態と同様である。
第２支持部材４４ｐは、硬質黒鉛からなる板状の部材である。第２支持部材４４ｐを板状にするのは、放熱孔２２ｐを完全に塞がないようにするためである。第２支持部材４４ｐの中央には、第１支持部材４２ｐの他端を挿入可能な挿入孔が設けられている。

【0109】

第１支持部材４２ｐの一端が接着されたＳｉＣ種結晶５０ｐと第２支持部材４４ｐは、上蓋２０ｐ−台座３０ｐ−可動円筒４８ｐを両側から挟むように配置され、ＳｉＣ種結晶５０ｐ−可動円筒４８ｐ間及び上蓋２０ｐ−第２支持部材４４ｐ間は、単に接触しているだけである。また、第２支持部材４４ｐの挿入孔に挿入された第１支持部材４２ｐの他端は、可動円筒４８ｐが上下方向に移動可能となるように、黒鉛製のナット４６ｐで第２支持部材４４ｐに固定されている。そのため、ＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面は、可動円筒４８ｐの先端に接触した状態で保持されているが、上蓋２０ｐ（又は台座３０ｐ）に対して水平方向（ＳｉＣ種結晶５０ｐの成長面の面内方向）にスライド可能になっている。また、台座３０ｐの先端は、ＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面に接触しておらず、かつ、可動円筒４８ｐの先端は、ＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面に接触している。

【0110】

すなわち、第１４の具体例において、可動機構４０ｐは、
（ａ）硬質黒鉛からなる中空円板４７ｐの内周面側に柔軟性黒鉛シート４９ｐを介して台座３０ｐの先端を接着し、中空円板４７ｐの外周面側に柔軟性黒鉛シート４９ｐを介して可動円筒４８ｐの起端を接着し、
（ｂ）ＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面に可動円筒４８ｐの先端を接触させ、
（ｃ）ＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面の中央部付近に、硬質黒鉛からなる互いに強固に連結していない１以上の棒状の第１支持部材４２ｐの一端を固定し、
（ｄ）上蓋２０ｐの上に、板状の第２支持部材４４ｐを載せ、第１支持部材４２ｐを台座３０ｐ内に遊挿し、第２支持部材４４ｐに設けられた挿入孔に第１支持部材４２ｐの他端を挿入し、
（ｅ）挿入孔に挿入された第１支持部材４２ｐの他端と第２支持部材４４ｐとをナット（固定手段）４６ｐにより固定することにより、
上蓋２０ｐ又は台座３０ｐに対してＳｉＣ種結晶５０ｐをスライドさせる摺動機構からなる。

【0111】

第１支持部材４２ｐとＳｉＣ種結晶５０ｐの接着部の面積、直径等、その他の点については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
また、上蓋２０ｐ、台座３０ｐ及び第１支持部材４２ｐは、同一の材料であっても良く、あるいは、異なる材料であっても良い。本実施の形態において、可動円筒４８ｐと台座３０ｐの間に設けられた中空円板４７ｐ及び柔軟性黒鉛シート４９ｐ、４９ｐが縦方向の歪みを吸収するので、縦方向の熱膨張係数差の違いによる摺動部の隙間拡大や熱歪みの発生のおそれが小さくなる。
さらに、ＳｉＣ種結晶５０ｐの裏面であって、第１支持部材４２ｐとの接着部以外の面には、種結晶裏面の昇華を防止するために、保護層５２ｐを形成するのが好ましい。保護層５２ｐの詳細については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

【0112】

図１３に示す単結晶製造装置１０ｐにおいて、ＳｉＣ種結晶５０ｐ−可動円筒４８ｐ間は接触しているが、接着されていない。そのため、室温から、単結晶成長温度まで昇温するとき、ＳｉＣ種結晶５０ｐ−上蓋２０ｐ又は台座３０ｐ間の熱膨張係数差に起因する歪みは、可動機構４０ｐで緩和される。また、種結晶裏面中央の接着部の最大寸法は、種結晶に熱歪みを与えない程度に十分小さいため、成長結晶の格子面に歪みは殆ど生じない。また、可動円筒４８ｐと台座３０ｐの間に設けられた中空円板４７ｐ及び柔軟性黒鉛シート４９ｐ、４９ｐが縦方向の歪みを吸収するので、摺動部の隙間拡大や熱歪みの発生を抑制することができる。
さらに、種結晶裏面以外の面上（特に、成長面上）には、種結晶を支持する部材が、単結晶の成長方向を阻害するように配置されていないので、成長面上に多結晶が析出して、単結晶の品質を劣化させることがない。
なお、図１３に示す可動円筒４８ｐを備えた可動機構は、図２及び図３に示す単結晶製造装置に対しても適用することができる。

【0113】

［４． ＳｉＣ単結晶］
本発明に係るＳｉＣ単結晶は、本発明に係る単結晶製造装置を用いて、ＳｉＣ種結晶の成長面上に単結晶を成長させることにより得られる。
本発明に係る単結晶製造装置は、成長過程において種結晶に生じる熱歪みが少ない。そのため、格子面の歪みの少ないＳｉＣ単結晶が得られる。具体的には、製造条件を最適化することにより、成長方向に略垂直な面の格子面の曲率半径は、１０ｍ以上となる。製造条件をさらに最適化すると、曲率半径は、５０ｍ以上、あるいは、１００ｍ以上となる。格子面は、｛０００１｝面、｛１１−２０｝面、又は、｛１−１００｝面のいずれであっても良い。

【0114】

一般に、ＳｉＣ種結晶の厚みが薄くなるほど、格子面の歪みが大きくなる。しかしながら、本発明に係る単結晶製造装置は、成長過程において種結晶に生じる熱歪みが少ないので、薄い種結晶を用いた場合であっても、格子面の歪みの少ないＳｉＣ単結晶が得られる。ＳｉＣ種結晶の厚みは、具体的には、１０ｍｍ以下が好ましい。ＳｉＣ種結晶の厚みは、さらに好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下である。

【0115】

さらに、従来の方法により得られる単結晶は、成長過程において種結晶に熱歪みが発生しやすい。このような｛１１−２０｝面又は｛１−１００｝面の歪みの大きい成長結晶（図１４（ａ））から｛０００１｝面に略平行な種結晶を取り出し（図１４（ｂ））、これを用いて単結晶をｃ面成長させると（図１４（ｃ）（ｄ））、｛１１−２０｝面又は｛１−１００｝面の曲率半径が小さい単結晶が得られる。また、得られた成長結晶からオフセット基板を切り出すと、図１４（ｅ）に示すように、オフセット方向の揺らぎが大きくなる。図１４（ｅ）に示す例の場合、基板のオフセット方向（同図において、破線で表示）は、目的とするオフセット方向（同図において、実線の矢印で表示）である＜１１−２０＞方向からずれてしまう。また、ウェハ面内でオフセット方向が変化した結晶しか得られない。このようなオフセット基板を用いて単結晶を成長させると、成長結晶中に欠陥が発生しやすい。

【0116】

これに対し、本発明に係る装置により得られる単結晶は、成長過程において種結晶に生じる熱歪みが少ない。このような｛１１−２０｝面又は｛１−１００｝面の歪みの小さい成長結晶（図１５（ａ））から｛０００１｝面に略平行な種結晶を取り出し（図１５（ｂ））、これを用いて単結晶をｃ面成長させると（図１５（ｃ）（ｄ））、｛１１−２０｝面又は｛１−１００｝面の曲率半径が大きい単結晶が得られる。具体的には、｛１１−２０｝面又は｛１−１００｝面の曲率半径は、１０ｍ以上となる。
また、得られた成長結晶からオフセット基板を切り出すと、図１５（ｅ）に示すように、オフセット方向の揺らぎが小さくなる。図１５（ｅ）に示す例の場合、基板のオフセット方向は、目的とするオフセット方向（同図において、実線の矢印で表示）である＜１１−２０＞方向と一致する。また、オフセット方向がずれたとしても、ウェハ面内でずれ方が一定となる。そのため、このようなオフセット基板を用いて単結晶を成長させると、成長結晶中に欠陥が発生しにくい。

【0117】

さらに、ＳｉＣ単結晶は、成長方向に略垂直な面内の最大寸法が１００ｍｍ以上であるものが好ましい。従来の方法を用いて大型の単結晶を作製すると、格子面の曲率半径が１０ｍ未満となるが、本発明に係る方法を用いると、大型の単結晶であっても格子面の曲率半径が１０ｍ以上となる。

【0118】

［５． ウェハ］
本発明に係るＳｉＣウェハは、本発明に係るＳｉＣ単結晶から切り出されたものからなる。
ウェハの表面を構成する結晶面は、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。すなわち、ウェハの表面は、｛０００１｝面に対して平行な面（ｃ面）、ｃ面から若干傾いた面、｛０００１｝面に対して垂直な面（ａ面）、あるいは、ａ面から若干傾いた面のいずれであっても良い。

【0119】

得られたウェハは、そのままの状態で、又は、表面に薄膜を形成した状態で、各種の用途に用いられる。例えば、ウェハを用いて半導体デバイスを製造する場合、ウェハ表面には、エピタキシャル膜が成膜される。エピタキシャル膜としては、具体的には、ＳｉＣ、ＧａＮなどの窒化物、などがある。

【0120】

［６． 半導体デバイス］
本発明に係る半導体デバイスは、本発明に係るＳｉＣウェハを用いて製造されるものからなる。半導体デバイスとしては、具体的には、
（ａ）ＬＥＤ、
（ｂ）パワーデバイス用のダイオードやトランジスタ、
などがある。

【0121】

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0122】

本発明に係る単結晶製造装置は、超低電力損失パワーデバイスの半導体材料として好適なＳｉＣ単結晶の製造に使用することができる。

【符号の説明】

【0123】

１０ａ〜１０ｋ、１０ｍ、１０ｎ、１０ｐ 単結晶製造装置
２０ａ〜２０ｋ、２０ｍ、２０ｎ、２０ｐ 上蓋
２２ａ〜２２ｋ、２０ｍ、２０ｎ、２０ｐ 放熱孔
３０ａ〜３０ｋ、２０ｍ、２０ｎ、２０ｐ 台座
４０ａ〜４０ｃ 緩衝機構（摺動機構）
５０ａ〜５０ｋ、５０ｍ、５０ｎ、５０ｐ ＳｉＣ種結晶

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】