JP2013071870A - Apparatus for growing crystal and method for growing crystal - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for growing a crystal, capable of inhibiting separation of a seed crystal from a holding member.SOLUTION: The apparatus for growing the crystal grows a silicon carbide crystal by bringing the lower surface 4B of the seed crystal 4 comprising silicon carbide fixed to the lower end surface 2A of the holding member 2 through an adhesive member 3 into contact with the fused liquid of silicon carbide in a crucible to grow the crystal of silicon carbide on the lower surface 4B from the fused liquid, wherein the holding member 2 comprises carbon, while the adhesive member 3 includes carbon and a material whose boiling point is lower than the melting point of silicon carbide, and the lower end surface 2A of the holding member 2 is a rough surface having a 5-30 μm arithmetic average roughness Ra. The method for growing the crystal comprises a step for bringing the lower end surface 2A of the holding member 2 to be the rough surface, a step for applying the adhesive 3 to the lower end surface 2A and a step for fixing the seed crystal 4 to the lower end surface 2A of the holding member 2 through the adhesive 3 by bringing the seed crystal 4 into contact with the adhesive 3.

Description

本発明は、炭化珪素の結晶を育成する結晶育成装置および結晶の育成方法に関するものである。   The present invention relates to a crystal growth apparatus and a crystal growth method for growing a silicon carbide crystal.

現在注目されている結晶として、炭素と、珪素の化合物である炭化珪素(Silicon carbide;SiC)がある。炭化珪素は、バンドギャップがシリコンと比べて広く、絶縁破壊に至る電界強度が大きい(耐電圧特性がよい)こと、熱伝導性が高いこと、耐熱性が高いこと、耐薬品性に優れること、および耐放射線性に優れることなどの種々の利点から注目を集めている。この炭化珪素に注目している分野は、例えば、原子力を含む重電、自動車および航空を含む運輸、家電、ならびに宇宙などと幅広い。炭化珪素の単結晶は、例えば特許文献1に記載されるような、溶液成長法で製造されている。   As a crystal currently attracting attention, there is silicon carbide (SiC) which is a compound of carbon and silicon. Silicon carbide has a wider band gap than silicon, has a high electric field strength that leads to dielectric breakdown (good withstand voltage characteristics), high thermal conductivity, high heat resistance, and excellent chemical resistance. In addition, it attracts attention because of various advantages such as excellent radiation resistance. Fields in which silicon carbide is focused are wide, for example, heavy electricity including nuclear power, transportation including automobiles and aviation, home appliances, and space. A single crystal of silicon carbide is manufactured by a solution growth method as described in Patent Document 1, for example.

特開2000−264790号公報JP 2000-264790 A

炭化珪素からなる結晶育成の研究・開発において、溶液成長法で結晶を大型化した場合、育成させた当該単結晶を保持部材に固定しておくことが難しかった。本発明は、このような事情を鑑みて案出されたものであり、育成する結晶を安定的に固定することが可能な結晶育成装置および結晶の育成方法を提供することを目的とする。   In research and development of crystal growth made of silicon carbide, when a crystal is enlarged by a solution growth method, it is difficult to fix the grown single crystal to a holding member. The present invention has been devised in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a crystal growth apparatus and a crystal growth method capable of stably fixing a crystal to be grown.

本発明の結晶育成装置は、坩堝内にある炭化珪素の融液に、保持部材の下端面に接着材を介して固定した炭化珪素からなる種結晶の下面を接触させて、該下面に前記融液から炭化珪素の結晶を成長させる結晶育成装置において、前記保持部材は炭素からなるとともに、前記接着材は、沸点が前記炭化珪素の融点よりも低い材料と炭素の粒子とを含み、前記保持部材の前記下端面は、算術平均粗さRaが5μm以上30μm以下の粗面である。 The crystal growth apparatus according to the present invention contacts a silicon carbide melt in a crucible with a lower surface of a seed crystal made of silicon carbide fixed to a lower end surface of a holding member via an adhesive, and the melt is applied to the lower surface. In the crystal growing apparatus for growing silicon carbide crystals from a liquid, the holding member is made of carbon, and the adhesive includes a material having a boiling point lower than the melting point of the silicon carbide and carbon particles, and the holding member The lower end surface is a rough surface having an arithmetic average roughness Ra of 5 μm or more and 30 μm or less.

また、本発明の結晶の育成方法は、保持部材の下端面に固定された種結晶の下面を、坩堝内にある炭化珪素の融液に接触させて、前記保持部材を上方に引き上げることによって、前記種結晶の前記下面に前記融液から炭化珪素の結晶を成長させる結晶の育成方法において、前記保持部材の前記下端面を所定の粗さの粗面にする工程と、粗面にされた前記下端面に、沸点が前記炭化珪素の融点よりも低い材料と炭素の粒子とを含む接着材を塗布する工程と、前記接着材を塗布する工程の後、前記種結晶を前記接着材に接触させることによって、前記種結晶を前記保持部材の前記下端面に前記接着材を介して固定する工程とを有する。 Further, in the crystal growth method of the present invention, the lower surface of the seed crystal fixed to the lower end surface of the holding member is brought into contact with the silicon carbide melt in the crucible, and the holding member is pulled upward, In the crystal growth method for growing a silicon carbide crystal from the melt on the lower surface of the seed crystal, a step of making the lower end surface of the holding member a rough surface with a predetermined roughness, and the roughened surface The seed crystal is brought into contact with the adhesive after applying the adhesive including a material having a boiling point lower than the melting point of the silicon carbide and carbon particles on the lower end surface and applying the adhesive. And a step of fixing the seed crystal to the lower end surface of the holding member via the adhesive.

本発明の結晶育成装置によれば、保持部材の下端面が粗面となっていることから、この下端面と種結晶の上面とを接着材を介して固定することによって、接着材に含まれる炭素の粒子が粗面の凹部に入り込み、接着材との接着強度を向上させることができる。その結果、種結晶が保持部材から剥離されることを抑制することができ、種結晶および種結晶の下面に成長した炭化珪素の結晶を安定的に保持部材に固定することができる。   According to the crystal growing apparatus of the present invention, since the lower end surface of the holding member is rough, it is included in the adhesive by fixing the lower end surface and the upper surface of the seed crystal via the adhesive. The carbon particles can enter the concave portion of the rough surface and improve the adhesive strength with the adhesive. As a result, separation of the seed crystal from the holding member can be suppressed, and the silicon carbide crystal grown on the seed crystal and the lower surface of the seed crystal can be stably fixed to the holding member.

また、本発明の結晶の育成方法は、保持部材の下端面を粗面にする工程を有していることから、種結晶が保持部材から剥離されにくくすることができる。その結果、種結晶の下面に結晶を大きく成長させることができる。   Moreover, since the crystal growth method of the present invention includes a step of roughening the lower end surface of the holding member, the seed crystal can be made difficult to peel from the holding member. As a result, the crystal can be greatly grown on the lower surface of the seed crystal.

本発明に係る結晶育成装置の実施形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the crystal growth apparatus based on this invention. 図1に示す結晶育成装置の一部を示す図であり、(a)は一部を拡大した断面図であり、(b)はさらにその一部を拡大した断面図である。It is a figure which shows a part of crystal growth apparatus shown in FIG. 1, (a) is sectional drawing which expanded a part, (b) is sectional drawing which expanded the part further. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part. 図1の結晶育成装置の変形例を示す図であり、一部を拡大した拡大断面図である。It is a figure which shows the modification of the crystal growth apparatus of FIG. 1, and is the expanded sectional view which expanded a part.

<結晶育成装置>
本発明に係る結晶育成装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。結晶育成装置1は、主に保持部材2、接着材3、種結晶4および融液5によって構成されている。以下に、図1を参照しつつ、結晶育成装置1の概略を説明する。
<Crystal growth device>
An embodiment of a crystal growth apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The crystal growing apparatus 1 is mainly composed of a holding member 2, an adhesive 3, a seed crystal 4 and a melt 5. Below, the outline of the crystal growth apparatus 1 is demonstrated, referring FIG.

坩堝6は、坩堝容器7の内部に配置されている。坩堝容器7は、坩堝6を保持する機能を担っている。この坩堝容器7と坩堝6との間には、保温材8が配置されている。この保温材8は、坩堝6の周囲を囲んでいる。保温材8は、坩堝6からの放熱を抑制し、坩堝6の温度を安定して保つことに寄与している。   The crucible 6 is disposed inside the crucible container 7. The crucible container 7 has a function of holding the crucible 6. A heat insulating material 8 is disposed between the crucible container 7 and the crucible 6. This heat insulating material 8 surrounds the crucible 6. The heat insulating material 8 suppresses heat radiation from the crucible 6 and contributes to keeping the temperature of the crucible 6 stable.

坩堝6は、育成する炭化珪素の単結晶の原料を内部で融解させる器としての機能を担っている。本実施形態では、坩堝6の中で、単結晶の原料(炭素および珪素)を融解させて、融液5として貯留する。本実施形態では、溶液成長法を採用しており、この坩堝6の内部で熱的平衡状態を作り出すことによって結晶の育成を行う。   The crucible 6 has a function as a vessel for internally melting a raw material of silicon carbide single crystal to be grown. In the present embodiment, the single crystal raw material (carbon and silicon) is melted in the crucible 6 and stored as the melt 5. In this embodiment, a solution growth method is employed, and crystals are grown by creating a thermal equilibrium state inside the crucible 6.

坩堝6は、加熱機構10によって、熱が加えられる。本実施形態の加熱機構10は、電磁波によって坩堝6を加熱する電磁加熱方式を採用しており、コイル11および交流電源12を含んで構成されている。坩堝6は、例えば炭素(黒鉛)によって構成されている。   The crucible 6 is heated by the heating mechanism 10. The heating mechanism 10 of the present embodiment employs an electromagnetic heating method in which the crucible 6 is heated by electromagnetic waves, and includes a coil 11 and an AC power supply 12. The crucible 6 is made of, for example, carbon (graphite).

坩堝6の内部には、融液5が配置されている。融液5は、育成する炭化珪素の結晶を構成する元素である炭素および珪素が溶媒として溶融している。溶質となる元素の溶解度は、溶媒となる元素の温度が高くなるほど大きくなる。このため、高温下の溶媒に多くの溶質を溶解させた融液5が冷えると、熱的な平衡を境に溶質が析出する。この熱的平衡による析出を利用して、本実施形態が採用している溶液成長法では、種結晶4の下面4Bに結晶の育成を行っている。   Inside the crucible 6, the melt 5 is arranged. In the melt 5, carbon and silicon, which are elements constituting the silicon carbide crystal to be grown, are melted as a solvent. The solubility of the element that becomes the solute increases as the temperature of the element that becomes the solvent increases. For this reason, when the melt 5 in which many solutes are dissolved in a solvent at a high temperature is cooled, the solutes are deposited on the boundary of thermal equilibrium. In the solution growth method employed in the present embodiment, the crystal is grown on the lower surface 4B of the seed crystal 4 by utilizing precipitation due to this thermal equilibrium.

コイル11は、導体によって形成され、坩堝6の周囲を囲むように巻き回されている。交流電源12は、コイル11に交流電流を流すためのものであり、交流電流の周波数が高いものを用いることによって、坩堝6内の設定温度までの加熱時間を短縮することができる。   The coil 11 is formed of a conductor and is wound so as to surround the periphery of the crucible 6. The AC power supply 12 is for flowing an AC current through the coil 11, and the heating time up to the set temperature in the crucible 6 can be shortened by using an AC current having a high frequency.

本実施形態では、坩堝6を、次のようにして加熱している。まず、交流電源12を用いてコイル11に電流を流して、保温材8を含む空間に電磁場を発生させる。次に、この電磁場によって、坩堝6に誘導電流が流れる。坩堝6に流れた誘導電流は、電気抵抗によるジュール発熱、およびヒステリシス損失による発熱などの種々の損失によって、熱エネルギに変換される。つまり、坩堝6は、誘導電流の熱損失によって加熱される。なお、この電磁場によって融液5自体に誘導電流を流して発熱させてもよい。このように融液5自体を発熱させる場合は、坩堝6自体を発熱させなくてもよい。   In the present embodiment, the crucible 6 is heated as follows. First, an electric current is passed through the coil 11 using the AC power source 12 to generate an electromagnetic field in the space including the heat insulating material 8. Next, an induced current flows through the crucible 6 by this electromagnetic field. The induced current flowing through the crucible 6 is converted into thermal energy by various losses such as Joule heat generation due to electric resistance and heat generation due to hysteresis loss. That is, the crucible 6 is heated by the heat loss of the induced current. The electromagnetic field may generate heat by causing an induced current to flow through the melt 5 itself. Thus, when making the melt 5 itself heat | fever-generate, it is not necessary to heat the crucible 6 itself.

本実施形態では、加熱機構10として電磁加熱方式を採用しているが、他の方式を用いて加熱してもよい。加熱機構10は、例えば、カーボンなどの発熱抵抗体で生じた熱を伝熱する方式などの他の方式を採用することができる。この伝熱方式の加熱機構を採用する場合は、(坩堝6と保温材8との間に)発熱抵抗体が配置される。   In the present embodiment, an electromagnetic heating method is employed as the heating mechanism 10, but heating may be performed using other methods. The heating mechanism 10 may employ other methods such as a method of transferring heat generated by a heating resistor such as carbon. When this heat transfer type heating mechanism is employed, a heating resistor is disposed (between the crucible 6 and the heat insulating material 8).

坩堝6の融液5には、搬送機構13によって単結晶の種結晶4が供給される。この搬送機構13は、融液5の中から育成した結晶を搬出する機能も担っている。搬送機構13は、保持部材2、および動力源14を含んで構成されている。この保持部材2によって、種結晶4および種結晶4の下面4Bに育成した単結晶の搬入出が行われる。種結晶4は、保持部材2の下端面2Aに取り付けられており、この保持部材2は、動力源14によって上下方向D1,D2に移動が制御される。本実施形態では、D1方向が物理空間上の下方向を意味し、D2方向が物理空間上の上方向を意味する。   A single crystal seed crystal 4 is supplied to the melt 5 of the crucible 6 by the transport mechanism 13. The transport mechanism 13 also has a function of carrying out crystals grown from the melt 5. The transport mechanism 13 includes a holding member 2 and a power source 14. The holding member 2 carries in and out the seed crystal 4 and the single crystal grown on the lower surface 4B of the seed crystal 4. The seed crystal 4 is attached to the lower end surface 2A of the holding member 2, and the movement of the holding member 2 is controlled in the vertical directions D1 and D2 by the power source 14. In the present embodiment, the D1 direction means a downward direction on the physical space, and the D2 direction means an upward direction on the physical space.

結晶育成装置1では、加熱機構10の交流電源12と、搬送機構13の動力源14とが制御部15に接続されて制御されている。つまり、この結晶育成装置1は、制御部15によって、融液5の加熱および温度制御と、種結晶4の搬入出とが連動して制御されている。制御部15は、中央演算処理装置、およびメモリなどの記憶装置を含んで構成されており、例えば公知のコンピュータからなる。   In the crystal growing apparatus 1, the AC power source 12 of the heating mechanism 10 and the power source 14 of the transport mechanism 13 are connected to the control unit 15 and controlled. That is, in the crystal growing apparatus 1, the heating and temperature control of the melt 5 and the carry-in / out of the seed crystal 4 are controlled by the control unit 15 in conjunction with each other. The control unit 15 includes a central processing unit and a storage device such as a memory, and is composed of, for example, a known computer.

このように保持部材2の下端面2Aに接着材3を介して固定した種結晶4の下面4Bを融液5に接触させて、下面4Bに結晶を成長させることができる。   In this way, the lower surface 4B of the seed crystal 4 fixed to the lower end surface 2A of the holding member 2 via the adhesive 3 can be brought into contact with the melt 5 to grow a crystal on the lower surface 4B.

次に、種結晶4および保持部材2などの結晶を固定する部分について詳細に述べる。   Next, portions for fixing crystals such as the seed crystal 4 and the holding member 2 will be described in detail.

保持部材2は、図2(a)に示すように、下端面2Aに種結晶4が接着材3を介して固定されている。ここで、図2(a)は、結種晶4、接着材3および保持部材2を含む部分を拡大した図である。保持部材2は、下端面2Aを有していればよく、下端面2Aは、平面視形状が四角形状などの多角形状、または円形状などの形状をなしている。保持部材2は、立体形状が、例えば棒状、直方体状などをなしている。   As shown in FIG. 2A, the holding member 2 has a seed crystal 4 fixed to the lower end surface 2 </ b> A via an adhesive 3. Here, FIG. 2A is an enlarged view of a portion including the seed crystal 4, the adhesive 3, and the holding member 2. The holding member 2 only needs to have a lower end surface 2A, and the lower end surface 2A has a polygonal shape such as a square shape or a circular shape in plan view. The holding member 2 has a three-dimensional shape, for example, a rod shape or a rectangular parallelepiped shape.

保持部材2の下端面2Aは、種結晶4の上面4Aよりも大きい面積でもよいし、種結晶4の上面4Aよりも小さい面積でもよい。本実施形態では、保持部材2の下端面2Aは、種結晶4の上面4Aの面積よりも小さくなっている。なお、保持部材2の下端面2Aの面積が、種結晶4の上面4Aの面積以上となっている場合には、種結晶4の上面4A全体を、接着材3を介して固定することができる。そのため、種結晶4が保持部材2から剥離されることをさらに抑制することができる。   The lower end surface 2A of the holding member 2 may have an area larger than the upper surface 4A of the seed crystal 4 or an area smaller than the upper surface 4A of the seed crystal 4. In the present embodiment, the lower end surface 2A of the holding member 2 is smaller than the area of the upper surface 4A of the seed crystal 4. When the area of the lower end surface 2A of the holding member 2 is equal to or larger than the area of the upper surface 4A of the seed crystal 4, the entire upper surface 4A of the seed crystal 4 can be fixed via the adhesive material 3. . Therefore, it is possible to further suppress the seed crystal 4 from being detached from the holding member 2.

また、保持部材2は、炭素から構成されている。保持部材2は、炭素を主成分とする材料によって構成されていればよい。保持部材2の炭素は、例えば炭素の多結晶体または炭素を焼成した焼成体などによって構成されている。このように保持部材2が、炭素の多結晶体または焼成体によって構成されていることによって、保持部材2内の気孔率が高くなっている。保持部材2の内部の気孔率は、例えば焼成条件などを調整することによって変化させることができる。なお、気孔率(%)の算出方法は、簡単に測定する計算方法として、例えば「気孔率(%)=体積÷質量×100」なる計算式を用いることができる。   The holding member 2 is made of carbon. The holding member 2 should just be comprised with the material which has carbon as a main component. The carbon of the holding member 2 is made of, for example, a polycrystalline carbon or a fired body obtained by firing carbon. Thus, the porosity in the holding member 2 is high because the holding member 2 is constituted by a carbon polycrystal or a fired body. The porosity inside the holding member 2 can be changed, for example, by adjusting the firing conditions. As a method for calculating the porosity (%), for example, a calculation formula of “porosity (%) = volume ÷ mass × 100” can be used as a calculation method for simple measurement.

さらに、保持部材2は、下端面2Aが粗面となっている。保持部材2の粗面は、一部でも有していればよい。すなわち、保持部材2の粗面は、下端面2A全体に渡って設けられていてもよいし、一部にだけ設けられていてもよい。保持部材2の粗面は、下端面2A全体の面積に対して、例えば30%以上となるように設けることができる。   Furthermore, the lower end surface 2A of the holding member 2 is a rough surface. The rough surface of the holding member 2 should just have even a part. That is, the rough surface of the holding member 2 may be provided over the entire lower end surface 2A or may be provided only in part. The rough surface of the holding member 2 can be provided so as to be, for example, 30% or more with respect to the entire area of the lower end surface 2A.

保持部材2の下端面2Aの全体に渡って粗面となっている場合には、例えば接着材3に含まれる炭素が粗面となった下端面2Aの全体に渡って炭化された状態となることから、接着材3が保持部材2の下端面2Aから剥離しにくくすることができる。   When the entire lower end surface 2A of the holding member 2 is rough, for example, the carbon contained in the adhesive 3 is carbonized over the entire lower end surface 2A that has become a rough surface. For this reason, it is possible to make it difficult for the adhesive 3 to peel from the lower end surface 2A of the holding member 2.

保持部材2の下端面2Aの粗面は、複数の凹部9で構成されている。下端面2Aの粗面は、算術平均粗さRaが、例えば5μm以上30μm以下となっている。保持部材2の下端面2Aの表面粗さ(算術平均粗さRa)は、例えばJIS B0601−2001によって確認することができる。一つの凹部9は、深さが、例えば5μm以上60μm以下となるように設定されている。   The rough surface of the lower end surface 2 </ b> A of the holding member 2 is composed of a plurality of recesses 9. The rough surface of the lower end surface 2A has an arithmetic average roughness Ra of, for example, 5 μm or more and 30 μm or less. The surface roughness (arithmetic average roughness Ra) of the lower end surface 2A of the holding member 2 can be confirmed, for example, according to JIS B0601-2001. One recess 9 is set to have a depth of, for example, 5 μm or more and 60 μm or less.

接着材3には、図2(b)に示すように、炭素の粒子3aが含まれている。炭素の粒子3aは、粒径が、例えば0.7μm以上40μm以下に設定することができる。保持部材2の下端面2Aの表面粗さRaよりも、粒径の小さい炭素粒子を接着材3に含有させることによって、粗面を構成する凹部9にも炭素の粒子3aが入り込みやすくすることができる。   The adhesive 3 includes carbon particles 3a as shown in FIG. 2 (b). The particle size of the carbon particles 3a can be set to 0.7 μm or more and 40 μm or less, for example. By making the adhesive material 3 contain carbon particles having a smaller particle diameter than the surface roughness Ra of the lower end surface 2A of the holding member 2, the carbon particles 3a can easily enter the recesses 9 constituting the rough surface. it can.

そのため、接着材3が下端面2Aから剥離されにくくすることができる。なお、炭素の粒子3aは、粒径が、粗面の凹部9の深さよりも小さく設定されていれば、本発明の効果を奏するものである。接着材3は、その内部に含まれる炭素の粒子3aが、保持部材2の下端面2Aの表面と種結晶4の上面4Aの表面を、炭化することによって化学的に接着していると考えられる。   Therefore, the adhesive material 3 can be made difficult to peel from the lower end surface 2A. The carbon particles 3a exhibit the effects of the present invention as long as the particle size is set smaller than the depth of the rough concave portion 9. In the adhesive 3, it is considered that the carbon particles 3 a contained therein are chemically bonded by carbonizing the surface of the lower end surface 2 A of the holding member 2 and the surface of the upper surface 4 A of the seed crystal 4. .

本実施形態では、下端面2Aの粗面の凹部9に、接着材3の炭素の粒子3aが入り込むようになっている。このように下端面2の粗面と接着材3が接着していることから、保持部材4から接着材3が剥離することを抑制することができる。   In the present embodiment, the carbon particles 3a of the adhesive 3 enter the concave portion 9 of the rough surface of the lower end surface 2A. Thus, since the rough surface of the lower end surface 2 and the adhesive material 3 are bonded together, it is possible to suppress the adhesive material 3 from peeling from the holding member 4.

従来の保持部材の下端面は平坦だったため、下端面と炭素の粒子3aとが接触する箇所が少なく、接着強度が弱かった。その結果、保持部材から接着材が剥離しやすく、種結晶の下面に成長させる結晶を大型化することが困難だった。   Since the lower end surface of the conventional holding member was flat, there were few places where the lower end surface and the carbon particle 3a contacted, and the adhesive strength was weak. As a result, the adhesive was easy to peel off from the holding member, and it was difficult to increase the size of the crystal grown on the lower surface of the seed crystal.

(結晶育成装置の変形例1)
接着材3には、沸点が炭化珪素の融点よりも低い材料(以下、気化材料という)を含んでいてもよい。ここで「炭化珪素の融点」としては、炭化珪素の融液5内に例えばチタンまたはクロムなどを含んでいる場合には、例えば融液5の温度を用いればよい。炭化珪素の融液5にチタンまたはクロムを含ませることにより、融液5に含まれる炭素の比率を大きくすることができ、種結晶4の下面4Bに成長させる炭化珪素の結晶の成長速度を向上させることができる。
(Variation 1 of crystal growth apparatus)
The adhesive material 3 may include a material having a boiling point lower than the melting point of silicon carbide (hereinafter referred to as a vaporized material). Here, as the “melting point of silicon carbide”, for example, when the silicon carbide melt 5 contains titanium or chromium, for example, the temperature of the melt 5 may be used. By including titanium or chromium in the silicon carbide melt 5, the ratio of carbon contained in the melt 5 can be increased, and the growth rate of the silicon carbide crystal grown on the lower surface 4 </ b> B of the seed crystal 4 is improved. Can be made.

接着材3の気化材料は、具体的に、炭化珪素の融点(融点:2545℃)よりも低い材料として、例えばフェノール樹脂(沸点:約380℃)、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性材料が含まれている。なお、熱硬化性材料の沸点が測定しにくい場合には、例えば分解温度などを用いてもよい。これは、分解する際に、気体が発生すると考えられるからである。   The vaporizing material of the adhesive 3 is specifically a material lower than the melting point of silicon carbide (melting point: 2545 ° C.), for example, heat of phenol resin (boiling point: about 380 ° C.), epoxy resin, polyimide resin, polyester resin, etc. Contains curable material. In addition, when it is difficult to measure the boiling point of the thermosetting material, for example, a decomposition temperature may be used. This is because gas is considered to be generated during decomposition.

本変形例では、接着材3の内部に炭化珪素の融点よりも低い沸点を持つ気化材料が含まれている。そのことから、種結晶4を融液5に近づけた際に、例えば種結晶4を伝わるなどして接着材3の温度が上昇することによって、接着材3の内部に存在する気化材料が気体となって、気泡が生じる。ここで、下端面2Aが粗面となっていることから、下端面2Aの表面積が大きくなっており、接着材3の内部で発生する気泡が保持部材から抜けやすくなっている。   In this modification, a vaporized material having a boiling point lower than the melting point of silicon carbide is contained inside the adhesive material 3. Therefore, when the seed crystal 4 is brought close to the melt 5, for example, the temperature of the adhesive 3 is increased by being transmitted through the seed crystal 4, so that the vaporized material existing inside the adhesive 3 is gas and As a result, bubbles are generated. Here, since the lower end surface 2A is a rough surface, the surface area of the lower end surface 2A is large, and bubbles generated inside the adhesive 3 are easily removed from the holding member.

このように接着材3の内部で発生する気泡が、接着材3の内部で滞留しにくくなっていることから、接着材3の接着強度の低下を抑制することができる。そのため、種結晶4の下面4Bに炭化珪素からなる結晶を大きく成長させて、種結晶4および種結晶4の下面4Bに成長した結晶の重量が増えたとしても、保持部材2から剥離されることを抑制することができる。その結果、種結晶4の下面4Bに成長させる結晶を大型化することができ、結晶の生産性を向上させることができる。   As described above, since the bubbles generated inside the adhesive 3 are less likely to stay inside the adhesive 3, it is possible to suppress a decrease in the adhesive strength of the adhesive 3. Therefore, even if a crystal made of silicon carbide is greatly grown on the lower surface 4B of the seed crystal 4 and the weight of the crystal grown on the lower surface 4B of the seed crystal 4 and the seed crystal 4 is increased, the crystal is peeled off from the holding member 2. Can be suppressed. As a result, the crystal grown on the lower surface 4B of the seed crystal 4 can be enlarged, and the productivity of the crystal can be improved.

従来の種結晶は、平坦な下端面の保持部材に接着材を介して固定されていることから、接着材の内部で発生した小さな気泡が多数滞留することによって、接着材が剥離しやすかった。そのため、種結晶が保持部材から脱落しやすいことから、種結晶の下面に成長させる結晶の大型化をすることが困難だった。   Since the conventional seed crystal is fixed to the holding member on the flat lower end surface via an adhesive, the adhesive is easily peeled off due to a large number of small bubbles generated inside the adhesive. For this reason, since the seed crystal easily falls off the holding member, it is difficult to increase the size of the crystal grown on the lower surface of the seed crystal.

(結晶育成装置の変形例2)
保持部材2は、図3に示すように、下端面2Aが、上下方向に垂直な水平面L1に対して傾斜していてもよい。下端面2Aと水平面L1とのなす角D1は、例えば0.5°以上45°以下となるように設定することができる。このように下端面2Aを、水平面L1から傾斜させる方法としては、例えば保持部材2の下端面2Aを傾斜させた状態で、粗面化する方法などを挙げることができる。粗面化する方法としては、例えば後述するように研磨法などを用いることができる。
(Variation 2 of crystal growth apparatus)
As shown in FIG. 3, the lower end surface 2 </ b> A of the holding member 2 may be inclined with respect to a horizontal plane L <b> 1 perpendicular to the vertical direction. An angle D1 formed by the lower end surface 2A and the horizontal plane L1 can be set to be 0.5 ° or more and 45 ° or less, for example. As a method of inclining the lower end surface 2A from the horizontal plane L1 in this manner, for example, a method of roughening the surface with the lower end surface 2A of the holding member 2 inclined can be exemplified. As a roughening method, for example, a polishing method or the like can be used as described later.

このように保持部材2の下端面2Aを水平面L1に対して傾斜させることによって、粗面となった下端面2Aの表面積を大きくすることができるため、接着材3との接着強度を向上させることができる。また、保持部材2の下端面2Aを、水平面L1から傾斜させることから、下端面2Aに当たった気泡が傾斜面に沿って移動しやすくすることができる。このように気泡が傾斜面に沿って移動しやすくなるため、保持部材2から気泡が抜けやすくなっている。   By inclining the lower end surface 2A of the holding member 2 with respect to the horizontal plane L1 in this way, the surface area of the lower end surface 2A that is a rough surface can be increased, and thus the adhesive strength with the adhesive 3 is improved. Can do. In addition, since the lower end surface 2A of the holding member 2 is inclined from the horizontal plane L1, it is possible to make it easier for bubbles that hit the lower end surface 2A to move along the inclined surface. Thus, since it becomes easy to move a bubble along an inclined surface, the bubble is easy to escape from the holding member 2.

(結晶育成装置の変形例3)
下端面2Aの端部は、図4に示すように、種結晶4の上面4Aと当接するように位置していてもよい。すなわち、下端面2Aの粗面の一部は、種結晶4の上面4Aと接するように配置されている。このように配置されていることから、種結晶4からの熱を保持部材2から抜けやすくすることができ、種結晶4の上面4Aから接着材3に伝わる熱を緩和することができる。その結果、接着材3で発生する気泡を少なくすることができる。
(Modification 3 of the crystal growing apparatus)
The end of the lower end surface 2A may be positioned so as to contact the upper surface 4A of the seed crystal 4 as shown in FIG. That is, a part of the rough surface of the lower end surface 2 </ b> A is disposed so as to contact the upper surface 4 </ b> A of the seed crystal 4. With this arrangement, the heat from the seed crystal 4 can be easily removed from the holding member 2, and the heat transmitted from the upper surface 4 </ b> A of the seed crystal 4 to the adhesive 3 can be reduced. As a result, bubbles generated in the adhesive material 3 can be reduced.

さらに、下端面2Aの端部が種結晶4Aと当接するように位置していることから、凹部9より内側に位置する接着材3の内部で発生した気泡が、凹部9の内表面を通って、接着材3内に発生した気泡を保持部材2から抜けやすくすることができる。その結果、接着材3内に滞留する気泡を少なくすることができ、接着材3が剥離されにくくすることができる。   Further, since the end of the lower end surface 2A is positioned so as to contact the seed crystal 4A, bubbles generated inside the adhesive material 3 located inside the recess 9 pass through the inner surface of the recess 9. The bubbles generated in the adhesive 3 can be easily removed from the holding member 2. As a result, bubbles staying in the adhesive material 3 can be reduced, and the adhesive material 3 can be made difficult to peel off.

(結晶育成装置の変形例4)
保持部材2は、図5に示すように、下端面2Aを含む部分が、炭化珪素からなる多結晶2’で構成されていてもよい。このように下端面2Aを含む部分が、炭化珪素からなる多結晶2’で構成されていることから、種結晶4と似た熱膨張係数を持つことになり、保持部材2の多結晶2’の部分と、種結晶4との間で熱膨張係数の差が小さくすることができる。その結果、接着材3に、多結晶2’と種結晶4との熱膨張係数の差に起因する応力の発生を抑制することができ、接着強度を維持することができる。
(Modification 4 of crystal growth apparatus)
As shown in FIG. 5, the holding member 2 may have a portion including the lower end surface 2 </ b> A made of polycrystalline 2 ′ made of silicon carbide. Since the portion including the lower end surface 2A is thus composed of the polycrystalline 2 ′ made of silicon carbide, it has a thermal expansion coefficient similar to that of the seed crystal 4, and the polycrystalline 2 ′ of the holding member 2 And the difference in thermal expansion coefficient between the portion and the seed crystal 4 can be reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the polycrystal 2 ′ and the seed crystal 4 in the adhesive 3 and maintain the adhesive strength.

(結晶育成装置の変形例5)
接着材3は、シリコンをさらに含んでいてもよい。接着材3にシリコンを含有させることによって、種結晶4との間で熱膨張係数の差を小さくすることができ、両者の間で発生する応力を抑制することができる。その結果、種結晶4が保持部材2から剥離されにくくすることができる。
(Variation 5 of the crystal growth apparatus)
The adhesive material 3 may further contain silicon. By including silicon in the adhesive 3, the difference in thermal expansion coefficient with the seed crystal 4 can be reduced, and the stress generated between the two can be suppressed. As a result, the seed crystal 4 can be made difficult to peel from the holding member 2.

また、このように接着材3にシリコンを含んでいることによって、保持部材2、接着材3および種結晶4を融液5に近づけた際に、接着材3内に含まれる炭素の粒子3aとシリコンとを熱によって炭化珪素とした場合には、種結晶4をさらに強固に固定することができる。その結果、種結晶4との熱膨張係数の差を小さくすることができるとともに、種結晶4が保持部材2からより剥離しにくくすることができる。   In addition, by including silicon in the adhesive material 3 as described above, when the holding member 2, the adhesive material 3, and the seed crystal 4 are brought close to the melt 5, the carbon particles 3 a included in the adhesive material 3 and When silicon carbide is converted into silicon carbide by heat, the seed crystal 4 can be more firmly fixed. As a result, the difference in thermal expansion coefficient from the seed crystal 4 can be reduced, and the seed crystal 4 can be made more difficult to peel from the holding member 2.

さらに、変形例4に示したように、下端面2Aを含む部分が炭化珪素からなる多結晶2’で構成されていた場合には、多結晶2’、種結晶4および接着材3との間で、熱膨張係数の差を小さくすることができるため、さらに種結晶4が保持部材2から剥離しにくくすることができる。   Furthermore, as shown in the modified example 4, when the portion including the lower end surface 2A is made of the polycrystalline 2 ′ made of silicon carbide, it is between the polycrystalline 2 ′, the seed crystal 4 and the adhesive 3 Since the difference in thermal expansion coefficient can be reduced, the seed crystal 4 can be further prevented from peeling from the holding member 2.

(結晶育成装置の変形例6)
接着材3は、図6に示すように、保持部材2の下端面2Aの一部と、種結晶4の上面4Aの一部と固定する複数の接着体3’からなっていてもよい。このように接着体3’が複数の島状に、保持部材2の下端面2Aの一部と、種結晶4の上面4Aの一部とが固定されていることによって、接着体3’同士の間に空間を有するようになる。
(Modification 6 of crystal growth apparatus)
As shown in FIG. 6, the adhesive 3 may be composed of a plurality of adhesive bodies 3 ′ that are fixed to a part of the lower end surface 2 </ b> A of the holding member 2 and a part of the upper surface 4 </ b> A of the seed crystal 4. As described above, the adhesive body 3 ′ is fixed in a plurality of islands by fixing a part of the lower end surface 2 </ b> A of the holding member 2 and a part of the upper surface 4 </ b> A of the seed crystal 4. There will be a space in between.

そのため、接着体3’の内部で発生した気泡が、保持部材2の粗面からだけでなく、この接着体3’同士の間の空間からも抜けやすくなり、種結晶4が保持部材2から剥離されにくくすることができる。   For this reason, bubbles generated inside the adhesive 3 ′ are easily removed not only from the rough surface of the holding member 2 but also from the space between the adhesives 3 ′, and the seed crystal 4 is peeled off from the holding member 2. Can be made difficult.

(結晶育成装置の変形例7)
接着材3は、図7に示すように、保持部材2の下端面2Aと種結晶4の上面4Aとの間に位置する、炭化珪素からなる多結晶質の緩衝層17を有していてもよい。
(Variation 7 of crystal growth apparatus)
As shown in FIG. 7, the adhesive 3 may have a polycrystalline buffer layer 17 made of silicon carbide located between the lower end surface 2 </ b> A of the holding member 2 and the upper surface 4 </ b> A of the seed crystal 4. Good.

緩衝層17は、保持部材2の下端面2Aと種結晶4の上面4Aとから離れて位置している。そのため、緩衝層17の上面17Aと保持部材2の下端面2Aとの間、および緩衝層17の下面17Bと種結晶4の上面4Aとの間に、接着材3が配置されている。緩衝層17は、厚みが、例えば1μm以上3μm以下となるように設定することができる。   The buffer layer 17 is located away from the lower end surface 2A of the holding member 2 and the upper surface 4A of the seed crystal 4. Therefore, the adhesive 3 is disposed between the upper surface 17A of the buffer layer 17 and the lower end surface 2A of the holding member 2, and between the lower surface 17B of the buffer layer 17 and the upper surface 4A of the seed crystal 4. The buffer layer 17 can be set so that the thickness is, for example, 1 μm or more and 3 μm or less.

このように接着材3の内部に、緩衝層17が配置されていることによって、接着材3の内部で発生した気泡を、緩衝層17の内部に取り込むことができ、種結晶4が保持部材2からより剥離されにくくすることができる。   Since the buffer layer 17 is thus arranged inside the adhesive material 3, bubbles generated inside the adhesive material 3 can be taken into the buffer layer 17, and the seed crystal 4 is held by the holding member 2. It can be made more difficult to peel off.

(結晶育成装置の変形例8)
保持部材2は、図8に示すように、粗面となった下端面2Aの一部に、種結晶4と接触する接触部分2”を有していてもよい。接触部分2”は、種結晶4の上面4Aと接触するように設定されている。そのため、接触部分2”は、粗面となった下端面2Aよりも種結晶4側に高くなっている。すなわち、接触部分2”は、保持部材2において、最下端面となっている。なお、接触部分2”は、保持部材2の下端面2Aが接触部分2”の外周を取り囲むように設けられていればよい。
(Variation 8 of crystal growth apparatus)
As shown in FIG. 8, the holding member 2 may have a contact portion 2 ″ that comes into contact with the seed crystal 4 at a part of the roughened lower end surface 2A. It is set so as to contact the upper surface 4A of the crystal 4. Therefore, the contact portion 2 ″ is higher on the seed crystal 4 side than the roughened lower end surface 2 A. That is, the contact portion 2 ″ is the lowermost end surface in the holding member 2. Note that the contact portion 2 ″ may be provided so that the lower end surface 2A of the holding member 2 surrounds the outer periphery of the contact portion 2 ″.

そのため、保持部材2と種結晶4とを接着材3を介して固定した際に、下端面2Aの粗面と種結晶4の上面4Aとの間に位置する接着材3によって両者が固定されるとともに、接触部分2”と種結晶4の上面4Aとの間に接着材3が入りにくくなっている。その結果、保持部材2の下端面2Aの中心付近に接着材3が存在しにくくなっていることから、当該中心付近で接着材3の内部で気泡が発生しにくくなっており、種結晶4が接着材3から剥離されにくくすることができる。   Therefore, when the holding member 2 and the seed crystal 4 are fixed via the adhesive 3, both are fixed by the adhesive 3 positioned between the rough surface of the lower end surface 2 </ b> A and the upper surface 4 </ b> A of the seed crystal 4. At the same time, the adhesive 3 is less likely to enter between the contact portion 2 ″ and the upper surface 4A of the seed crystal 4. As a result, the adhesive 3 is less likely to be present near the center of the lower end surface 2A of the holding member 2. Therefore, bubbles are less likely to be generated inside the adhesive 3 near the center, and the seed crystal 4 can be prevented from being peeled off from the adhesive 3.

また接触部分2”は、保持部材2の他の部分よりも気孔率が低く、炭素で緻密に構成されていてもよい。すなわち、接触部分2”は、気泡(気体)を通しにくくなっている。このように接触部分2”が、保持部材2の下端面2Aの中心を含む領域に設けられていることから、接着材3の内部で発生した気泡(気体)が、接触部分2”を通りにくくなっている。そのため、接触部分2”と種結晶4の上面4Aとの間に接着材3が入り込んで気泡が発生した場合であっても、気泡が、接触部分2”の表面を伝って(表面に沿って)、粗面となった下端面2Aに移動し、保持部材2から抜けやすくすることができる。   Further, the contact portion 2 ″ may have a lower porosity than other portions of the holding member 2 and may be densely configured with carbon. That is, the contact portion 2 ″ is difficult to pass bubbles (gas). . As described above, since the contact portion 2 ″ is provided in the region including the center of the lower end surface 2A of the holding member 2, bubbles (gas) generated inside the adhesive 3 are unlikely to pass through the contact portion 2 ″. It has become. Therefore, even when the adhesive 3 enters between the contact portion 2 ″ and the upper surface 4A of the seed crystal 4 to generate bubbles, the bubbles travel along the surface of the contact portion 2 ″ (along the surface). ), It can move to the lower end surface 2A which has become a rough surface, and can be easily removed from the holding member 2.

(結晶育成装置の変形例9)
保持部材2は、図9に示すように、下端面2Aの粗面が、同心円状となるように設けられていてもよい。この場合でも、保持部材2の下端面2Aの粗面は、図9(b)に示すように、高さThが、例えば5μm以上30μm以下となるように設定することができる。
(Variation 9 of crystal growth apparatus)
As shown in FIG. 9, the holding member 2 may be provided so that the rough surface of the lower end surface 2 </ b> A is concentric. Even in this case, the rough surface of the lower end surface 2A of the holding member 2 can be set so that the height Th is, for example, 5 μm or more and 30 μm or less, as shown in FIG.

下端面2Aの粗面は、厚み方向に垂直な水平面L1に平行な面部分の長さTdを出来るだけ少なくすればよいが、図9(c)に示すように面部分の長さTdが粗面の高さThよりも小さく設定されていれば、本発明の効果を奏するものである。そのため、面部分Tdの長さは、粗面の高さThによって設定することができ、例えば60μm以下となるように設定することができる。   As for the rough surface of the lower end surface 2A, the length Td of the surface portion parallel to the horizontal plane L1 perpendicular to the thickness direction may be reduced as much as possible, but the length Td of the surface portion is rough as shown in FIG. If it is set to be smaller than the surface height Th, the effects of the present invention can be obtained. Therefore, the length of the surface portion Td can be set by the height Th of the rough surface, and can be set to be 60 μm or less, for example.

このように下端面2Aの粗面を同心円状とすることによって、接着材3の内部で発生した気泡が、それぞれの円周をなす凹部9に存在しやすくなる。そのため、気泡の発生する箇所を均等に分散することができ、一部分に気泡が集中して発生することを抑制することができる。このように接着材3で発生する気泡を分散させることができるため、接着材3が剥離されることを抑制することができる。   Thus, by making the rough surface of the lower end surface 2A concentric, bubbles generated inside the adhesive 3 are likely to be present in the concave portions 9 forming the respective circumferences. Therefore, the locations where bubbles are generated can be evenly dispersed, and the generation of bubbles in a concentrated manner can be suppressed. Since the bubbles generated in the adhesive material 3 can be dispersed in this manner, the adhesive material 3 can be prevented from being peeled off.

このような同心円状の凹部9を持つ下端面2Aは、例えば、旋盤などで保持部材2の下端面2Aを加工することにより形成することができる。なお、同心円状の粗面は、例えばらせん状であってもよいし、渦巻き状であってもよい。   The lower end surface 2A having such a concentric recess 9 can be formed by processing the lower end surface 2A of the holding member 2 with a lathe, for example. The concentric rough surface may be, for example, a spiral shape or a spiral shape.

また、同心円状の粗面を持つ下端面2Aが、種結晶4の上面4Aと当接されていた場合には、下端面2Aが同心円状となっていることから、下端面2Aと種結晶4との間で発生する熱の応力が一部分に集中することを緩和することができる。その結果、接着材3が剥離されるのをさらに抑制することができる。   In addition, when the lower end surface 2A having a concentric rough surface is in contact with the upper surface 4A of the seed crystal 4, the lower end surface 2A and the seed crystal 4 are concentric. It is possible to alleviate the concentration of thermal stress generated between the two and a portion of the heat stress. As a result, it is possible to further suppress the adhesive material 3 from being peeled off.

また、図10に示すように、同心円状の粗面を持つ下端面2Aは、中心(同心)に向かうにつれて、傾斜させてもよい。下端面2Aの傾斜は、下端面2Aの中心(同心)から、水平面に対する角度D2を持つように設定されている。このように下端面2Aに傾斜をつけることによって、外側の円の凹部9に存在する気泡が、さらに内側の円の凹部9に移動しやすくなる。接着材3の内部で発生する気泡が、一部に集中することを抑制することができる。   As shown in FIG. 10, the lower end surface 2A having a concentric rough surface may be inclined toward the center (concentric). The inclination of the lower end surface 2A is set to have an angle D2 with respect to the horizontal plane from the center (concentric) of the lower end surface 2A. By inclining the lower end surface 2A in this manner, bubbles existing in the concave portion 9 on the outer circle can be easily moved to the concave portion 9 on the inner circle. It is possible to suppress the bubbles generated inside the adhesive material 3 from being concentrated on a part.

<結晶の育成方法>
本発明の実施形態に係る結晶の育成方法について説明する。本実施形態の結晶の育成方法は、保持部材2の下端面2Aに固定された種結晶4の下面4Bを、坩堝6内にある炭化珪素の融液5に接触させて、保持部材2の上方に引き上げることによって、種結晶4の下面4Bに融液5から炭化珪素の結晶の育成を行なう。
<Crystal growth method>
A crystal growth method according to an embodiment of the present invention will be described. In the crystal growth method of the present embodiment, the lower surface 4B of the seed crystal 4 fixed to the lower end surface 2A of the holding member 2 is brought into contact with the silicon carbide melt 5 in the crucible 6 so that the upper side of the holding member 2 is raised. The silicon carbide crystal is grown from the melt 5 on the lower surface 4B of the seed crystal 4.

炭化珪素からなる単結晶は、結晶育成装置1によって製造することができる。結晶育成装置1は、坩堝6、坩堝容器7、加熱機構10、搬送機構13、および制御部15を有して構成されている。この結晶育成装置1では、溶液成長法を用いて単結晶の育成を行うものである。   A single crystal made of silicon carbide can be manufactured by the crystal growth apparatus 1. The crystal growing apparatus 1 includes a crucible 6, a crucible container 7, a heating mechanism 10, a transport mechanism 13, and a control unit 15. In this crystal growth apparatus 1, a single crystal is grown using a solution growth method.

(保持部材の下端面を所定の粗さの粗面にする工程)
保持部材2の下端面2Aを粗面とする工程を有する。保持部材2の下端面2Aを所定の粗面とする方法としては、例えば、化学機械研磨法、または研磨布紙を用いる方法などを用いることができる。所定の粗面とするには、例えば所定の粒径の研磨砂を用いて研磨する方法などがある。この場合、研磨砂の粒径としては、算術平均粗さRaよりも大きいものを用いることができ、例えば7μm以上60μm以下のものを用いることができる。保持部材2の下端面2Aは、算術平均粗さRaが5μm以上30μm以下の粗面となるように設定することができる。
(Process of making the lower end surface of the holding member a rough surface with a predetermined roughness)
A step of roughening the lower end surface 2A of the holding member 2; As a method of making the lower end surface 2A of the holding member 2 a predetermined rough surface, for example, a chemical mechanical polishing method or a method using abrasive cloth can be used. In order to obtain a predetermined rough surface, for example, there is a method of polishing using polishing sand having a predetermined particle diameter. In this case, as the particle size of the polishing sand, one larger than the arithmetic average roughness Ra can be used, for example, one having 7 μm or more and 60 μm or less can be used. 2 A of lower end surfaces of the holding member 2 can be set so that arithmetic mean roughness Ra may become a rough surface 5 micrometers or more and 30 micrometers or less.

(接着材を塗布する工程)
下端面2Aを粗面とする工程の後、粗面とされた下端面2Aに、接着材3を塗布する工程を有する。接着材3は、保持部材2の下端面2Aの全面に塗布される。種結晶4と保持部材2の下端面2Aとの間に、複数の接着体3’を有するようにする場合(結晶育成装置の変形例4の場合)には、例えば接着材3を保持部材2の下端面14の一部に塗布することによって形成してもよい。
(Process of applying adhesive)
After the step of making the lower end surface 2A a rough surface, there is a step of applying the adhesive material 3 to the lower end surface 2A having a rough surface. The adhesive 3 is applied to the entire lower end surface 2A of the holding member 2. In the case where a plurality of adhesive bodies 3 ′ are provided between the seed crystal 4 and the lower end surface 2 </ b> A of the holding member 2 (in the case of Modification 4 of the crystal growth apparatus), for example, the adhesive 3 is used as the holding member 2. You may form by apply | coating to a part of lower end surface 14 of this.

(種結晶を接着材を介して保持部材に固定する工程)
接着材3を塗布する工程の後、種結晶4を接着材3に接触させることによって、種結晶4を保持部材2の下端面2Aに接着材3を介して固定する。種結晶4は、下端面2Aに塗布された接着材3に接触させる。
(Step of fixing the seed crystal to the holding member via an adhesive)
After the step of applying the adhesive material 3, the seed crystal 4 is fixed to the lower end surface 2 </ b> A of the holding member 2 through the adhesive material 3 by bringing the seed crystal 4 into contact with the adhesive material 3. The seed crystal 4 is brought into contact with the adhesive 3 applied to the lower end surface 2A.

種結晶4は、接着材3に接触させた状態で、例えば熱処理を行なってもよい。このように熱処理を行なうことによって、接着材3の内部に含まれる熱硬化性材料の硬化および炭素の炭化を行なうことができる。これによって、種結晶4と保持部材2とを接着材3を介して強固に固定することができる。   The seed crystal 4 may be subjected to heat treatment, for example, while being in contact with the adhesive 3. By performing the heat treatment in this manner, the thermosetting material contained in the adhesive 3 can be cured and carbonized. Thereby, the seed crystal 4 and the holding member 2 can be firmly fixed via the adhesive 3.

このような接着材3の熱処理は、加熱炉(例えば、脱脂炉および焼成炉などを含む)を用いて、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気中で行なうことができる。加熱温度は、例えば150℃以上800℃以下に設定することができる。具体的には、例えば200℃の温度で1時間仮加熱し、次いで700℃で3時間本加熱を行なった後、炉内を室温まで冷却すればよい。   Such heat treatment of the adhesive 3 can be performed in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere using a heating furnace (including a degreasing furnace, a baking furnace, and the like). The heating temperature can be set to, for example, 150 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. Specifically, for example, after temporary heating at a temperature of 200 ° C. for 1 hour, followed by main heating at 700 ° C. for 3 hours, the inside of the furnace may be cooled to room temperature.

このように保持部材2の下端面2Aに接着材3を介して固定された種結晶4の下面4Bを、融液5に接触させることによって、種結晶4の下面4Bに炭化珪素からなる結晶を成長させることができる。そして、保持部材2を少しずつ上方に引き上げることによって、種結晶4の下面4Bに結晶を成長させ続けることができる。   Thus, by bringing the lower surface 4B of the seed crystal 4 fixed to the lower end surface 2A of the holding member 2 via the adhesive 3 into contact with the melt 5, a crystal made of silicon carbide is formed on the lower surface 4B of the seed crystal 4. Can be grown. Then, the crystal can be continuously grown on the lower surface 4B of the seed crystal 4 by pulling the holding member 2 upward little by little.

従来の保持部材は、下端面全体が気孔率の高い緻密面となっていたことから、接着材の内部で発生した気泡が内部で滞留しやすくなっており、接着材が剥離しやすいという問題があった。   In the conventional holding member, since the entire lower end surface is a dense surface with high porosity, bubbles generated inside the adhesive are likely to stay inside, and there is a problem that the adhesive is easily peeled off. there were.

本実施形態では、保持部材2の下端面2Aを粗面にする工程を有していることから、気孔率の高くなった緻密面を除去することができるため、接着材3の内部で発生した気泡(気体)が当該粗面から抜けやすくすることができる。その結果、接着材3の内部に存在する気泡を少なくすることができ、種結晶4が保持部材4から剥離されにくくすることができる。   In this embodiment, since it has the process of roughening the lower end surface 2A of the holding member 2, it is possible to remove the dense surface having a high porosity, and therefore it is generated inside the adhesive material 3. Air bubbles (gas) can be easily removed from the rough surface. As a result, it is possible to reduce bubbles existing inside the adhesive material 3, and it is possible to make it difficult for the seed crystal 4 to be peeled off from the holding member 4.

1 結晶育成装置
2 保持部材
2A 下端面
2’ 多結晶
2” 接触部分
3 接着材
3a 粒子
4 種結晶
4A 上面
4B 下面
5 融液
6 坩堝
7 坩堝容器
8 保温材
9 凹部
10 加熱機構
11 コイル
12 交流電源
13 搬送機構
14 動力源
15 制御部
17 緩衝層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal growth apparatus 2 Holding member 2A Lower end surface 2 'Polycrystal 2 "Contact part 3 Adhesive material 3a Particle | grain 4 Seed crystal 4A Upper surface 4B Lower surface 5 Melt 6 Crucible 7 Crucible container 8 Heat insulating material 9 Recessed part
10 Heating mechanism
11 coils
12 AC power supply
13 Transport mechanism
14 Power source
15 Control unit
17 Buffer layer

Claims (8)

坩堝内にある炭化珪素の融液に、保持部材の下端面に接着材を介して固定した炭化珪素からなる種結晶の下面を接触させて、該下面に前記融液から炭化珪素の結晶を成長させる結晶育成装置において、
前記保持部材は炭素からなるとともに、前記接着材は、沸点が前記炭化珪素の融点よりも低い材料と炭素の粒子とを含み、
前記保持部材の前記下端面は、算術平均粗さRaが5μm以上30μm以下の粗面である
結晶育成装置。
The silicon carbide melt in the crucible is brought into contact with the lower surface of a seed crystal made of silicon carbide fixed to the lower end surface of the holding member via an adhesive, and a silicon carbide crystal is grown from the melt on the lower surface. In the crystal growing apparatus
The holding member is made of carbon, and the adhesive includes a material having a boiling point lower than the melting point of the silicon carbide and carbon particles,
The crystal growth apparatus, wherein the lower end surface of the holding member is a rough surface having an arithmetic average roughness Ra of 5 μm to 30 μm.
前記保持部材は、前記下端面が全体に渡って前記粗面となっている請求項1に記載の結晶育成装置。   The crystal growth apparatus according to claim 1, wherein the holding member has the lower end surface thereof as the rough surface. 前記保持部材は、前記下端面が、上下方向に垂直な水平面に対して傾斜している請求項1または2に記載の結晶育成装置。   The crystal growth apparatus according to claim 1, wherein the holding member has the lower end surface inclined with respect to a horizontal plane perpendicular to the vertical direction. 前記保持部材は、前記下端面を含む部分が、炭化珪素からなる多結晶で構成されている請求項1〜3のいずれかに記載の結晶育成装置。   The crystal growth apparatus according to claim 1, wherein the holding member includes a polycrystal made of silicon carbide in a portion including the lower end surface. 前記接着材は、シリコンをさらに含んでいる請求項1〜4のいずれかに記載の結晶育成装置。   The crystal growth apparatus according to claim 1, wherein the adhesive further contains silicon. 前記接着材は、前記保持部材の前記下端面の一部と、前記種結晶の上面の一部とを固定する複数の接着体からなる請求項1〜5のいずれかに記載の結晶育成装置。   The crystal growth apparatus according to claim 1, wherein the adhesive material includes a plurality of adhesive bodies that fix a part of the lower end surface of the holding member and a part of the upper surface of the seed crystal. 前記接着材は、前記保持部材の前記下端面と前記種結晶の上面との間に位置する、炭化珪素からなる多結晶質の緩衝層を有している請求項1〜6のいずれかに記載の結晶育成装置。   The said adhesive material has the polycrystalline buffer layer which consists of a silicon carbide located between the said lower end surface of the said holding member, and the upper surface of the said seed crystal. Crystal growth equipment. 保持部材の下端面に固定された種結晶の下面を、坩堝内にある炭化珪素の融液に接触させて、前記保持部材を上方に引き上げることによって、前記種結晶の前記下面に前記融液から炭化珪素の結晶を成長させる結晶の育成方法において、
前記保持部材の前記下端面を所定の粗さの粗面にする工程と、
粗面にされた前記下端面に、沸点が前記炭化珪素の融点よりも低い材料と炭素とを含む接着材を塗布する工程と、
前記接着材を塗布する工程の後、前記種結晶を前記接着材に接触させることによって、前記種結晶を前記保持部材の前記下端面に前記接着材を介して固定する工程とを有する
結晶の育成方法。
The lower surface of the seed crystal fixed to the lower end surface of the holding member is brought into contact with the silicon carbide melt in the crucible, and the holding member is pulled upward to bring the lower surface of the seed crystal from the melt. In a crystal growth method for growing a silicon carbide crystal,
Making the lower end surface of the holding member a rough surface with a predetermined roughness;
Applying an adhesive containing carbon and a material having a boiling point lower than the melting point of the silicon carbide to the roughened lower end surface;
After the step of applying the adhesive, the crystal is grown by contacting the seed crystal with the adhesive to fix the seed crystal to the lower end surface of the holding member via the adhesive Method.
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