(57)【要約】  【課題】  成長した結晶の品質を向上させること。  【解決手段】  本発明の結晶の製造方法は、種結晶３、溶液６、坩堝５および加熱装置１１を準備する準備工程と、種結晶３の下面に結晶２を成長させる結晶第１成長工程と、結晶２を成長させた後、坩堝５の一部分の温度が坩堝５の他の部分の温度よりも大きくなるように坩堝５の一部分を加熱装置１１で加熱することによって、溶液６内の温度勾配を大きくして溶液６内に粒状結晶７を形成する粒状結晶形成工程と、成長した結晶２の下面に粒状結晶７を付着させるとともにさらに結晶２を成長させて、結晶２内に位置した粒状結晶７の一部が結晶２の下面から突出するように結晶２を成長させる結晶第２成長工程と、粒状結晶７の一部が下面から突出した結晶２を溶液６から引き離す引き離し工程とを備える。これによって、成長した結晶２の品質を向上させることができる。【選択図】  図１
2015101532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素の種結晶、炭素および珪素を含む溶液、該溶液を保持する坩堝、および該坩堝を収容して前記坩堝を加熱する加熱装置を準備する準備工程と、
前記種結晶の下面を前記溶液に接触させる接触工程と、
前記坩堝を前記加熱装置で加熱するとともに前記種結晶を引き上げることによって、前記種結晶の下面に炭化珪素の結晶を成長させる結晶第１成長工程と、
前記炭化珪素の結晶を成長させた後、前記坩堝の一部分の温度が前記坩堝の他の部分の温度よりも大きくなるように前記坩堝の一部分を前記加熱装置で加熱することによって、前記溶液内の温度勾配を大きくして前記溶液内に粒状結晶を形成する粒状結晶形成工程と、成長した前記炭化珪素の結晶の下面に前記粒状結晶を付着させるとともにさらに前記炭化珪素の結晶を成長させて、前記炭化珪素の結晶内に位置した前記粒状結晶の一部が前記炭化珪素の結晶の下面から突出するように前記炭化珪素の結晶を成長させる結晶第２成長工程と、
前記粒状結晶の一部が下面から突出した前記炭化珪素の結晶を前記溶液から引き離す引き離し工程とを備える結晶の製造方法。
【請求項２】
前記粒状結晶形成工程において、前記坩堝の側部の下方の温度が前記坩堝の他の部分の温度よりも高くなるように前記坩堝を加熱する、請求項１に記載の結晶の製造方法。
【請求項３】
前記結晶第２成長工程において、前記坩堝を回転させるとともに、前記炭化珪素の結晶を前記坩堝の回転速度よりも小さい速度で前記坩堝の回転と反対方向に回転させることによって、前記溶液を前記坩堝の壁部に沿って上昇して前記溶液の液面中央部から下降するように流す、請求項１または２に記載の結晶の製造方法。
【請求項４】
前記溶液の液面のうち、前記炭化珪素の結晶が前記溶液に接触している接触面積が残りの面積よりも大きい、請求項３に記載の結晶の製造方法。
【請求項５】
前記結晶第２成長工程において、前記炭化珪素の結晶を前記溶液の液面中央部で溶液に接触させるとともに、前記炭化珪素の結晶のみを回転させることによって、前記溶液を前記溶液の液面中央部から上昇するように流す、請求項１または２に記載の結晶の製造方法。
【請求項６】
前記結晶第２成長工程において、前記炭化珪素の結晶の下面から突出した前記粒状結晶の一部が前記炭化珪素の結晶の下面の半分以上の領域を占めるように、前記粒状結晶を付着させるとともに前記炭化珪素を成長させる請求項５に記載の結晶の製造方法。
【請求項７】
前記粒状結晶形成工程において、前記溶液内に前記粒状結晶の形成を促進する促進材を入れる、請求項１〜６のいずれかに記載の結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素の結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、トランジスタ等のデバイスを形成する基板材料として、炭素と珪素との化合物である炭化珪素（Silicon Carbide：ＳｉＣ）が注目されている。炭化珪素は、バンドギャ
ップがシリコンに比べて広く、絶縁破壊に至る電界強度が大きいこと等を理由に注目されている。炭化珪素の結晶は、炭素および珪素を含む溶液を用いて溶液成長法で製造される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００―２６４７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された発明では、成長した結晶を溶液から引き離す際に、溶液が結晶の下面に付着する。そして、付着した溶液が冷めて固化するときに溶液の固化に伴って生じる収縮によって、平面方向に成長した結晶に対して圧縮応力が加わり、成長した結晶の表面に亀裂または転位等が発生するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法は、炭化珪素の種結晶、炭素および珪素を含む溶液、該溶液を保持する坩堝、および該坩堝を収容して前記坩堝を加熱する加熱装置を準備する準備工程と、前記種結晶の下面を前記溶液に接触させる接触工程と、前記坩堝を前記加熱装置で加熱するとともに前記種結晶を引き上げることによって、前記種結晶の下面に炭化珪素の結晶を成長させる結晶第１成長工程と、前記炭化珪素の結晶を成長させた後、前記坩堝の一部分の温度が前記坩堝の他の部分の温度よりも大きくなるように前記坩堝の一部分を前記加熱装置で加熱することによって、前記溶液内の温度勾配を大きくして前記溶液内に粒状結晶を形成する粒状結晶形成工程と、成長した前記炭化珪素の結晶の下面に前記粒状結晶を付着させるとともにさらに前記炭化珪素の結晶を成長させて、前記炭化珪素の結晶内に位置した前記粒状結晶の一部が前記炭化珪素の結晶の下面から突出するように前記炭化珪素の結晶を成長させる結晶第２成長工程と、前記粒状結晶の一部が下面から突出した前記炭化珪素の結晶を前記溶液から引き離す引き離し工程とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法によれば、成長した結晶の下面から粒状結晶の一部を突出させていることから、成長した炭化珪素の結晶を溶液から引き離す際に、成長した炭化珪素の結晶の下面に直接付着する溶液の量を低減することができる。したがって、付着した溶液の固化時に、成長した炭化珪素の結晶に加わる圧縮応力が低減するので、成長した炭化珪素の結晶の下面における亀裂または転位等を発生させることを抑えることができる。よって、成長した結晶の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法に使用する結晶製造装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法で製造した結晶の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法で製造した結晶の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜結晶製造装置＞
以下に、本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法に使用する結晶製造装置の一例について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、本例の結晶製造装置の概略を示している。図２および図３は、本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法で製造した結晶の一例を示す断面図であり、結晶と粒状結晶との関係を例示している。なお、本発明は本実施形態に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において種々の変更、改良等が可能である。
【０００９】
結晶製造装置１は、半導体部品等に使用される炭化珪素の結晶を製造する装置であり、種結晶３の下面に結晶２を成長させて、結晶を製造する。結晶製造装置１は、図１に示すように、主に保持部材４および坩堝５を含んでいる。この保持部材４には種結晶３が固定されて保持され、坩堝５内には溶液６が溜められる。結晶製造装置１は、種結晶３の下面を溶液６に接触させて、種結晶３の下面に結晶２を成長させる。
【００１０】
結晶２は、製造された後に加工されてウェハーになり、半導体部品製造プロセスを経て半導体部品の一部となる。結晶２は、種結晶３の下面に成長した炭化珪素の結晶の塊であり、例えば円状または多角形状の断面形状を有する柱状に形成されている。結晶２は、炭化珪素の単結晶から成る。結晶２の下面には、図２および図３に示したように、種結晶３の下面から突出するように、粒状結晶７が配される。なお、結晶２の下面の面積は、例えば４８０ｍｍ２以上１８０００ｍｍ２以下に設定されている。また、結晶２の下面の面積は、例えばノギス等を使用して測定することができる。
【００１１】
粒状結晶７は、前記の通り、一部が結晶２の下面から突出するように結晶２内に配されて、結晶２の下端に付着する溶液６の量を低減するものである。粒状結晶７は、例えば図２に示すように、結晶２の下面全体に分布するように複数配される。また、粒状結晶７は、図３に示すように、結晶２の下面の縁部に配されてもよい。粒状結晶７は、炭化珪素の単結晶または多結晶から成る。
【００１２】
種結晶３は、結晶製造装置１で成長させる結晶２の種となる。種結晶３は、例えば円状または多角形状の平面形状を有する平板状である。種結晶３は、結晶２と同じ材料からなる結晶である。すなわち、本実施形態では、炭化珪素の結晶２を製造するため、炭化珪素の結晶からなる種結晶３を用いる。また、本実施形態では、種結晶３は単結晶からなる。
【００１３】
種結晶３は、保持部材４の下面に固定されている。種結晶３は、例えば炭素を含んだ接着材（図示せず）によって、保持部材４に固定されている。また、種結晶３は、保持部材４によって、上下方向に移動可能となっている。
【００１４】
保持部材４は、種結晶３を保持して、溶液６に対して種結晶３の搬入出を行なう。具体
的に、保持部材４は、種結晶３を溶液６に接触させたり、溶液６から結晶２を遠ざけたりする機能を有する。保持部材４は、図１に示すように、移動装置８の移動機構（図示せず）に固定されている。移動装置８は、移動装置８に固定されている保持部材４を例えばモータを利用して上下方向に移動させる移動機構を有している。その結果、移動装置８によって、保持部材４は上下方向に移動する。その結果、種結晶３は保持部材４の移動に伴って上下方向に移動する。
【００１５】
保持部材４は、例えば柱状に形成されている。保持部材４は、例えば炭素の多結晶体または炭素を焼成した焼成体等からなる。保持部材４は、上下方向に伸びた軸の周囲に回転可能な状態で移動装置８に固定されていてもよい。
【００１６】
溶液６は、坩堝５の内部に溜められて（保持されて）おり、結晶２の原料を種結晶３に供給して結晶２を成長させるものである。溶液６は、結晶２と同じ材料を含む。すなわち、結晶２は炭化珪素の結晶であるから、溶液６は炭素と珪素とを含む。本実施形態では、溶液６は、炭素（溶質）を珪素の液体（溶媒）に溶かして溶液６としている。なお、溶液６は、炭素の溶解度を向上させるために、例えばクロム等の金属材料を含んでいてもよい。
【００１７】
坩堝５は、溶液６を貯留するものである。また、坩堝５は、結晶２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。坩堝５は、例えば黒鉛で形成されている。本実施形態では、坩堝５は、坩堝５の中で結晶２の原料のうち珪素を融解させて溶媒とし、珪素の溶媒に坩堝５の一部（炭素）が溶解することで、炭素と珪素とを含む溶液６となっている。坩堝５は、溶液６を貯留するために、例えば上面に開口を有する凹状に形成されている。
【００１８】
本実施形態では、炭化珪素の結晶２を成長させる方法として溶液成長法を用いている。溶液成長法では、溶液６を、種結晶３の下面において局所的に準安定状態（熱力学的に非平衡状態であるが、その状態で一時的に安定している状態）にすることによって、種結晶３の下面に結晶２として析出させている。すなわち、溶液６では、珪素（溶媒）に炭素（溶質）を溶解させており、炭素の溶解度は、溶媒の温度が高くなるほど大きくなる。ここで、加熱して高温になった溶液６が種結晶３への接触で冷えると、溶解した炭素が過飽和状態となって、溶液６が局所的に準安定状態となる。そして、溶液６が安定状態（熱力学的に平衡状態）に移行しようとして、種結晶３の下面に炭化珪素の結晶２として析出する。その結果、種結晶３の下面に結晶２が成長していく。
【００１９】
坩堝５は、坩堝容器９の内部に配されている。坩堝容器９は、坩堝５を保持する機能を担っている。この坩堝容器９と坩堝５との間には、保温材１０が配されている。この保温材１０は、坩堝５の周囲を囲んでいる。保温材１０は、坩堝５からの放熱を抑制し、坩堝５の温度を安定して保つ。坩堝５は、回転可能な状態で坩堝容器９の内部に配されていてもよい。
【００２０】
坩堝５は、加熱装置１１によって、熱が加えられる。本実施形態の加熱装置１１は、コイル１２および交流電源１３を含んでおり、例えば電磁波を利用した電磁加熱方式によって坩堝５の加熱を行なう。なお、加熱装置１１は、例えば、カーボン等の発熱抵抗体で生じた熱を伝熱する方式等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装置を採用する場合は、（坩堝５と保温材１０との間に）発熱抵抗体が配されることになる。
【００２１】
コイル１２は、導体によって形成され、坩堝５の周囲を囲んでいる。コイル１２は、坩堝５を円筒状に囲むように、坩堝５の周囲に配されている。すなわち、コイル１２を有する加熱装置１１は、コイル１２による円筒状の加熱領域を有している。交流電源１３は、
コイル１２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５内の設定温度までの加熱時間を短縮することができる。
【００２２】
本実施形態では、交流電源１３および移動装置８が制御装置１４に接続されて制御されている。つまり、結晶製造装置１は、制御装置１４によって、溶液６の加熱および温度制御と、種結晶３の搬入出とが連動して制御されている。制御装置１４は、中央演算処理装置およびメモリ等の記憶装置を含んでおり、例えば公知のコンピュータから成る。
【００２３】
＜結晶の製造方法＞
本発明の実施形態に係る結晶の製造方法について、図４から図７を参照しつつ説明する。結晶の製造方法は、準備工程、接触工程、結晶第１成長工程、粒状結晶形成工程、結晶第２成長工程および引き離し工程を有する。なお、本発明は本実施形態に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において種々の変更、改良等が可能である。
【００２４】
図４は、本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図であり、種結晶３を溶液６に接触させた様子を示している。図５は、本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図であり、種結晶３の下面に結晶２が成長している様子を示している。図６は、本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図であり、結晶２の下面から粒状結晶７が突出するように結晶２を成長させる様子を示している。図７は、本発明の一実施形態に係る結晶の製造方法の一工程を説明する断面図であり、結晶２を溶液６から引き離している様子を示している。
【００２５】
（準備工程）
種結晶３を準備する。種結晶３としては、例えば昇華法等によって製造された炭化珪素の結晶の塊を平板状に加工したものを用いる。なお、平板状への加工は、例えば機械加工によって炭化珪素の塊を切断することによって行なう。
【００２６】
保持部材４を準備し、保持部材４の下面に種結晶３を固定する。具体的には、保持部材４を準備した後、保持部材４の下面に炭素を含有する接着材を塗布する。次いで、接着材を挟んで保持部材４の下面上に種結晶３を配して、保持部材４の下面に種結晶３を固定することができる。なお、本実施形態では、種結晶３を保持部材４に固定した後、保持部材４の上端を移動装置８に固定する。移動装置８への固定は、上述した通り、保持部材４の中心部分を含んで上下方向に伸びた軸の周囲を回転可能となるように行なわれる。
【００２７】
坩堝５と、坩堝５内に溜まった、炭素および珪素を含む溶液６とを準備する。具体的には、まず、坩堝５を準備する。次いで、坩堝５内に、珪素の原料となる珪素粒子を入れて、坩堝５を珪素の融点（１４２０℃）以上に加熱する。このとき、融解して液化した珪素（溶媒）内に坩堝５を形成している炭素（溶質）が溶解する。その結果、坩堝５内に炭素および珪素を含む溶液６を準備することができる。なお、溶液６に含まれる炭素は、予め原料として炭素粒子を加えることによって、珪素を融解させると同時に炭素を溶解させてもよい。
【００２８】
加熱装置１１を準備して、坩堝５を加熱装置１１内に収容する。本実施形態では、坩堝５は、加熱装置１１のコイル１２に囲われた坩堝容器９内に保温材１０を介して配されることで、加熱装置１１内に収容される。なお、溶液６の準備は、坩堝５を加熱装置１１に収容して、加熱装置１１によって坩堝５を加熱することで行なってもよい。また、予め、坩堝５を結晶製造装置１の外で加熱して溶液６を形成した後に、坩堝５を加熱装置１１内に配してもよい。また、溶液６を坩堝５以外の他の容器等で形成した後、加熱装置１１内に設置された坩堝５に溶液６を注ぎ込んでもよい。
【００２９】
（接触工程）
種結晶３の下面を溶液６に接触させる。種結晶３は、図４に示すように、保持部材４を下方に移動させることで溶液６に接触させる。なお、本実施形態では、種結晶３を下方向へ移動させることで種結晶３を溶液６に接触させているが、坩堝５を上方向へ移動させることで種結晶３を溶液６に接触させてもよい。
【００３０】
種結晶３は、下面の少なくとも一部が溶液６の液面に接触していればよい。また、種結晶３の下面全体が溶液６に接触するようにしてもよいし、種結晶３の側面または上面が浸かるように溶液６に接触させてもよい。種結晶３の側面または上面が浸かるように溶液６に入れた場合には、種結晶３の下面全体を確実に溶液６に接触させることができ、生産性を向上させることができる。
【００３１】
（結晶第１成長工程）
接触工程で溶液６に接触させた種結晶３の下面に、溶液６から結晶２を成長させる。結晶２の成長は、上記の接触工程にて、種結晶３の下面を溶液６に接触させたときから始まる。すなわち、種結晶３の下面を溶液６に接触させることによって、種結晶３の下面と種結晶３の下面付近の溶液６との間に温度差ができる。そして、その温度差によって、溶液６中に溶解している炭素が過飽和状態になり、溶液６中の炭素および珪素が結晶２として種結晶３の下面に析出し始める。
【００３２】
図５に示すように、種結晶３を引き上げることによって、結晶２を柱状に成長させることができる。すなわち、結晶２の平面方向および下方への成長速度を調整しながら種結晶３を上方向に少しずつ引き上げることによって、一定の幅または径を保った状態で結晶２を成長させることができる。なお、種結晶３の引き上げの速度は、例えば５０μｍ／ｈ以上５００μｍ／ｈ以下に設定することができる。
【００３３】
溶液６の温度は、例えば１４００℃以上２１００℃以下となるように設定されている。溶液６の温度が変動する場合には、溶液６の温度として、例えば一定時間において複数回測定した温度を平均した温度を用いることができる。溶液６の温度を測定する方法としては、例えば熱電対で直接的に測定する方法、または放射温度計を用いて間接的に測定する方法等を用いることができる。
【００３４】
（粒状結晶形成工程）
溶液６内に粒状結晶７を形成する。粒状結晶７の形成は、坩堝５の一部分を加熱装置１１で加熱することによって行なう。すなわち、坩堝５の一部分の温度を坩堝５の他の部分の温度よりも大きくすることで、坩堝５内に保持されている溶液６内の温度勾配が大きくなる。その結果、溶液６内に炭素の過飽和度が大きい領域ができ、溶液６内の種結晶３または結晶２以外の箇所において炭化珪素の結晶が粒状結晶７として徐々に形成されていく。
【００３５】
坩堝５の部分加熱は、例えば加熱装置１１に対して、坩堝５の位置を相対的に変化させることによって行なうことができる。また、例えば加熱装置１１のコイル１２の一部に流す電流を大きくしたり小さくしたりすることで、坩堝５を部分的に加熱することもできる。なお、溶液６の最も冷たい箇所と最も熱い箇所との温度差は、例えば１℃以上１００℃以下に設定されている。
【００３６】
坩堝５の部分加熱は、坩堝５の側部の下方の温度が坩堝５の他の部分の温度よりも大きくなるように行なってもよい。上記のように加熱することによって、最も冷えやすい溶液６の液面中央部から最も遠い位置にある坩堝５の側部下方が熱くなるため、溶液６内の温度勾配を大きくしやすい。その結果、溶液６内の広い領域で炭素の過飽和度を大きくする
ことができ、粒状結晶７を形成しやすく、また粒状結晶７を大きく形成することができる。したがって、粒状結晶形成工程を短時間に行なうことができ、結晶２の生産効率を向上させることができる。なお、坩堝５の側部の下方の温度を大きくするには、例えば加熱装置１１に対して坩堝５の位置を上方にずらすことによって行なう。
【００３７】
粒状結晶７の形成時には、溶液６内に粒状結晶７の形成を促進する促進材を添加してもよい。上記のように促進材を添加することによって、促進材を粒状結晶７の核とすることができ、粒状結晶７を形成しやすくすることができる。促進材としては、炭化珪素の結晶等を粉末状にしたもの等が挙げられる。
【００３８】
促進材は、投入する際に、溶液６の温度よりも小さくてもよい。上記のような温度とすることによって、促進材の周囲が冷やされて、溶液６内の炭素の過飽和度を大きくすることができることから、粒状結晶７を形成しやすくなる。
【００３９】
（結晶第２成長工程）
結晶第１成長工程で成長した結晶２をさらに成長させる。結晶２の成長は、図６に示すように、結晶２の下面に粒状結晶形成工程によって生じさせた粒状結晶７を付着させつつ行なう。これにより、粒状結晶７の一部が結晶２内に位置して、結晶２の下面から粒状結晶７を突出させることができる。結晶２の下面から粒状結晶７の一部を突出させるように結晶２を成長させるには、粒状結晶７が形成されている溶液６を用いて、一定時間、結晶２を成長させればよい。このとき、溶液６中を漂う粒状結晶７が結晶２の下面に到達して付着する。そして、粒状結晶７の周囲を埋めるように結晶２が成長することから、粒状結晶７の一部が結晶２内に位置して、粒状結晶７のその他の部分が結晶２の下面から露出することになる。
【００４０】
このように結晶２の下面から粒状結晶７が突出した状態で結晶２を成長させるのは、以下のような理由による。すなわち、成長した結晶２を溶液６から引き離す際に、溶液６が結晶２の下面に付着する。従来は、付着した溶液６が冷めて固化するときに溶液６の固化に伴って生じる平面方向への収縮によって、結晶２に圧縮応力が加わり、結晶２の表面に亀裂または転位等が発生するおそれがあった。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、結晶２の下面に粒状結晶７を突出させることによって、結晶２の下面に付着する溶液６の量を低減することができる。すなわち、成長が完了した結晶２を溶液６から引き離す際に、結晶２の下面に付着する溶液６に重力が加わり、付着した溶液６は結晶２の下面から突出している粒状結晶７の側に移動して、その突出した先端から落ちようとする。このとき、結晶２に付着した溶液６は粒状結晶７の周辺に集まり、結晶２に直接付着する量が少なくなるため、結晶２に加わる圧縮応力も小さくなる。したがって、結晶２の表面での亀裂または転位等の発生を低減することができ、ひいては結晶２の品質を向上させることができる。
【００４２】
また、結晶２に付着する溶液６の量が多く、複数の粒状結晶７にわたって溶液６が付着している場合には、粒状結晶７を楔として機能させることができ、溶液６の収縮を抑制することもできる。また、粒状結晶７と結晶２との間には境界が形成されることから、仮に粒状結晶７に溶液６の収縮によって亀裂が生じた場合でも、粒状結晶７と結晶２との境界面において亀裂が結晶２の側に進行することを低減することができる。
【００４３】
なお、結晶第２成長工程は、結晶第１成長工程の後、成長した結晶２を溶液６に接触させたまま、粒状結晶形成工程に連続して行なってもよい。また、結晶第１成長工程の後、成長した結晶２を溶液６から一旦離し、粒状結晶形成工程の後、再び溶液６に接触させて結晶第２成長工程を開始してもよい。なお、結晶２を溶液６から一旦離す場合は、結晶２
に付着する溶液６が固化しないよう、結晶２を溶液６の直上に位置させることが望ましい。
【００４４】
結晶第２成長工程において、坩堝５を回転させてもよい。上記のように回転させることによって、坩堝５が回転を始めて加速するときに、坩堝５の底に位置している溶液６が坩堝５の底との摩擦で加速され、溶液６を坩堝５の壁部に沿って上昇するように流すことができる。その結果、溶液６の流れに乗った粒状結晶７を大きく成長させることができる。すなわち、溶液６は液面近傍において蒸発または熱放射等によって放熱しやすく、溶液６中の炭素の過飽和度は液面近傍において大きくなりやすい。そのため、溶液６を坩堝５の壁部から上昇させて液面中央部から下降させるように流すことによって、流れに乗った粒状結晶７を過飽和度の大きい溶液６の液面近傍を通過させることができる。したがって、結晶第２成長工程中において、粒状結晶７を成長させることができ、ひいては結晶２に付着する溶液６の量を低減することができる。なお、坩堝５は、坩堝５の中心部分を含んで上下方向に伸びた軸の周囲を回転する。このとき、坩堝５の回転速度は、例えば５ｒｐｍ以上１１０ｒｐｍ以下に設定される。
【００４５】
結晶第２成長工程において、坩堝５を回転させるとともに、結晶２を坩堝５の回転速度よりも小さい速度で坩堝５と反対方向に回転させてもよい。上記のように回転させることよって、坩堝５の回転によって生じる溶液６の液面近傍の流れを妨げることができ、流れの速い坩堝５の底近傍の溶液６を坩堝５の壁部に沿って上昇させることができる。その結果、溶液６を坩堝５の壁部に沿って上昇して溶液６の液面中央部から下降するように安定して流すことができる。したがって、粒状結晶７を効果的に大きく成長させることができる。なお、このとき、結晶２の回転速度は、例えば３ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下に設定されている。
【００４６】
溶液６の液面のうち、結晶２が溶液６に接触している接触面積が残りの面積よりも大きくてもよい。上記のように接触面積を調整することによって、溶液６の液面近傍の流れを効果的に妨げることができ、坩堝５の壁部に沿って上昇して溶液６の液面中央部から下降するような溶液６の流れを効率的に発生させることができる。なお、このとき、溶液６の液面の面積、すなわち坩堝５の開口面積は、例えば１８００ｍｍ２以上２０００００ｍｍ２以下に設定されている。
【００４７】
粒状結晶７は、図３に示すように、結晶２の下面の縁部のみに形成されてもよい。上記のように粒状結晶７を形成することによって、結晶第２成長工程にかかる時間を短縮することができ、結晶２の生産効率を向上させることができる。なお、この場合、後の引き離し工程において、結晶２を回転させてもよい。結晶２の下面に付着した溶液６に遠心力を加えて、付着した溶液６を効果的に結晶２の下面から突出した粒状結晶７に導くことができるからである。なお、このとき、結晶２の回転速度は、例えば１０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下に設定されている。
【００４８】
一方、結晶２を溶液６の液面中央部で溶液６に接触させるとともに、結晶２のみを回転させてもよい。このように回転させることによって、溶液６の液面部において遠心力を加えることができ、溶液６を液面中央部から上昇するように流すことができる。その結果、結晶２の下面に粒状結晶７を付着させやすくすることができ、より多くの粒状結晶７を短時間に結晶２の下面に配することができる。したがって、結晶２の生産効率を向上させることができる。なお、このとき、結晶２の回転速度は、例えば１０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下に設定されている。
【００４９】
結晶第２成長工程は、図２に示すように、粒状結晶７が結晶２の下面の半分以上の領域を占めるまで継続してもよい。上記のように成長工程を継続することによって、結晶２の
下面と溶液６との間に無数の粒状結晶７を介在させることができ、結晶２の下面に対する溶液の付着を低減することができる。
【００５０】
（引き離し工程）
結晶２を成長させた後、図７に示すように、成長した結晶２を溶液６から引き離し、結晶成長を終了する。このとき、上述した通り、結晶第２成長工程で結晶２の下面から粒状結晶７を突出させていることから、成長した結晶２の下面に対する溶液６の付着量を少なくすることができる。これにより、結晶２に亀裂が生じることを抑えることができる。
【００５１】
結晶２を溶液６から引き離す際に、結晶２の引き上げを、結晶２の先端が溶液６の液面よりも上方で溶液６と接触した状態で一時停止させてもよい。その結果、結晶２に付着した溶液６を、坩堝５に溜まった溶液６の表面張力によって坩堝５内に引き戻すことができ、結晶２に付着する溶液６の量を低減することできる。
【符号の説明】
【００５２】
１    結晶製造装置
２    結晶
３    種結晶
４    保持部材
５    坩堝
６    溶液
７    粒状結晶
８    移動装置
９    坩堝容器
１０  保温材
１１  加熱装置
１２  コイル
１３  交流電源
１４  制御装置
【図１】
2015101532.tif 000003
【図２】
2015101532.tif 000004
【図３】
2015101532.tif 000005
【図４】
2015101532.tif 000006
【図５】
2015101532.tif 000007
【図６】
2015101532.tif 000008
【図７】
2015101532.tif 000009