(57)【要約】      （修正有）【課題】成長安定性及び品質が向上したＳｉＣ単結晶インゴットの製造方法の提供。【解決手段】種結晶１１０の後面１１２上に位置し、種結晶１１０の後面１１２に直接接する第１層１２１と；第１層１２１上に位置する第２層１２２と；を含み、第１層１２１の底面から第２層１２２の上面までの厚さを基準として第１層１２１の厚さが３０％以下である保護膜を含む種結晶を用いたＳｉＣ単結晶インゴットを製造する方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）第１バインダー樹脂及び第１溶媒を含む第１層用組成物と、ｉｉ）第２バインダー樹脂、フィラー及び第２溶媒を含む第２層用組成物とを準備する準備ステップと、
前記第１層用組成物を適用して種結晶の後面上に第１コーティング層を形成し、前記第１コーティング層を乾燥する過程を含んで、前記種結晶の後面上に第１層が位置する種結晶を設ける第１層形成ステップと、
前記第２層用組成物を適用して前記第１層上に第２コーティング層を形成し、熱処理する過程を含んで、前記種結晶の後面上に第１層及び第２層が位置する種結晶を設ける第２層形成ステップとを含んで、
前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準として前記第１層の厚さが３０％以下である保護膜を含む種結晶を製造する、保護膜を含む種結晶の製造方法。
【請求項２】
前記第１層用組成物は、前記第１バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを１重量部以下含む、請求項１に記載の保護膜を含む種結晶の製造方法。
【請求項３】
前記第２層用組成物は、前記第２バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として、前記フィラー２０〜３００重量部を含む、請求項１に記載の保護膜を含む種結晶の製造方法。
【請求項４】
前記第１コーティング層の厚さは２０μｍ以下である、請求項１に記載の保護膜を含む種結晶の製造方法。
【請求項５】
反応容器の内部空間に原料物質を位置させ、前記原料物質の上部に請求項１によって製造された保護膜を含む種結晶を位置させる配置ステップと、
前記種結晶の前面上に炭化珪素結晶を成長させてインゴットを製造する再結晶ステップとを含んで、
インゴットが成長した種結晶を製造する、インゴットの製造方法。
【請求項６】
前記反応容器本体の内壁または開口部に位置する載置台をさらに含み、
前記種結晶は、前記載置台によってその位置が固定される、請求項５に記載のインゴットの製造方法。
【請求項７】
前記インゴットは、前記インゴットの後面を基準として前記インゴットの中心と縁部の厚さで評価する反りが５００μｍ以下である、請求項５に記載のインゴットの製造方法。
【請求項８】
前面及び後面を有する炭化珪素種結晶と、前記種結晶の後面上に位置する保護膜とを含み、
前記保護膜は、前記種結晶の後面に直接接する第１層と、前記第１層上に位置する第２層とを含み、
前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準として、前記第１層の厚さが３０％以下である、保護膜を含む種結晶。
【請求項９】
前記第２層は、前記第１層よりも多い量のフィラーを含む、請求項８に記載の保護膜を含む種結晶。
【請求項１０】
前記種結晶は、前記種結晶の前面上に位置する炭化珪素インゴットをさらに含み、前記炭化珪素インゴットは、反りが５００μｍ以下である、請求項８に記載の保護膜を含む種結晶。
【請求項１１】
前記種結晶は、前記種結晶の前面上に位置する炭化珪素インゴットをさらに含み、前記炭化珪素インゴットは、マイクロパイプ欠陥を１個／ｃｍ２以下で含む、請求項８に記載の保護膜を含む種結晶。
【請求項１２】
（ａ）種結晶の一面に保護層を形成するステップと、
（ｂ）前記保護層上に接着層を形成するステップと、
（ｃ）前記種結晶を種結晶ホルダに付着するステップとを含み、
前記ステップ（ａ）が、（ａ−１）バインダー樹脂及びフィラーを含む保護層用組成物を製造するステップと、（ａ−２）前記保護層用組成物を種結晶の一面に塗布するステップと、（ａ−３）前記保護層用組成物を熱処理するステップとを含む、種結晶の付着方法。
【請求項１３】
前記熱処理するステップ（ａ−３）が、前記保護層用組成物を乾燥、硬化、及び炭化（ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）又は黒鉛化（ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎ）する過程を含む、請求項１２に記載の種結晶の付着方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｂ）の後、前記ステップ（ｃ）の前に、前記種結晶ホルダの下部面をパターニングするステップをさらに含み、
前記パターニングステップを経た種結晶ホルダの表面粗さ（Ｒａ）が０．５ｍｍ〜３ｍｍである、請求項１２に記載の種結晶の付着方法。
【請求項１５】
前記保護層の密度が前記接着層の密度よりも高い、請求項１２に記載の種結晶の付着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
具現例は、保護膜を含む種結晶の製造方法、これを適用したインゴットの製造方法などに関し、より欠陥が少なく、インゴットの反りが減少した炭化珪素インゴットの製造に活用される保護膜を含む種結晶の製造方法などに関する。
【０００２】
他の具現例は、種結晶の一面に保護層及び接着層を形成して種結晶を種結晶ホルダに付着する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
高電圧、高出力、光電子素子などを製造するのに用いられるガリウムナイトライド（ＧａＮ）、アルミニウムナイトライド（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などの基板素材の中で炭化珪素は、サファイアやシリコンよりも脚光を浴びている。
【０００４】
単結晶炭化珪素（ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ＳｉＣ）は、エネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ  ｂａｎｄ  ｇａｐ）が大きく、最大絶縁破壊電界（ｂｒｅａｋ  ｆｉｅｌｄ  ｖｏｌｔａｇｅ）及び熱伝導率（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）がシリコン（Ｓｉ）よりも優れている。このような特性により、単結晶炭化珪素は、高効率化、高耐圧化及び大容量化が要求される半導体デバイスへの適用が期待される。
【０００５】
炭化珪素は、液相蒸着法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）、シード型昇華法、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）などにより成長する。その中でもシード型昇華法は、高い成長率を有することによってインゴットの形態の炭化珪素を作製することができるので最も広く用いられており、シード型昇華法は、物理的蒸気輸送法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ；ＰＶＴ）ともいう。
【０００６】
単結晶の製造方法として、例えば、日本公開特許公報第２００１−１１４５９９号（特許文献１）には、アルゴンガスを導入できる真空容器（加熱炉）の中でヒータにより加熱しながら、種結晶の温度を原料粉末の温度よりも１０〜１００℃程度低温に保つことによって、種結晶上に単結晶インゴットを成長させることが開示されている。
【０００７】
単結晶インゴットの成長のためには、一般に、種結晶の接着工程を予め経ている。ところで、種結晶と種結晶ホルダとが完全に付着しない部分が発生し、この部分に巨視的なチャネルまたは気孔などの不連続な欠陥が発生する。これは、高品質の炭化珪素単結晶を生産することが難しいという問題につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本公開特許公報第２００１−１１４５９９号（２００１．０４．２４）
【特許文献２】韓国登録特許公報第１０−１８０９６４２号（２０１７．１２．１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
具現例は、より欠陥が少なく、インゴットの反りが減少した炭化珪素インゴットの製造に活用される保護膜を含む種結晶の製造方法などを提供することを目的とする。
【００１０】
具現例は、より欠陥が少なく、インゴットの反りが減少した炭化珪素インゴットの製造方法などを提供することを他の目的とする。
【００１１】
具現例は、種結晶の一面に保護層及び接着層を形成し、該種結晶を種結晶ホルダに付着することによって、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長時に、成長時間の短縮はもとより、成長安定性及び品質が向上したＳｉＣ単結晶インゴットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、具現例に係る保護膜を含む種結晶の製造方法は、第１層用組成物及び第２層用組成物を準備する準備ステップと；前記第１層用組成物を適用して、種結晶の後面上に第１層が位置する種結晶を設ける第１層形成ステップと；前記第２層用組成物を適用して、前記第１層上に位置する第２層が含む保護膜を形成して、保護膜を含む種結晶を設ける第２層形成ステップと；を含む。
【００１３】
前記第１層用組成物は、第１バインダー樹脂及び第１溶媒を含む。
【００１４】
前記第２層用組成物は、第２バインダー樹脂、フィラー、及び第２溶媒を含む。
【００１５】
前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準として、前記第１層の厚さが３０％以下であってもよい。
【００１６】
前記第１層用組成物は、前記第２層用組成物よりも低い固形分含量を有することができる。
【００１７】
前記第２層用組成物は、前記第１層用組成物よりも多い量のフィラーを含むことができる。
【００１８】
前記第１層用組成物は、前記第１バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを１重量部以下含むことができる。
【００１９】
前記第２層用組成物は、前記第２バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として、前記フィラー２０〜３００重量部を含むことができる。
【００２０】
前記第１層は、前記第１層全体を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを１重量％以下含むことができる。
【００２１】
前記第１層は、前記第１層用組成物で形成された第１コーティング層を乾燥し、硬化した第１フィルム層であってもよい。
【００２２】
前記第２層は、前記第２層用組成物で形成された第２コーティング層を乾燥し、硬化した第２フィルム層であってもよい。
【００２３】
前記第１層は、前記第１フィルム層が炭化した第１炭素質層であってもよい。
【００２４】
前記第２層は、前記第２フィルム層が炭化した第２炭素質層であってもよい。
【００２５】
前記保護膜は、前記第２層上に１〜８個の追加層をさらに含むことができる。
【００２６】
前記追加層は前記第２層用組成物で形成されてもよい。
【００２７】
前記第１層の厚さは２０μｍ以下であってもよい。
【００２８】
具現例に係る保護膜を含む種結晶は、前面及び後面を有する炭化珪素種結晶と；前記種結晶の後面上に位置する保護膜とを含む。
【００２９】
前記保護膜は、前記種結晶の後面に直接接する第１層と；前記第１層上に位置する第２層と；を含むことができる。
【００３０】
前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準として、前記第１層の厚さが３０％以下であってもよい。
【００３１】
前記第２層は、前記第１層よりも多い量のフィラーを含むことができる。
【００３２】
前記第１層は第１フィルム層であってもよい。
【００３３】
前記第２層は第２フィルム層であってもよい。
【００３４】
前記第１層は、前記第１層全体を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを１重量％以下含むことができる。
【００３５】
前記種結晶の前面はＣ面（０００−１）であってもよい。
【００３６】
前記種結晶は、４インチ以上の直径を有することができる。
【００３７】
前記種結晶は、前記種結晶の前面上に位置するインゴットをさらに含むことができる。
【００３８】
前記インゴットは炭化珪素インゴットであってもよい。
【００３９】
前記インゴットは炭化珪素単結晶インゴットであってもよい。
【００４０】
前記インゴットは、４インチ以上の直径を有することができる。
【００４１】
前記インゴットは、反りが５００μｍ以下であってもよい。
【００４２】
前記インゴットは、マイクロパイプ欠陥を１個／ｃｍ２以下で含むことができる。
【００４３】
前記第１層は、炭化した第１炭素質層であってもよい。
【００４４】
前記第２層は、炭化した第２炭素質層であってもよい。
【００４５】
前記第１層の厚さは２０μｍ以下であってもよい。
【００４６】
具現例に係るインゴットの製造方法は、反応容器の内部空間に原料物質を位置させ、前記原料物質の上部に保護膜を含む種結晶を位置させる配置ステップと；前記保護膜を含む種結晶の前面上に結晶を成長させてインゴットを製造する再結晶ステップと；を含んでインゴットを製造する。
【００４７】
前記保護膜を含む種結晶は、前面及び後面を有する炭化珪素種結晶と；前記種結晶の後面上に位置する保護膜とを含む。
【００４８】
前記保護膜を含む種結晶は、載置台によってその位置が固定されてもよい。
【００４９】
前記反応容器は、前記反応容器本体の内壁または開口部に位置する載置台をさらに含むことができる。
【００５０】
前記載置台は、前記反応容器の内部空間に配置されて前記保護膜を含む種結晶を支持することができる。
【００５１】
前記支持は、前記載置台と前記保護膜を含む種結晶の一部とが少なくとも３点以上で接して行われてもよい。
【００５２】
前記保護膜を含む種結晶は、種結晶ホルダまたは反応容器と接着されずにその位置が固定され得る。
【００５３】
前記保護膜は、前記種結晶の後面に直接接する第１層と；前記第１層上に位置する第２層と；を含むことができる。
【００５４】
前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準として、前記第１層の厚さが３０％以下であってもよい。
【００５５】
前記第２層は、前記第１層よりも多い量のフィラーを含むことができる。
【００５６】
前記第１層は第１フィルム層であってもよい。
【００５７】
前記第２層は第２フィルム層であってもよい。
【００５８】
前記第１層は、前記第１層全体を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを１重量％以下含むことができる。
【００５９】
前記種結晶の前面はＣ面（０００−１）であってもよい。
【００６０】
前記種結晶は、４インチ以上の直径を有することができる。
【００６１】
前記種結晶は、前記種結晶の前面上に位置するインゴットをさらに含むことができる。
【００６２】
前記インゴットは炭化珪素インゴットであってもよい。
【００６３】
前記インゴットは炭化珪素単結晶インゴットであってもよい。
【００６４】
前記インゴットは、４インチ以上の直径を有することができる。
【００６５】
前記インゴットは、反りが５００μｍ以下であってもよい。
【００６６】
前記インゴットは、マイクロパイプ欠陥を１個／ｃｍ２以下で含むことができる。
【００６７】
前記第１層は、炭化した第１炭素質層であってもよい。
【００６８】
前記第２層は、炭化した第２炭素質層であってもよい。
【００６９】
前記第１層の厚さは２０μｍ以下であってもよい。
【００７０】
他の具現例に係る種結晶の付着方法は、（ａ）種結晶の一面に保護層を形成するステップと；（ｂ）前記保護層上に接着層を形成するステップと；（ｃ）前記種結晶を種結晶ホルダに付着するステップと；を含む。
【００７１】
前記ステップ（ａ）が、（ａ−１）バインダー樹脂及びフィラーを含む保護層用組成物を製造するステップと；（ａ−２）前記保護層用組成物を種結晶の一面に塗布するステップと；（ａ−３）前記保護層用組成物を熱処理するステップと；を含むことができる。
【００７２】
前記保護層用組成物が、前記保護層用組成物の全重量を基準として、前記バインダー樹脂を５０重量％〜７０重量％、前記フィラーを５重量％〜３０重量％含むことができる。
【００７３】
前記熱処理するステップ（ａ−３）が、前記保護層用組成物を乾燥、硬化、及び炭化（ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）又は黒鉛化（ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎ）する過程を含むことができる。
【００７４】
前記乾燥が３０℃〜３５０℃の温度範囲で行われ、前記硬化が１００℃〜４００℃の温度範囲で行われてもよい。
【００７５】
前記炭化又は黒鉛化が、２００℃〜２，５００℃の温度、及び１ｔｏｒｒ〜１，５００ｔｏｒｒの圧力条件で行われてもよい。
【００７６】
前記ステップ（ｂ）が、（ｂ−１）バインダー樹脂及びフィラーを含む接着層用組成物を製造するステップと；（ｂ−２）前記接着層用組成物を前記保護層上に塗布するステップと；を含むことができる。
【００７７】
前記接着層用組成物が、前記接着層用組成物の全重量を基準として、前記バインダー樹脂を７０重量％〜９０重量％、前記フィラーを２０重量％〜４０重量％含むことができる。
【００７８】
前記ステップ（ｂ）の後、前記ステップ（ｃ）の前に、前記種結晶ホルダの下部面をパターニングするステップをさらに含むことができる。
【００７９】
前記パターニングステップを経た種結晶ホルダの表面粗さ（Ｒａ）が０．５ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。
【００８０】
前記ステップ（ｃ）の後に、炭化または黒鉛化するステップをさらに含むことができる。
【００８１】
前記保護層の厚さは、０．１μｍ〜２，０００μｍであってもよい。
【００８２】
前記接着層の厚さは、１０μｍ〜２，０００μｍであってもよい。
【００８３】
前記保護層の密度が前記接着層の密度よりも高くてもよい。
【発明の効果】
【００８４】
保護膜を含む種結晶の具現例によれば、比較的単純な方法で保護膜を含む種結晶を製造しながらも、これを用いれば、より欠陥の少ない単結晶炭化珪素インゴットを製造することができ、特に、反りが減少した炭化珪素インゴットを製造することができる。
【００８５】
保護膜を含む種結晶の具現例によれば、種結晶の後面に炭素質保護膜を形成するため、成長のための加熱中に発生し得る種結晶の後面の損失を防止することができる。特に、前記炭素質保護膜を多層に形成し、かつ各層別に物性を異ならせて構成することによって、単層に保護膜を形成する場合よりも、膜質、種結晶と保護膜との間の接着性、保護膜の厚さの観点でその物性が向上することができる。これによって、単結晶インゴットの成長中に発生し得る応力をより効果的に抑制して、インゴットのクラック発生などの品質低下を防止することができる。
【００８６】
種結晶の付着方法の具現例によれば、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長時に、種結晶と種結晶ホルダとの間の付着面で発生する気泡の発生を抑制させることができるので、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長中に種結晶が離脱することを防止することができる。また、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長安定性を高めることができるので、ＳｉＣ単結晶インゴットの品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】具現例によって保護膜を種結晶の後面に形成する過程を説明する概念図である。
【図２】インゴットを成長させる反応容器（坩堝）の構造を説明する概念図である。
【図３】インゴットを成長させる反応容器（坩堝）の構造を説明する概念図である。
【図４】図２の坩堝を反応チャンバに設置した後の構造を説明する概念図である。
【図５】製造例１の実施例１で製造したインゴット（ａ）及び比較例１によって製造したインゴット（ｂ）の実物写真である。
【図６】具現例のＳｉＣインゴットを成長させる反応容器の断面図を示す図である。
【図７】製造例２の実施例のＳｉＣインゴットの表面イメージである。
【図８】製造例２の実施例のＳｉＣインゴットのＵＶイメージである。
【図９】製造例２の実施例のＳｉＣインゴットが成長が完了した後の種結晶の表面イメージである。
【図１０】製造例２の比較例のＳｉＣインゴットの表面イメージである。
【図１１】製造例２の比較例のＳｉＣインゴットのＵＶイメージである。
【図１２】製造例２の比較例のＳｉＣインゴットの成長が完了した後の種結晶の表面イメージである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８８】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、具現例について添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、具現例は、様々な異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。明細書全体にわたって類似の部分に対しては同一の図面符号を付した。
【００８９】
具現例において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載された構成要素からなる群から選択される１つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであって、前記構成要素からなる群から選択される１つ以上を含むことを意味する。
【００９０】
具現例において、「第１」、「第２」又は「Ａ」、「Ｂ」のような用語は、同一の用語を互いに区別するために使用される。また、単数の表現は、文脈上明らかに別の意味を示すものでない限り、複数の表現を含む。
【００９１】
具現例において、「〜」系は、化合物内に「〜」に該当する化合物、又は「〜」の誘導体を含むことを意味するものであり得る。
【００９２】
具現例において、Ａ上にＢが位置するという意味は、Ａ上に直接当接してＢが位置するか、またはそれらの間に別の層が位置しながらＡ上にＢが位置することを意味し、Ａの表面に当接してＢが位置することに限定されて解釈されない。
【００９３】
具現例において、単数の表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数又は複数を含む意味で解釈される。
【００９４】
具現例において、種結晶の「前面」とは、一般的に広く平らな形状を有する種結晶の両面のうち単結晶インゴットが成長する面を意味し、反対に、種結晶の「後面」とは、単結晶インゴットが成長する面の反対面を意味する。
【００９５】
具現例において、保護膜を説明しながら言及される第１層は、フィラーが実質的に適用されなか、または極微量適用されて種結晶の後面と直接接する層を意味し、第２層は、前記第１層上に形成され、フィラーが適用された層を意味する。
【００９６】
図１は、具現例によって保護膜を種結晶の後面に形成する過程を説明する概念図である。前記図１を参照して、具現例をより詳細に説明する。
【００９７】
具現例に係る保護膜を含む種結晶の製造方法は、第１層用組成物及び第２層用組成物を準備するステップと；第１層形成ステップと；第２層形成ステップと；を含む。
【００９８】
前記種結晶の製造方法は、前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準として、前記第１層の厚さが３０％以下である保護膜を含む種結晶を製造する。
【００９９】
前記第１層用組成物は、前記第２層用組成物よりも低い固形分含量を有することができる。
【０１００】
前記第１層用組成物は、第１バインダー樹脂を含み、第１溶媒をさらに含むことができる。前記第２層用組成物は、第２バインダー樹脂及びフィラーを含み、第２溶媒をさらに含むことができる。
【０１０１】
前記第１バインダー樹脂は、残炭量（ａｃｔｕａｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｒａｔｉｏ）の高い樹脂が適用されることがよい。具体的には、前記第１バインダー樹脂は、不活性雰囲気で測定した残炭量が５〜５０重量％であるものであってもよく、１０〜３０重量％であるものであってもよい。より具体的には、前記第１バインダー樹脂は、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ピッチ系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸樹脂、フラン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはこれらの混合樹脂であってもよい。
【０１０２】
前記第１溶媒は、前記第１バインダー樹脂の分散を助け、第１コーティング層を形成できるものであれば適用可能である。前記第１コーティング層は、後述する過程で第１層となり得る。前記第１溶媒としては、具体的には、エタノール、メタノール、アセトン、ＤＭＦ（ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）、またはＤＭＳＯ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）を含む溶媒が適用され得る。
【０１０３】
前記第１層用組成物は、前記第２層用組成物よりも少ない量のフィラーを含むことができる。
【０１０４】
前記第１層用組成物は、前記第１バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを１重量部以下含むことができる。
【０１０５】
前記第１層用組成物は、固形分である前記第１バインダー樹脂１００重量部を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを０．１重量部以下含むものであってもよい。前記第１層用組成物は、固形分である前記第１バインダー樹脂１００重量部を基準として、カーボン系フィラーまたは金属系フィラーを実質的に含まなくてもよい。
【０１０６】
前記第１層用組成物は、フィラーを実質的に含まなくてもよい。
【０１０７】
このように、前記第１層用組成物がカーボン系フィラー又は金属系フィラーを極少量含む、または実質的にフィラーを含まない場合には、具現例で意図する熱収縮が最小化され、応力が制御された第１層を形成することができる。
【０１０８】
前記第１層用組成物は、前記第１バインダー樹脂を５〜９９重量％含有することができ、１０〜９５重量％含有することができ、または８５〜９４重量％含有することができる。
【０１０９】
前記第１層用組成物は、前記第１バインダー樹脂の固形分を基準とするバインダー樹脂の含量が、５〜３０重量％であってもよく、５〜２０重量％であってもよく、１〜１５重量％であってもよい。
【０１１０】
このような含量で前記第１バインダー樹脂または固形分を含む場合、コーティング性に優れると共に、熱収縮の発生を最小化した層を形成することができる。
【０１１１】
前記第２バインダー樹脂は、フィラーと共に第２層用組成物内に分散して第２コーティング層を形成する。前記第２層用組成物は第２溶媒をさらに含むことができる。前記第２コーティング層は、後述する過程で第２層となり得る。
【０１１２】
前記第２バインダー樹脂についての具体的な説明は、前記第１バインダー樹脂についての説明と重複するので、詳細な記載を省略する。前記第１バインダー樹脂と前記第２バインダー樹脂は、互いに同一のバインダー樹脂が適用され得る。
【０１１３】
前記第２溶媒についての具体的な説明も、前記第１溶媒についての説明と重複するので、その説明を省略する。前記第１溶媒と前記第２溶媒は、互いに同一の溶媒が適用され得る。
【０１１４】
前記フィラーとしては、炭素質フィラー、金属系フィラー、またはこれらの複合フィラーが適用されてもよい。具体的には、前記フィラーとしては、鱗状黒鉛、土状黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラック、炭素ナノチューブ、グラフェン及びこれらの組み合わせからなる群から選択されたいずれか１つの炭素質フィラーが適用されてもよい。また、前記フィラーとしては、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）及びこれらの組み合わせからなる群から選択されたいずれか１つの金属系フィラーが適用されてもよい。
【０１１５】
前記フィラーを含む組成物は、前記組成物のコーティング後の熱処理時に、炭化を促進し、過度の収縮を防止してクラックが形成されることを減少させることができる。
【０１１６】
前記第２層用組成物は、前記第２バインダー樹脂の固形分１００重量部を基準として、前記フィラーを２０〜３００重量部含むことができ、または４０〜２００重量部含むことができる。
【０１１７】
前記第２層用組成物は、前記第２層用組成物全体を基準として、５〜４０重量％のフィラーを含むことができ、１０〜３０重量％のフィラーを含むことができ、または１５〜２５重量％のフィラーを含むことができる。
【０１１８】
このような含量の範囲で前記第２バインダー樹脂と前記フィラーを含む場合、前記第２層用組成物のコーティング性に優れると共に、熱処理後の熱収縮の発生やクラックの発生を最小化することができる。
【０１１９】
前記第１層用組成物及び／又は前記第２層用組成物は、必要に応じて、上述した成分以外に、湿潤分散剤、消泡剤などをさらに含むことができる。前記湿潤分散剤や消泡剤は、通常の湿潤分散剤や消泡剤として適用されるものが適用され得る。
【０１２０】
前記第１層形成ステップは、前記第１層用組成物を適用して種結晶の後面上に第１層が位置する種結晶を設けるステップである。
【０１２１】
前記第１層形成ステップは、前記第１層用組成物を適用して種結晶の後面上に第１コーティング層１２１ａを形成し、前記第１コーティング層１２１ａを乾燥する過程を含んで、前記種結晶１１０の後面上に第１層１２１が位置する種結晶１１０を設けるステップである。
【０１２２】
前記種結晶１１０は、インゴットの成長のために適用する種結晶が適用可能であり、具体的には炭化珪素種結晶が適用され得る。
【０１２３】
前記種結晶１１０は、成長させようとする結晶の種類に応じて、４Ｈ−ＳｉＣウエハ、６Ｈ−ＳｉＣウエハ、３Ｃ−ＳｉＣウエハ、及び／又は１５Ｒ−ＳｉＣウエハであってもよい。前記種結晶は、単結晶炭化珪素ウエハが適用され得る。
【０１２４】
前記種結晶１１０は、前面１１１と後面１１２を有する。
【０１２５】
前記種結晶の前面１１１はＣ面（０００−１）であってもよく、前記前面としてＣ面（０００−１）が適用される場合、より欠陥の少ない炭化珪素インゴットを製造することができる。
【０１２６】
前記第１層１２１は、前記種結晶の後面１１２と直接接するように形成され得る。
【０１２７】
前記種結晶１１０は、その後面１１２に前記第１コーティング層１２１ａを形成する前に洗浄ステップを予め経ることができる。前記洗浄ステップは、前記準備ステップと同時に又は第１層形成ステップの前に行われてもよい。
【０１２８】
前記洗浄ステップは、前記後面１１２を含む前記種結晶の表面を洗浄溶液で洗浄するステップであってもよい。前記洗浄溶液としては、アセトン、アルコール、蒸留水、酸溶液またはこれらの組み合わせが適用されてもよく、前記洗浄の方法としては、超音波処理、浸漬などの方法が１回以上適用されてもよい。
【０１２９】
前記洗浄ステップにより、種結晶の表面でシリコンと酸素とが反応して形成され得る二酸化シリコン酸化膜などが除去され得、このような過程を経た種結晶を用いてインゴットを成長させる場合、より欠陥の少ない単結晶インゴットを得ることができる。
【０１３０】
前記第１層１２１は、前記第１層用組成物で形成される第１コーティング層から生成される。前記第１層１２１は、前記第１層用組成物を前記後面１１２上にコーティングする方式などで形成され、そのコーティング方式には特に制限がない。具体的には、スピンコーティング、テープキャスティングなどの通常のコーティング方式を用いることができる。
【０１３１】
前記第１コーティング層１２１ａの厚さは、２０μｍ以下であってもよく、１〜１５μｍであってもよく、２〜１３μｍであってもよい。このような厚さに前記第１コーティング層１２１ａを形成する場合、乾燥後に後述する厚さの第１層１２１を効果的に形成することができる。
【０１３２】
前記第１コーティング層１２１ａは、乾燥、又は、乾燥と硬化の過程を経て第１フィルム層である第１層１２１として形成され得る。
【０１３３】
前記第１層は、前記第１フィルム層が炭化した第１炭素質層であり得る。
【０１３４】
前記乾燥は、１００〜３５０℃の温度で行うことができる。
【０１３５】
このように形成された第１層１２１は、その厚さが１５μｍ以下であってもよく、１〜１０μｍであってもよく、１．５〜８μｍであってもよい。このような厚さに前記第１層１２１を形成する場合、インゴットの成長過程で発生し得る熱収縮を最小化しながら、前記第１層１２１及び以降に形成される第２層１２２と共に種結晶の後面の損失を防止することができ、インゴットの反りを緩和することができる。
【０１３６】
前記第２層形成ステップは、前記第２層用組成物を適用して前記第１層上に位置する第２層が含む保護膜を形成して、保護膜を含む種結晶を設けるステップである。
【０１３７】
前記第２層形成ステップは、前記第２層用組成物を適用して前記第１層１２１上に第２コーティング層１２２ａを形成し、熱処理する過程を含んで、前記種結晶の後面１１２上に第１層１２１及び第２層１２２が位置する種結晶を設けるステップである。
【０１３８】
前記第２層１２２は、前記第２層用組成物で形成される第２コーティング層から生成される。前記第２層１２２は、前記第２層用組成物を前記第１層１２１上にコーティングする方式などで形成され、そのコーティング方式には特に制限がない。具体的には、スピンコーティング、テープキャスティングなどの通常のコーティング方式を用いることができる。
【０１３９】
前記第２コーティング層１２２ａの厚さは、５０μｍ以下であってもよく、５〜４０μｍであってもよい。このような厚さに前記第２コーティング層１２２ａを形成する場合、乾燥後に後述する厚さの第２層１２２を効果的に形成することができる。
【０１４０】
前記第２コーティング層１２２ａは、熱処理されて第２層１２２として形成され得る。
【０１４１】
前記第２コーティング層１２２ａは、乾燥、又は、乾燥と硬化の過程を経て第２フィルム層である第２層１２２として形成され得る。
【０１４２】
前記第２層は、前記第２フィルム層が炭化した第２炭素質層であり得る。
【０１４３】
前記熱処理は、１００〜３５０℃の熱処理温度で０．５〜１０時間行うことができる。前記熱処理は、前記熱処理温度まで昇温が３〜２０℃／ｍｉｎの昇温速度で行われてもよく、５〜１５℃／ｍｉｎの昇温速度で行われてもよい。このような速度で前記昇温が行われる場合、熱収縮応力の発生を最小化すると共に、効果的に前記第２コーティング層の炭化（又は黒鉛化）が進行し得る。
【０１４４】
前記熱処理は、不活性ガス雰囲気で行うことができ、例えば、アルゴンガスまたは窒素ガス雰囲気で行われてもよい。
【０１４５】
前記熱処理は、誘導加熱で行われるか、または抵抗加熱で行われてもよい。すなわち、前記熱処理は、誘導加熱焼成炉で行われてもよく、抵抗加熱焼成炉で行われてもよい。
【０１４６】
前記第２層１２２は、結晶化されていない炭素、または結晶化された炭素（例えば、黒鉛化された炭素）を含むことができる。すなわち、前記第２層１２２は、前記バインダー樹脂とフィラーの炭化物または黒鉛化物を含むことができる。
【０１４７】
このように形成された第２層１２２は、その厚さが５０μｍ以下であってもよく、５〜２５μｍであってもよい。このような厚さに前記第２層１２２を形成する場合、インゴットの成長過程で発生し得る熱収縮を最小化すると共に、種結晶の後面の損失を防止することができ、インゴットの欠陥の発生を緩和することができる。
【０１４８】
前記保護膜は、前記第２層上に追加層をさらに含むことができる。前記追加層は、１〜８個が適用されてもよい。
【０１４９】
前記保護膜１２０を含む種結晶１１０の製造方法は、前記第２層形成ステップの後に第３層形成ステップをさらに含むことができる。
【０１５０】
前記第３層形成ステップは、第３バインダー樹脂、フィラー及び第３溶媒を含む第３層用組成物を適用して前記第２層上に第３コーティング層を形成し、熱処理する過程を含んで、前記種結晶の後面上に第１層、第２層及び第３層が位置する種結晶を設けるステップであってもよい。
【０１５１】
前記第３バインダー樹脂についての具体的な説明は、前記第１バインダー樹脂についての説明と重複するので、詳細な記載を省略する。前記第１バインダー樹脂と前記第３バインダー樹脂は、互いに同一のバインダー樹脂が適用され得る。
【０１５２】
前記第３溶媒についての具体的な説明も、前記第１溶媒についての説明と重複するので、その説明を省略する。前記第１溶媒と前記第３溶媒は、互いに同一の溶媒が適用され得る。
【０１５３】
前記フィラーについての説明は、前記の第２層用組成物の説明で言及したフィラーについての説明と重複するので、その記載を省略する。前記第３層用組成物のフィラーは、前記第２層用組成物のフィラーと同一のものが適用され得る。
【０１５４】
前記フィラーを含む組成物は、前記組成物のコーティング後の熱処理時に、炭化を促進し、過度の収縮を防いでクラックが形成されることを防止する役割を果たすことができる。
【０１５５】
前記第３層用組成物は、固形分である前記第３バインダー樹脂１００重量部を基準として、前記フィラーを２０〜３００重量部含むことができ、または４０〜２００重量部含むことができる。または、前記第３層用組成物は、前記第３層用組成物全体を基準として、５〜４０重量％のフィラーを含むことができ、１０〜３０重量％のフィラーを含むことができ、または１５〜２５重量％のフィラーを含むことができる。このような含量の範囲で前記第３バインダー樹脂と前記フィラーを含む場合、前記第３層用組成物のコーティング性に優れると共に、熱処理後の熱収縮の発生やクラックの発生を最小化することができる。
【０１５６】
前記第３層用組成物は、上述した成分以外に、湿潤分散剤、消泡剤などを必要に応じてさらに含むことができるという点は、上述と同様である。
【０１５７】
前記第３層（図示せず）は、前記第３層用組成物で形成される第３コーティング層（図示せず）から生成される。前記第３層は、前記第３層用組成物を前記第２層１２２上にコーティングする方式などで形成され、そのコーティング方式には特に制限がない。具体的には、スピンコーティング、テープキャスティングなどの通常のコーティング方式を用いることができる。
【０１５８】
前記第３コーティング層の厚さは、５０μｍ以下であってもよく、５〜４０μｍであってもよい。このような厚さに前記第３コーティング層を形成する場合、乾燥後に後述する厚さの第３層を効果的に形成することができる。
【０１５９】
前記第３コーティング層は、熱処理されて第３層（図示せず）として形成され得る。
【０１６０】
前記第３コーティング層は、乾燥、又は、乾燥と硬化の過程により第３フィルム層である第３層（図示せず）として形成され得る。
【０１６１】
前記第３フィルム層は、炭化して第３炭素質層を形成することができる。
【０１６２】
前記熱処理は、１００〜３５０℃の熱処理温度で０．５〜１０時間行うことができる。前記熱処理は、前記熱処理温度まで昇温が３〜２０℃／ｍｉｎの昇温速度で行われてもよく、５〜１５℃／ｍｉｎの昇温速度で行われてもよい。このような速度で前記昇温が行われる場合、熱収縮応力の発生を最小化すると共に、効果的に前記第３コーティング層の炭化（又は黒鉛化）が進行し得る。
【０１６３】
前記熱処理は、不活性ガス雰囲気で行うことができ、例えば、アルゴンガスまたは窒素ガス雰囲気で行われてもよい。
【０１６４】
前記熱処理は、誘導加熱で行われるか、または抵抗加熱で行われてもよい。すなわち、前記熱処理は、誘導加熱焼成炉で行われてもよく、抵抗加熱焼成炉で行われてもよい。
【０１６５】
前記第３層は、結晶化されていない炭素、または結晶化された炭素（例えば、黒鉛化された炭素）を含むことができる。すなわち、前記第３層は、前記バインダー樹脂とフィラーの炭化物または黒鉛化物を含むことができる。
【０１６６】
このように形成された第３層は、その厚さが５０μｍ以下であってもよく、５〜２５μｍであってもよい。このような厚さに前記第３層を形成する場合、インゴットの成長過程で発生し得る熱収縮を最小化すると共に、種結晶の後面の損失を防止することができ、インゴットの欠陥の発生を最小化することができる。
【０１６７】
前記追加層は、前記第２層又は前記第３層と同様の方法で形成することができる。
【０１６８】
前記種結晶１１０は、前記第１層１２１の底面から前記第２層１２２の上面までの厚さを基準として、前記第１層１２１の厚さが３０％以下である保護膜を含むことができる。前記種結晶１１０は、前記第１層１２１の厚さが１〜３０％である保護膜を含むことができる。前記種結晶１１０は、前記第１層１２１の厚さが５〜２５％である保護膜を含むことができる。
【０１６９】
このように、前記第１層１２１の厚さが上述した範囲を有するように前記第１層１２１と前記第２層１２２を共に含む場合、他のディフェクトも減少するが、特に、種結晶１１０から成長したインゴットの反りの発生がより一層減少することができる。
【０１７０】
このような具現例の特徴は、第１層１２１が相対的に薄い厚さで実質的にフィラーの適用なしに形成されることで、熱収縮が効果的に減少しながらも、前記第１層１２１上に形成される第２層１２２の役割による複合的な効果であると考えられる。
【０１７１】
前記第１層１２１は、前記保護膜１２０全体の厚さを基準として、３０％以下の厚さを有するものであってもよく、１〜３０％の厚さを有するものであってもよく、５〜２４％の厚さを有するものであってもよい。
【０１７２】
このような特徴を有する第１層１２１は前記第２層１２２などと共に作用し、熱収縮などによる応力の発生をより一層減少させ、反りなどのディフェクトがより一層減少したインゴットを形成させることができる。
【０１７３】
図２及び図３はそれぞれ、単結晶インゴットを成長させる反応容器（坩堝）の構造を説明する概念図であり、図４は、図２の反応容器（坩堝）を反応チャンバに設置した後の構造を説明する概念図である。
【０１７４】
図１乃至図４を参照して、以下、インゴットの製造方法をより詳細に説明する。具現例に係るインゴットの製造方法は、反応容器２００の内部空間に原料物質３００を位置させ、前記原料物質３００の上部に、具現例の一実施例である保護膜１２０を含む種結晶１１０の製造方法によって製造された、保護膜１２０を含む種結晶１１０を位置させる配置ステップと；前記種結晶の前面１１１上に炭化珪素結晶を成長させてインゴット（図示せず）を製造する再結晶ステップと；を含んで、インゴットを含む種結晶１１０を製造する。
【０１７５】
前記反応容器本体２１０の内壁または開口部に位置する載置台２５０をさらに含むことができる。前記載置台２５０は、前記種結晶１１０の一部と直接当接して種結晶１１０を前記反応容器２００に固定する役割をする。
【０１７６】
前記配置ステップは、前記種結晶の後面１１２上に前記保護膜１２０が位置し、前記種結晶の前面１１１の下に前記原料物質３００が位置するように、前記反応容器２００内に前記種結晶１１０を配置するステップである。
【０１７７】
前記固定は、前記種結晶１１０と前記載置台２５０とが接触する部分に実質的に接着剤を適用せず、前記載置台２５０と前記種結晶１１０とが直接接するように位置させる方法が適用され得る。すなわち、このように配置された種結晶は、前記再結晶ステップにおいて前記種結晶１１０の前面の一部が前記載置台２５０の一部又は全部と直接接するように位置することができる。
【０１７８】
前記種結晶１１０を前記載置台２５０を通じて前記反応容器２００に固定されるように位置させる場合、従来の種結晶ホルダに種結晶を付着する方式で固定する場合と比較して、種結晶と載置台との間の接着層の形成がなく、インゴットの成長過程で前記接着層によって発生し得る熱応力の発生などがないので、より一層ディフェクトが減少した単結晶インゴットを製造することができる。
【０１７９】
前記載置台２５０はＬ形の載置台であり得（図２参照）、反応容器蓋２２０が前記載置台２５０上に位置することができる。
【０１８０】
前記載置台２５０は、反応容器蓋２２０と共に又は載置台２５０自体で、前記保護膜１２０を含む種結晶１１０の側面の少なくとも一部、底面の一部、そして、上面の一部を囲む形態のＣ形の載置台であり得る（図３参照）。
【０１８１】
前記反応容器２００は坩堝であってもよく、ＳｉＣの昇華温度以上の融点を有する物質で作製されてもよい。具体的には、前記反応容器２００は炭素質成分、具体的に黒鉛成分で構成され得、グラファイト坩堝であり得る。また、前記載置台２５０も、前記反応容器２００と同一または異なる炭素質成分で形成されてもよい。
【０１８２】
前記原料物質３００は、下部に炭化珪素（ＳｉＣ）原料物質であってもよく、炭化珪素粉末であってもよい。前記再結晶ステップで気化して前記種結晶１１０に単結晶インゴットを成長させることができるものであれば適用可能である。
【０１８３】
前記反応容器２００を断熱材で取り囲み、加熱手段を備える反応チャンバ（石英管など）４２０内に入れた後、再結晶ステップを行うことができる。
【０１８４】
前記加熱手段５００は、例えば、誘導加熱コイルまたは抵抗加熱手段であってもよいが、これに限定されない。
【０１８５】
前記再結晶ステップは、前記原料物質から前記種結晶の前面に結晶を成長させて炭化珪素インゴットを製造する過程である。具体的には、前記再結晶ステップは、昇華した前記原料物質を前記種結晶の前面に再結晶させて前記インゴットを成長させる方式で行うことができる。
【０１８６】
前記再結晶ステップは、単結晶インゴットの成長は、原料物質が高温でガスに昇華し、その後、減圧条件でガスが種結晶上で単結晶インゴットに成長する原理を用いたものであるので、再結晶温度及び再結晶圧力の条件下で行われる。
【０１８７】
具体的には、前記再結晶ステップは、１８００〜２５００℃の再結晶温度及び１〜２００ｔｏｒｒの再結晶圧力で行われてもよく、２１００〜２４００℃の再結晶温度及び１〜１５０ｔｏｒｒの再結晶圧力で行われてもよい。また、前記再結晶ステップは、２２００〜２３００℃の再結晶温度及び１〜１００ｔｏｒｒの再結晶圧力下で行われてもよく、２２５０〜２３００℃の再結晶温度及び１〜５０ｔｏｒｒの再結晶圧力下で行われてもよい。
【０１８８】
前記再結晶ステップにおいて、インゴットの成長のための温度条件の付与時に、前記反応容器２００に配置される種結晶１１０も共に加熱されるが、このとき、保護膜１２０が含まれていない種結晶１１０が適用される場合、種結晶の一部が昇華によって損失することがある。すなわち、種結晶１１０の前面（成長面）には、原料物質から昇華したＳｉＣガスが継続して供給されるので単結晶の成長が進行するが、加熱された種結晶の後面がそのまま露出されると、加熱の影響により一部の種結晶が昇華することがあり、このような昇華は、インゴットへの欠陥の生成につながることがある。具現例では、種結晶の後面に、上述した２層以上の構造を有する炭素質保護膜を含むので、種結晶の後面の損失による主な欠陥の形成が実質的に現れず、第１層と第２層を共に含むことで熱応力も最小化して、反りが緩和されたインゴットを製造することができる。
【０１８９】
具体的には、前記炭化珪素インゴットは、反りが５００μｍ以下であり得、４００μｍ以下であり得、または１〜２００μｍであり得る。より具体的には、４インチ以上の種結晶を適用して、２３００℃の温度及び２０ｔｏｒｒの圧力条件下で１００時間成長させるインゴットを基準として評価した炭化珪素インゴットの反りの発生が、１３０μｍ以下であり得、１〜１２０μｍであり得、または１〜１００μｍであり得る。前記反りは、インゴットの後面を基準として、成長した炭化珪素インゴットの中央及び縁部の高さをそれぞれ測定し、その差を基準として評価した値であり、このような特性は、大面積の炭化珪素インゴットを製造するにもかかわらず、非常に低い程度の反りを示すもので、具現例の製造方法によって、欠陥が少なく、反りも少ない炭化珪素インゴットを製造できることを意味する。
【０１９０】
また、前記炭化珪素インゴットは、マイクロパイプ欠陥を１個／ｃｍ２以下で含むことができる。これは、主な欠陥がほとんど現れないか、または僅かであることを意味し、優れた品質の炭化珪素インゴットを製造できることを意味する。
【０１９１】
また、具現例によれば、種結晶上に保護膜を多層に形成し、かつ各層別に物性を異ならせて構成することによって、単層に保護膜を形成する場合よりも、膜質、種結晶と保護膜との間の接着性、保護膜の厚さの観点でその特性を向上させることができる。したがって、単結晶インゴットの成長中に発生し得る応力をより効果的に抑制して、インゴットのクラック発生などの品質低下を防止することができる。
【０１９２】
また、具現例では、種結晶を種結晶ホルダに付着しない方式を適用するので、大面積の炭化珪素単結晶インゴットをより効率的に製造することができる。
【０１９３】
具体的には、前記炭化珪素単結晶インゴットは、２インチ以上、３インチ以上、４インチ以上、５インチ以上、さらに、６インチ以上の口径を有することができる。より具体的には、前記炭化珪素単結晶インゴットは、２〜１０インチ、２〜８インチ、４〜８インチ、または４〜６インチの直径を有することができる。
【０１９４】
前記炭化珪素単結晶インゴットは、９９％以上、９９．５％以上、さらに、９９．９％以上の純度を有するものであってもよい。
【０１９５】
具現例に係る保護膜１２０を含む種結晶１１０は、前面１１１及び後面１１２を有する炭化珪素種結晶１１０と；前記種結晶の後面１１２上に位置する保護膜１２０とを含み、前記保護膜１２０は、前記種結晶の後面１１２に直接接する第１層１２１と；前記第１層１２１上に位置する第２層１２２と；を含み、前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準として、前記第１層の厚さが３０％以下であってもよい。
【０１９６】
前記第２層１２２は、前記第１層よりも多い量のフィラーを含むことができる。
【０１９７】
前記第１層１２１の厚さは１５μｍ以下であってもよい。
【０１９８】
前記第１層１２１は、前記第１層全体を基準として、カーボン系フィラー又は金属系フィラーを１重量％以下含むことができ、０．１重量％以下含むことができ、または実質的にカーボン系フィラー又は金属系フィラーを含まなくてもよい。
【０１９９】
前記第１層１２１は、前記保護膜全体の厚さを基準として、３０％以下の厚さを有するものであってもよい。
【０２００】
前記種結晶の前面１１１は、Ｃ面（０００−１）であってもよい。
【０２０１】
前記種結晶１１０は、前記種結晶の前面１１１上に位置する炭化珪素インゴット（図示せず）をさらに含むことができる。
【０２０２】
前記炭化珪素インゴットは、反りが５００μｍ以下であってもよい。
【０２０３】
前記炭化珪素インゴットは、マイクロパイプ欠陥を１個／ｃｍ２以下で含むことができる。
【０２０４】
前記保護膜を含む種結晶についてのより具体的な説明は、前記の製造方法での説明と重複するので、その詳細な記載を省略する。
【０２０５】
図６は、具現例のＳｉＣインゴットを成長させる反応容器の断面図を示したものである。図６には、内部上端に種結晶ホルダ１４００が装着され、保護層１２００及び接着層１３００が形成された種結晶１１００が前記種結晶ホルダの下部に付着され、内部下端に原料収容部１６００が形成され、上部にインゴット成長部１７００が形成された反応容器１５００が例示されている。
【０２０６】
前記反応容器は坩堝であってもよく、ＳｉＣの昇華温度以上の融点を有する物質で作製されてもよい。例えば、グラファイトで作製されてもよいが、これに限定されるものではない。
【０２０７】
具現例による種結晶の付着方法によれば、前記種結晶の一面に保護層及び接着層を形成することによって、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長時に、種結晶と種結晶ホルダとの間の付着面で発生する気泡の発生を抑制させることができるので、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長中に種結晶が離脱することを防止することができる。
【０２０８】
さらに、具現例に係る種結晶の付着方法によれば、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長安定性を高めることができるので、ＳｉＣ単結晶インゴットの品質向上はもとより、多形の制御にも有利である。すなわち、４Ｈ−ＳｉＣを使用する場合、３Ｃ、６Ｈ及び１５Ｒなどの多形の成長を抑制し、４Ｈの成長安定性を高めることができる。
【０２０９】
一具現例に係る種結晶の付着方法は、（ａ）種結晶の一面に保護層を形成するステップと、（ｂ）前記保護層上に接着層を形成するステップと、（ｃ）前記種結晶を種結晶ホルダに付着するステップとを含む。
【０２１０】
（ａ）種結晶の一面に保護層を形成するステップ
【０２１１】
一具現例によれば、前記ステップ（ａ）は、（ａ−１）バインダー樹脂及びフィラーを含む保護層用組成物を製造するステップと；（ａ−２）前記保護層用組成物を種結晶の一面に塗布するステップと；（ａ−３）前記保護層用組成物を熱処理するステップと；を含む。
【０２１２】
（ａ−１）バインダー樹脂及びフィラーを含む保護層用組成物を製造するステップ
【０２１３】
前記ステップ（ａ−１）では、バインダー樹脂及びフィラーを含む保護層用組成物を製造する。
【０２１４】
前記バインダー樹脂は、例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ピッチ系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸樹脂、フラン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはこれらの混合樹脂であってもよい。
【０２１５】
前記バインダー樹脂は、残炭量（ａｃｔｕａｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｒａｔｉｏ）が高いことが好ましい。
【０２１６】
例えば、前記バインダー樹脂は、不活性雰囲気で残炭量が５％〜５０％、または１０％〜３０％であってもよい。
【０２１７】
また、前記バインダー樹脂は硬化性樹脂であることが好ましく、例えば、熱硬化性樹脂であってもよいが、これに限定されるものではない。
【０２１８】
前記フィラーは、前記保護層用組成物を熱処理するステップにおいて、炭化又は黒鉛化を促進させ、過度の収縮を防いでクラックが形成されることを防止することができる。
【０２１９】
前記フィラーは、例えば、カーボン系フィラー、金属系フィラー、またはこれらの複合フィラーであってもよい。具体的には、前記フィラーは、鱗状黒鉛、土状黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラック、炭素ナノチューブ、グラフェン、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）などの成分を含むことができる。
【０２２０】
一具現例によれば、前記保護層用組成物は、前記保護層用組成物の全重量を基準として、前記バインダー樹脂を５０重量％〜７０重量％、前記フィラーを５重量％〜３０重量％含むことができる。
【０２２１】
例えば、前記保護層用組成物の全重量を基準として、前記バインダー樹脂は、５５重量％〜７０重量％、６０重量％〜７０重量％、または６５重量％〜７０重量％であってもよい。前記範囲を満たす場合、前記保護層用組成物の塗布時の粘度の維持、厚さ安定性及び黒鉛化時の残炭量の維持に有利であるという効果がある。
【０２２２】
また、前記保護層用組成物の全重量を基準として、前記フィラーは、５重量％〜２５重量％、５重量％〜２０重量％、１０重量％〜２５重量％、または２０重量％〜３０重量％であってもよい。前記範囲を満たす場合、収縮及びクラックの発生を防止し、優れた表面の保護膜を形成するのに有利であるという効果がある。
【０２２３】
前記保護層用組成物は、コーティングの効率のために液状の組成物であることが好ましい。
【０２２４】
これによって、前記保護層用組成物は、エタノール、メタノール、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの溶媒をさらに含むことができる。具体的には、前記溶媒はエタノールであってもよいが、これに限定されるものではない。
【０２２５】
このとき、前記液状の組成物の固形分含量は、１０重量％〜９０重量％、または２０重量％〜５０重量％であってもよい。
【０２２６】
前記保護層用組成物には、その他にも湿潤分散剤、消泡剤などの添加剤をさらに含むことができる。
【０２２７】
（ａ−２）前記保護層用組成物を種結晶の一面に塗布するステップ
【０２２８】
前記ステップ（ａ−２）では、前記保護層用組成物を種結晶の一面に塗布する。
【０２２９】
具体的には、前記保護層用組成物を種結晶の上面に塗布する。
【０２３０】
前記保護層用組成物は、スピンコーティング、テーピングなどの通常のコーティング方式を用いて種結晶の上面に塗布され得る。
【０２３１】
本明細書において、種結晶の「上面」は、種結晶の両面のうち単結晶インゴットが成長しない面を意味し、種結晶の「下面」は、一般的に広く平らな形状を有する種結晶の両面のうち単結晶インゴットが成長する面を意味する。
【０２３２】
前記種結晶は、４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ、３Ｃ−ＳｉＣ、または１５Ｒ−ＳｉＣのように、成長させようとする結晶の種類に応じて、様々な結晶構造を有する種結晶を使用することができる。
【０２３３】
前記種結晶は、コーティングの前に洗浄ステップを予め経ることができる。種結晶の表面には、シリコンが酸素と反応して形成された二酸化シリコン酸化膜が形成され得るが、このような酸化膜は、後続工程で単結晶インゴットが成長するときに種結晶が離脱するか、または欠陥を発生させることがあるので、洗浄により予め除去することが好ましい。前記洗浄は、アセトン、アルコール、蒸留水、酸溶液などを用いて行われてもよく、超音波処理又は浸漬などによって行われてもよく、１回又は２回以上行われてもよい。
【０２３４】
（ａ−３）前記保護層用組成物を熱処理するステップ
【０２３５】
一具現例によれば、前記熱処理するステップ（ａ−３）は、前記保護層用組成物を乾燥及び硬化するステップを含む。また、前記熱処理するステップ（ａ−３）は、炭化（ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）または黒鉛化（ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎ）の過程をさらに含むことができる。
【０２３６】
一具現例によれば、前記乾燥は、３０℃〜３５０℃の温度範囲で行われ、前記硬化は、１００℃〜４００℃の温度範囲で行われてもよい。具体的には、前記乾燥及び硬化条件を満たすことによって、強固な保護層の形成はもとより、前記保護層上に形成される接着層の形成に有利であるという効果がある。
【０２３７】
例えば、前記乾燥は、５０℃〜３５０℃、または５０℃〜３００℃の温度範囲で１時間〜５時間行われてもよい。また、前記硬化は、１００℃〜４００℃、または１５０℃〜４００℃の温度範囲で１時間〜１０時間行われてもよい。
【０２３８】
一具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、２００℃〜２，５００℃の温度及び１ｔｏｒｒ〜１，５００ｔｏｒｒの圧力条件で行われてもよい。具体的には、前記炭化または黒鉛化条件を満たすことによって、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長安定性を高めることができるので、ＳｉＣ単結晶インゴットの品質向上はもとより、多形の制御に有利である。
【０２３９】
例えば、前記乾燥及び硬化ステップを経た保護層用組成物は、１，５００℃〜２，５００℃、２，０００℃〜２，５００℃、または２，０００〜２，２００℃の温度、及び５００ｔｏｒｒ〜１０００ｔｏｒｒ、または５００ｔｏｒｒ〜８００ｔｏｒｒの圧力条件で炭化または黒鉛化してもよい。また、前記炭化または黒鉛化は、１時間〜１０時間、２時間〜５時間、または１時間〜５時間行われてもよいが、これに限定されるものではない。
【０２４０】
一具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、０．５℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの昇温速度、及び、５００℃以上又は６００℃以上の温度条件で行われてもよい。例えば、５００℃〜１，０００℃の温度まで昇温し、前記温度を維持しながら１時間〜５時間加熱した後、０．５℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの速度で冷却することによって行われてもよい。
【０２４１】
他の具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、１℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの昇温速度、及び、１，５００℃以上又は２，０００℃以上の温度条件で行われてもよい。例えば、１，５００℃〜２，５００℃の温度又は２，０００℃〜２，５００℃の温度まで昇温し、前記温度を維持しながら１時間〜５時間加熱した後、１℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの速度で冷却することによって行われてもよい。
【０２４２】
一具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、不活性雰囲気で熱処理することを意味する。前記不活性雰囲気は、窒素雰囲気またはアルゴン雰囲気であってもよいが、これに限定されるものではない。
【０２４３】
一具現例によれば、前記保護層の厚さは、０．１μｍ〜２，０００μｍであってもよい。例えば、５μｍ〜１，８００μｍ、５０μｍ〜５００μｍ、５０μｍ〜２，０００μｍ、または２０μｍ〜１，５００μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。前記範囲よりも小さい場合、保護層の役割を十分に満たすことができず、前記範囲よりも大きい場合、クラック及び剥離（ｐｅｅｌ  ｏｆｆ）が発生することがある。
【０２４４】
（ｂ）前記保護層上に接着層を形成するステップ
【０２４５】
一具現例によれば、前記ステップ（ｂ）は、（ｂ−１）バインダー樹脂及びフィラーを含む接着層用組成物を製造するステップと；（ｂ−２）前記接着層用組成物を前記保護層上に塗布するステップと；を含む。
【０２４６】
（ｂ−１）バインダー樹脂及びフィラーを含む接着層用組成物を製造するステップ
【０２４７】
前記ステップ（ｂ−１）では、バインダー樹脂及びフィラーを含む接着層用組成物を製造する。
【０２４８】
前記バインダー樹脂は、例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ピッチ系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸樹脂、フラン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはこれらの混合樹脂であってもよい。
【０２４９】
前記バインダー樹脂は、残炭量（ａｃｔｕａｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｒａｔｉｏ）が高いことが好ましい。
【０２５０】
例えば、前記バインダー樹脂は、不活性雰囲気で残炭量が５％〜５０％、または１０％〜３０％であってもよい。
【０２５１】
また、前記バインダー樹脂は硬化性樹脂であることが好ましく、例えば、熱硬化性樹脂であってもよいが、これに限定されるものではない。
【０２５２】
前記フィラーは、例えば、カーボン系フィラー、金属系フィラー、またはこれらの複合フィラーであってもよい。具体的には、前記フィラーは、鱗状黒鉛、土状黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラック、炭素ナノチューブ、グラフェン、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）などの成分を含むことができる。
【０２５３】
一具現例によれば、前記接着層用組成物は、前記接着層用組成物の全重量を基準として、前記バインダー樹脂を７０重量％〜９０重量％、前記フィラーを２０重量％〜４０重量％含むことができる。
【０２５４】
例えば、前記接着層用組成物の全重量を基準として、前記バインダー樹脂は、７５重量％〜９０重量％、８０重量％〜９０重量％、または８０重量％〜８５重量％であってもよい。前記範囲を満たす場合、前記接着層用組成物の接着力の向上はもとより、塗布時の粘度の維持及び厚さ安定性に有利であるという効果がある。
【０２５５】
また、前記接着層用組成物の全重量を基準として、前記フィラーは、２０重量％〜３５重量％、２０重量％〜３０重量％、または２０重量％〜２５重量％であってもよい。
【０２５６】
前記範囲を満たす場合、収縮及びクラックの発生を効果的に防止することができる。
【０２５７】
前記接着層用組成物は、コーティングの効率のために液状の組成物であることが好ましい。
【０２５８】
これによって、前記接着層用組成物は、エタノール、メタノール、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの溶媒をさらに含むことができる。具体的には、前記溶媒はエタノールであってもよいが、これに限定されるものではない。
【０２５９】
このとき、前記液状の組成物の固形分含量は、１０重量％〜９０重量％、または２０重量％〜５０重量％であってもよい。
【０２６０】
前記接着層用組成物には、その他にも湿潤分散剤、消泡剤などの添加剤をさらに含むことができる。
【０２６１】
（ｂ−２）前記接着層用組成物を前記保護層上に塗布するステップ
【０２６２】
前記ステップ（ｂ−２）では、前記接着層用組成物を前記保護層上に塗布して接着層を形成することができる。
【０２６３】
前記ステップ（ｂ−２）は、スピンコーティング、テーピングなどの通常のコーティング方式を用いてもよいが、これに限定されるものではない。
【０２６４】
一具現例によれば、前記接着層の厚さは５μｍ〜２，０００μｍであってもよい。例えば、５０μｍ〜１，０００μｍ、１００μｍ〜２，０００μｍ、１００μｍ〜１，０００μｍ、または２００μｍ〜５００μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。前記範囲を満たす場合、前記種結晶と前記種結晶ホルダの熱膨張係数を近接するように制御することができる。
【０２６５】
一具現例によれば、前記ステップ（ｂ）の後、前記ステップ（ｃ）の前に、前記種結晶ホルダの下面をパターニングするステップをさらに含むことができる。例えば、研削グラインダを用いてパターニングしてもよいが、これに限定されるものではない。
【０２６６】
具現例において、種結晶ホルダの下面は、前記種結晶ホルダと接着層とが付着される面を意味する。具体的には、前記種結晶ホルダの下面をパターニングすることによって、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長時に、接着層と種結晶ホルダとの間の付着面で発生する気泡の発生を抑制することができるので、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長中に種結晶が離脱することを防止することができる。
【０２６７】
一具現例によれば、前記パターニングされた種結晶ホルダの表面粗さ（Ｒａ）は、０．５ｍｍ〜３ｍｍであってもよく、好ましくは１．５ｍｍ〜２ｍｍであってもよい。
【０２６８】
（ｃ）前記種結晶を種結晶ホルダに付着するステップ
【０２６９】
前記ステップ（ｃ）では、前記保護層及び接着層が形成された種結晶を種結晶ホルダに付着する。具体的には、種結晶の上面に保護層及び接着層が順に形成されており、前記種結晶の接着層と種結晶ホルダの下面とを付着する。
【０２７０】
一具現例によれば、前記ステップ（ｃ）の後に、炭化または黒鉛化するステップをさらに含むことができ、前記過程を通じて、接着層、又は、接着層と保護層を、炭化または黒鉛化させることができる。
【０２７１】
一具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、２００℃〜２，５００℃の温度及び１ｔｏｒｒ〜１，５００ｔｏｒｒの圧力条件で行われてもよい。具体的には、前記炭化または黒鉛化条件を満たすことによって、ＳｉＣ単結晶インゴットの成長安定性を高めることができるので、ＳｉＣ単結晶インゴットの品質向上はもとより、多形の制御に有利である。
【０２７２】
例えば、前記炭化または黒鉛化は、１，５００℃〜２，５００℃、２，０００℃〜２，５００℃、または２，０００〜２，２００℃の温度、及び５００ｔｏｒｒ〜１０００ｔｏｒｒ、または５００ｔｏｒｒ〜８００ｔｏｒｒの圧力条件で行われてもよい。また、前記炭化または黒鉛化は、１時間〜１０時間、２時間〜５時間、または１時間〜５時間行われてもよいが、これに限定されるものではない。
【０２７３】
一具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、０．５℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの昇温速度、及び、５００℃以上又は６００℃以上の温度条件で行われてもよい。例えば、５００℃〜１，０００℃の温度まで昇温し、前記温度を維持しながら１時間〜５時間加熱した後、０．５℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの速度で冷却することによって行われてもよい。
【０２７４】
他の具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、１℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの昇温速度、及び、１，５００℃以上又は２，０００℃以上の温度条件で行われてもよい。例えば、１，５００℃〜２，５００℃の温度または２，０００℃〜２，５００℃の温度まで昇温し、前記温度を維持しながら１時間〜５時間加熱した後、１℃／ｍｉｎ〜５℃／ｍｉｎの速度で冷却することによって行われてもよい。
【０２７５】
一具現例によれば、前記炭化または黒鉛化は、不活性雰囲気で熱処理することを意味する。前記不活性雰囲気は、窒素雰囲気またはアルゴン雰囲気であってもよいが、これに限定されるものではない。
【０２７６】
一具現例によれば、前記炭化または黒鉛化した保護層の密度は、前記炭化または黒鉛化した接着層の密度よりも高くてもよい。具体的には、前記炭化または黒鉛化した保護層の密度が、前記炭化または黒鉛化した接着層の密度よりも高いことによって、前記保護層及び接着層の安定性を向上させることができる。例えば、前記炭化または黒鉛化した保護層の密度は、１．０ｇ／ｃｍ３〜２．０ｇ／ｃｍ３、または１．５ｇ／ｃｍ３〜２．０ｇ／ｃｍ３であってもよく、前記炭化または黒鉛化した接着層の密度は、０．５ｇ／ｃｍ３〜１．５ｇ／ｃｍ３、または１．０ｇ／ｃｍ３〜１．５ｇ／ｃｍ３であってもよい。
【０２７７】
以下、具現例をより具体的に例を挙げて説明する。下記の説明は、具現例の理解を助けるための例示に過ぎず、具現例の範囲がこれに限定されるものではない。
【０２７８】
＜製造例１＞
【０２７９】
実施例１：具現例の保護膜を含む種結晶の製造
【０２８０】
１）第１層用組成物及び第２層用組成物の製造
【０２８１】
バインダー樹脂（フェノール樹脂、ＫＣ−５５３６、江南化成、以下、同様）を溶媒（エタノール、ＯＣＩ社製、以下、同様）で希釈し、固形分濃度が約１０重量％である第１層用組成物を製造した。
【０２８２】
バインダー樹脂を溶媒で希釈して固形分濃度を約１０重量％に調節した後、前記バインダー樹脂１００重量部に対し約９０重量部のフィラー（鱗状黒鉛、純度８０〜９９％、Ｄ５０２．５μｍ、以下、同様。）を混合し、湿潤分散剤、消泡剤などの添加剤を５重量部以内にさらに混合及び分散して第２層用組成物を得た。
【０２８３】
２）第１層の形成
【０２８４】
４ｉｎｃｈの大きさの炭化珪素種結晶（結晶構造４Ｈ−ＳｉＣ）の後面（成長面の反対面）に前記第１層用組成物をスピンコーティングして、５μｍの厚さの第１コーティング層を得た。前記第１コーティング層を有する種結晶をオーブンに入れ、１０℃／ｍｉｎの速度で昇温して３００℃に到達した後、１時間熱処理し、１０℃／ｍｉｎの速度で冷却して、第１層が後面に形成された種結晶を得た。
【０２８５】
３）第２層の形成
【０２８６】
前記第１層が後面に形成された種結晶の第１層上に前記第２層用組成物をスピンコーティングして、１２μｍの厚さの第２コーティング層を得た。前記第２コーティング層を含む種結晶をオーブンに入れ、１℃／ｍｉｎの速度で昇温して６００℃に到達した後、２時間熱処理して第２コーティング層を炭化させて第２層を形成した。その後、１℃／ｍｉｎの速度で冷却して、第１層及び第２層が後面上に順次形成された種結晶を得た。
【０２８７】
４）追加の炭素層の形成
【０２８８】
前記第２層用組成物を、前記の２）で製造した第１層及び第２層を後面上に順次含む種結晶の第２層上にスピンコーティングした後、熱処理する手順を繰り返し、追加の１層の炭素層をさらに形成して、種結晶の後面上に第１層、第２層及び追加の炭素層が順次形成された実施例１のコーティング種結晶を製造した。
【０２８９】
実施例１のコーティング種結晶は、コーティング層の総厚さが２３μｍである。
【０２９０】
比較例１：具現例の保護膜を含まない種結晶の製造
【０２９１】
第２層用組成物を炭化珪素種結晶の後面上にスピンコーティングして第２コーティング層を得た。前記第２コーティング層を含む種結晶をオーブンに入れ、１℃／ｍｉｎの速度で昇温して６００℃に到達した後、２時間熱処理して第２コーティング層を炭化させて第２層を形成した。
【０２９２】
この過程を２回さらに繰り返し、炭化珪素種結晶の後面上に第２層が３段に形成されて３０μｍの厚さの炭化層を有する比較例１の種結晶を得た。
【０２９３】
炭化珪素インゴットの製造例
【０２９４】
図２に簡単に構造を提示したように、上部内壁に載置台２５０を備えたグラファイト坩堝２００を準備した。
【０２９５】
前記坩堝本体２１０内の下部に原料物質３００としてＳｉＣ粉末（純度９９．９９％以上、Ｄ５０１００μｍ）を装入し、前記坩堝本体２１０の上部に載置台２５０及び先に製造例１で製造した後面に保護膜１２０を有する種結晶１１０をそれぞれ載置した。
【０２９６】
このとき、種結晶１１０は、載置台２５０と別途の接着剤による接着なしに載置台に種結晶を位置させる方式で載置された。このとき、種結晶の後面（保護膜が備えられた面）が坩堝の上部に向かうようにし、種結晶の成長面（保護膜が備えられていない面）が坩堝の下部に向かうようにした。
【０２９７】
前記種結晶１１０及び載置台２５０が設置された坩堝本体２１０を坩堝蓋２２０で覆い、断熱材４００で取り囲んだ後、加熱手段５００である加熱コイルが備えられた反応チャンバ４２０内に入れた（図４参照）。坩堝２００内を真空状態にした後、アルゴンガスを徐々に注入して前記坩堝２００内が大気圧に到達するようにし、再び前記坩堝２００内を徐々に減圧させた。これと共に、坩堝２００内の温度を２３００℃まで昇温させた。
【０２９８】
２３００℃の温度及び２０ｔｏｒｒの圧力条件下で１００時間の間、種結晶における保護膜が備えられていない面にＳｉＣ単結晶インゴットを成長させた。
【０２９９】
成長させたインゴットは、図５にその写真を示した。
【０３００】
試験例１：単結晶インゴットの特性評価
【０３０１】
前記の実施例１及び比較例１の方法で製造したインゴットの物性の中で、コーティング層の厚さ、表面剥離の程度、反りの程度を評価して、下記の表１に示す。
【０３０２】
１）表面剥離（Ｐｅｅｌ  ｏｆｆ）の程度は、コーティング層が浮き上がっている部分の領域を全面積と比較して、その割合を基準として評価した結果を示した。
【０３０３】
２）ＭＰＤは、モルテン（ｍｏｌｔｅｎ）ＫＯＨを用いて光学顕微鏡を用いて評価した。
【０３０４】
３）反りは、熱処理が終わった後にサンプルを定盤上に置き、高さゲージ（Ｈｅｉｇｈｔ  Ｇａｕｇｅ）に置いてインゴットの後面を基準としてインゴットの中心と縁部の高さを測定して、その偏差を確認した。
【０３０５】
【表１】
2020066571.tif 000003
【０３０６】
＊ＭＰＤは、マイクロパイプ欠陥を意味する。
【０３０７】
＊＊第２層が、同じ組成を適用し、数回のコーティング及び熱処理で形成された場合、各回に形成された厚さを"＋"で区分して表示する。
【０３０８】
＊＊＊前記第１層の底面から前記第２層の上面までの厚さを基準とした厚さの比率。
【０３０９】
前記表１を参照すると、実施例１によるインゴットは、反りの程度が著しく減少したことが確認できた。これは、上述したように、具現例の第１層と第２層が共に含まれた保護膜を適用する場合、保護膜の熱収縮を最小化し、同時に、欠陥の発生が著しく減少した単結晶インゴットを製造できるということを確認した。
【０３１０】
＜製造例２＞
【０３１１】
実施例
【０３１２】
下記の実施例及び比較例で使用した成分は、次の通りである：
【０３１３】
−液状フェノール樹脂：フェノール樹脂／メチルアルコール／水＝５８〜６２：３６〜４１：０〜４（重量比）、Ｎｅｏｌｉｔｅ  ＫＣ−４７０３、江南化成（株）
【０３１４】
−鱗状黒鉛：平均粒度（Ｄ５０）２．５μｍ
【０３１５】
−炭化珪素種結晶：直径４〜６インチ、厚さ５００μｍ〜１２００μｍ、結晶構造４Ｈ単結晶基板。
【０３１６】
−種結晶ホルダ：直径７インチ以上、厚さ５ｍｍ〜１０ｍｍ
【０３１７】
保護層及び接着層が備えられた種結晶の製造
【０３１８】
液状フェノール樹脂にフィラーとして鱗状黒鉛を７：３の重量比で混合し、前記混合物１００重量部に対し湿潤分散剤、消泡剤などの添加剤を３重量部以内にさらに混合し、分散させて保護層用組成物を得た。前記保護層用組成物を炭化珪素種結晶の一面上にスピンコーティングして０．５ｍｍの厚さのコーティング膜を得た。前記コーティングされた種結晶を加熱器に入れ、１℃／ｍｉｎの速度で昇温して６００℃に到達した後、２時間熱処理して炭化または黒鉛化させた。その後、１℃／ｍｉｎの速度で冷却して、一面に保護層を備えた種結晶を得た。
【０３１９】
液状フェノール樹脂にフィラーとして鱗状黒鉛を８：２の重量比で混合し、前記混合物１００重量部に対し湿潤分散剤、消泡剤などの添加剤を３重量部以内にさらに混合し、分散させて接着層用組成物を得た。前記接着層用組成物を前記種結晶の保護層上にスピンコーティングして、０．５ｍｍの厚さの接着層を得た。
【０３２０】
種結晶と種結晶ホルダとの付着
【０３２１】
種結晶ホルダの下面を研削グラインダを用いてパターニングした後、前記で製造した種結晶の接着層と種結晶ホルダの下面とを付着した。前記付着された種結晶ホルダ及び種結晶を加熱器に入れ、１℃／ｍｉｎの速度で昇温して６００℃に到達した後、２時間熱処理して炭化または黒鉛化させた。その後、１℃／ｍｉｎの速度で冷却した。
【０３２２】
単結晶インゴットの成長
【０３２３】
グラファイト坩堝の内部上端に、前記種結晶が付着された種結晶ホルダを装着した後、ＳｉＣ粉末を坩堝の下部に装入した。前記坩堝を断熱部材で取り囲み、加熱コイルが備えられた反応チャンバ内に入れた。坩堝内を真空状態にした後、アルゴンガスを徐々に注入した。これと共に、坩堝内の温度を２４００℃まで昇温させ、７００ｔｏｒｒに昇圧させた。その後、圧力を次第に下げて３０ｔｏｒｒに到達させた後、前記の条件で５０時間の間、ＳｉＣ単結晶インゴットを種結晶に成長させて、ＳｉＣ単結晶インゴットを製造した。
【０３２４】
比較例
【０３２５】
前記種結晶に保護層を形成していないこと以外は、前記実施例と同様に実施してＳｉＣ単結晶インゴットを製造した。
【０３２６】
［評価例１：インゴットの表面イメージの評価］
【０３２７】
前記実施例及び比較例で製造されたＳｉＣ単結晶インゴットに対して、光学顕微鏡を用いて、目視で表面イメージを評価した。
【０３２８】
図７は、実施例のＳｉＣインゴットの表面イメージを示したものであり、図１０は、比較例のＳｉＣインゴットの表面イメージを示したものである。
【０３２９】
前記図７に示されたように、実施例によって製造されたＳｉＣインゴットは、種結晶が種結晶ホルダに強く付着しているので、種結晶が離脱しないことによって、インゴットが安定的に成長して表面から不純物や異物が発見されなかった。反面、図１０に示されたように、比較例のＳｉＣインゴットは、種結晶と種結晶ホルダとの付着力が弱いため、インゴットが安定的に成長できず、表面から、特にインゴットの中央部分の表面から不純物や異物が発見された。
【０３３０】
［評価例２：ＵＶイメージの評価］
【０３３１】
前記実施例及び比較例で製造されたＳｉＣインゴットに対して、ＵＶランプ照射を用いた目視検査を通じて、ＵＶイメージを評価した。
【０３３２】
図８は、実施例のＳｉＣインゴットのＵＶイメージを示したものであり、図１１は、比較例のＳｉＣインゴットのＵＶイメージを示したものである。ＵＶイメージを通じて多形の制御を確認することができる。具体的には、前記図８に示されたように、実施例によって製造されたＳｉＣインゴットは、目的とする４Ｈが均一に形成された反面、図１１に示されたように、比較例によって製造されたＳｉＣインゴットは、左側側面（点線の円で表示）に多結晶が形成されたことがわかる。
【０３３３】
［評価例３：種結晶の表面イメージの評価］
【０３３４】
前記実施例及び比較例においてＳｉＣインゴットの成長が完了した後の種結晶に対して、光学顕微鏡を用いて、目視で表面イメージを評価した。
【０３３５】
図９は、実施例のＳｉＣインゴットの成長が完了した後の種結晶の表面イメージを示したものであり、図１２は、比較例のＳｉＣインゴットの成長が完了した後の種結晶の表面イメージを示したものである。
【０３３６】
前記図９に示されたように、実施例によって製造されたＳｉＣインゴットを成長させた種結晶は、表面から欠陥などが発見されなかった。すなわち、ＳｉＣインゴットの成長時に、種結晶と種結晶ホルダとが強く付着しているので、種結晶が離脱しないことによって、インゴットが安定的に成長できたことがわかる。反面、図１２に示されたように、比較例のＳｉＣインゴットを成長させた種結晶は、表面から異物などの欠陥（点線の円で表示）が発見された。すなわち、ＳｉＣインゴットの成長時に、種結晶と種結晶ホルダとの付着力が弱いため、インゴットが安定的に成長できなかったことがわかる。
【０３３７】
以上、具現例の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している具現例の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【０３３８】
１１０    種結晶
１１１    種結晶の前面
１１２    種結晶の後面
１２０    保護膜
１２１ａ    第１コーティング層
１２１    第１層
１２２ａ    第２コーティング層
１２２    第２層
２００    反応容器
２１０    反応容器本体
２２０    反応容器蓋
２５０    載置台
３００    原料物質
４００    断熱材
４２０    反応チャンバ、石英管
５００    加熱手段
１１００    種結晶
１２００    保護層
１３００    接着層
１４００    種結晶ホルダ
１５００    反応容器
１６００    原料収容部
１７００    インゴット成長部
【図１】
2020066571.tif 000004
【図２】
2020066571.tif 000005
【図３】
2020066571.tif 000006
【図４】
2020066571.tif 000007
【図５】
2020066571.tif 000008
【図６】
2020066571.tif 000009
【図７】
2020066571.tif 000010
【図８】
2020066571.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2020066571.tif 000015
【外国語明細書】
2020066571000001.pdf