JP7730768B2 - Manufacturing method and evaluation method for single crystal silicon - Google Patents
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Description
本発明は、単結晶シリコンの製造方法及び評価方法に関する。 The present invention relates to a method for producing and evaluating single crystal silicon.
多結晶シリコンは、半導体用の単結晶シリコンあるいは太陽電池用シリコンの原料である。多結晶シリコンの製造方法としては、シーメンス法が知られている。シーメンス法は、一般にシラン原料ガスを加熱されたシリコン芯線に接触させることにより、該シリコン芯線の表面にCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて多結晶シリコンを析出させる方法である。 Polycrystalline silicon is the raw material for single-crystal silicon used in semiconductors and silicon for solar cells. The Siemens process is a well-known method for producing polycrystalline silicon. The Siemens process generally involves bringing silane source gas into contact with a heated silicon core wire, and then depositing polycrystalline silicon on the surface of the silicon core wire using CVD (Chemical Vapor Deposition).
シーメンス法は、シリコン芯線を鉛直方向2本、水平方向1本の鳥居型に組み立て、当該鳥居型シリコン芯線の両端部をそれぞれ芯線ホルダに接続し、底板上に配置した一対の金属製の電極に固定する。一般的には反応炉内には複数組の鳥居型シリコン芯線を配置した構成となっている。 In the Siemens method, silicon core wires are assembled into a torii-gate shape, with two vertical and one horizontal core wire, and both ends of the torii-gate-shaped silicon core wires are connected to core wire holders and fixed to a pair of metal electrodes placed on a bottom plate. Generally, multiple sets of torii-gate-shaped silicon core wires are arranged inside a reactor.
鳥居型のシリコン芯線を析出温度まで通電により加熱し、原料ガスとして例えばトリクロロシランと水素の混合ガスをシリコン芯線上に接触させ、シリコンが気相成長し、所望の直径の多結晶シリコン棒が逆U字状に形成される。 A torii-shaped silicon core wire is heated to the deposition temperature by passing electricity through it, and a raw material gas, such as a mixture of trichlorosilane and hydrogen, is brought into contact with the silicon core wire, causing silicon to grow in the vapor phase, and polycrystalline silicon rods of the desired diameter are formed in an inverted U shape.
シーメンス法で作製される多結晶シリコンは前述したように、半導体用の単結晶シリコンあるいは太陽電池用シリコンの原料として用いられる。これらは不純物濃度の低い高純度のものが必要である。それには、作製された多結晶シリコンの品質評価も重要となる。 As mentioned above, polycrystalline silicon produced by the Siemens process is used as a raw material for single-crystal silicon for semiconductors or silicon for solar cells. These require high purity with low impurity concentrations. Therefore, it is also important to evaluate the quality of the polycrystalline silicon produced.
そのような中で、多結晶シリコンの品質評価方法についてはJIS、JEITA、ASTMなど様々な規格において規格化がなされている。 In this context, methods for evaluating the quality of polycrystalline silicon have been standardized in various standards, including JIS, JEITA, and ASTM.
例えば、非特許文献1であるJIS H 0615の3.2項ではFZ用試料に関して記載されていており、FZ無転位単結晶製造用に結晶方位(111)の種結晶を使用し、無転位結晶を作成することとなっている。 For example, Section 3.2 of JIS H 0615 (Non-Patent Document 1) describes FZ samples, stating that a seed crystal with a (111) crystal orientation is used to create a dislocation-free crystal for FZ dislocation-free single crystal production.
通常、種結晶は容易に単結晶化できるように単結晶化されたブロックから、一定の大きさに切断され、化学的処理を行い使用している。 Seed crystals are usually cut to a certain size from a single crystal block so that they can be easily grown into single crystals, and then chemically treated before use.
また、FZ法、CZ法どちらの場合でも結晶方位を持つ単結晶シリコンの種結晶を用いて、シリコン融液に接触させた後に絞りと呼ばれる直径を細める操作を行い、絞り部を形成した後に徐々に直径を広げるダッシュネッキング法が知られている。 In addition, in both the FZ and CZ methods, a single-crystal silicon seed crystal with a crystal orientation is used, and after contact with the silicon melt, a process called drawing is performed to reduce the diameter, forming a drawn portion and then gradually widening the diameter, known as the Dash necking method.
この方法によると、絞り部の最小直径は2~3mmまで細くする必要があり、CZ法においては種結晶を上方へ引き上げるため、大口径の結晶で重量増に絞り部が耐えられない。そこで、特許文献1及び特許文献2では絞りを行うことなく単結晶を製造するため、種結晶の先端部の形状が尖った形状又は尖った先端を切り取った形状とすることが提案されている。 With this method, the minimum diameter of the necked portion needs to be narrowed to 2-3 mm, and because the seed crystal is pulled upward in the CZ method, the necked portion cannot withstand the increased weight of a large-diameter crystal. Therefore, Patent Documents 1 and 2 propose making the tip of the seed crystal pointed or cut off, in order to produce a single crystal without necking.
しかし、種結晶の化学的処理を行う場合、反応したガスが種結晶表面に付着し酸焼けと呼ばれる現象を発生させることがある。 However, when chemically treating seed crystals, reacted gases can adhere to the surface of the seed crystal, causing a phenomenon known as acid burn.
一定本数の種結晶をまとめて化学的処理を行うことがあり、その場合にはさらに酸焼けの可能性が高くなる。 Sometimes a certain number of seed crystals are chemically treated together, which further increases the risk of acid burns.
表面が不良な種結晶を使用し、単結晶にすべく、絞りを行うと晶癖線が発生せず、絞りを繰り返し行わなければいけないときもあり、作業効率が非常に悪くなる。 When using a seed crystal with a poor surface and squeezing it to produce a single crystal, crystal habit lines may not form, and squeezing may have to be repeated, resulting in extremely poor work efficiency.
絞りを繰り返すことにより、溶融シリコンがあふれて、機械部品(金属)と接触し、不純物が蒸気となり、溶融シリコンに取り込まれる危険性もある。 Repeated squeezing can cause the molten silicon to overflow and come into contact with mechanical parts (metal), which can cause impurities to turn into vapor and become absorbed into the molten silicon.
溶融シリコンに取り込まれた不純物は、多結晶シリコン評価値に影響を与えるのでJIS H 0615で記載されている試料処理を繰り返し実施しなければならない。 Impurities introduced into molten silicon affect the evaluation value of polycrystalline silicon, so the sample processing described in JIS H 0615 must be repeated.
種結晶は、単結晶されたブロックから一定の大きさに切断されるが、品質の劣る単結晶や単結晶化できなかった結晶からは取得できないことから、通常製品の一部をブロック化し、種結晶を取得することとなり、コストアップ及び歩留まりの低下をもたらす。 Seed crystals are cut to a certain size from a block of single crystals, but since they cannot be obtained from low-quality single crystals or crystals that could not be made into single crystals, part of the normal product is cut into a block to obtain the seed crystals, which increases costs and reduces yields.
特許文献1及び特許文献2では、目的を達成するために、円柱状もしくは角柱状の単結晶シリコンの種結晶を加工し、端部の形状が尖った形状又は尖った先端を切り取った形状としなければならない。 In Patent Documents 1 and 2, to achieve the objectives, a cylindrical or prismatic single-crystal silicon seed crystal must be processed so that the end shape is sharp or has a sharp tip that has been cut off.
近年は不純物濃度に対する要求が厳しくなってきている。このため、単結晶の好ましい成長条件を決定するために従前と比較して多くの回数の評価を行う必要がある。このため、種結晶を一度だけ使う従来の態様では無視できないコストが発生してしまう。 In recent years, requirements for impurity concentrations have become stricter. As a result, more evaluations than before are required to determine the optimal growth conditions for single crystals. This means that the conventional method of using a seed crystal only once incurs significant costs.
本発明はこのような問題を鑑みてなされたもので、種結晶のために必要なコストを削減することができる単結晶シリコンの製造方法及び評価方法を提供する。 The present invention was made in consideration of these problems, and provides a method for producing and evaluating single crystal silicon that can reduce the cost required for seed crystals.
本発明による単結晶シリコンの製造方法は、
種結晶を用いたFZ法によって第一単結晶シリコンを製造する工程と、
前記第一単結晶シリコンを製造した後で、前記種結晶を分離する工程と、
前記種結晶を用いてFZ法によって第二単結晶シリコンを製造する工程と、
を備えてもよい。
The method for producing single crystal silicon according to the present invention includes the steps of:
producing first single crystal silicon by a FZ method using a seed crystal;
separating the seed crystal after producing the first single crystal silicon;
producing second single crystal silicon by a FZ method using the seed crystal;
may also be provided.
本発明による単結晶シリコンの製造方法は、
前記第一単結晶シリコンを製造した後で、前記第一単結晶シリコンをFZ装置から取り外す工程を備え、
取り外した前記第一単結晶シリコンの端部を砕くことで生成した第一単結晶シリコンから前記種結晶を分離してもよい。
The method for producing single crystal silicon according to the present invention includes the steps of:
After producing the first single crystal silicon, removing the first single crystal silicon from the FZ apparatus;
The seed crystal may be separated from the produced first single crystal silicon by crushing an end of the removed first single crystal silicon.
本発明による単結晶シリコンの製造方法において、
前記種結晶の方位は(111)であってもよい。
In the method for producing single crystal silicon according to the present invention,
The seed crystal may have a (111) orientation.
本発明による単結晶シリコンの製造方法において、
種結晶のうち径が連続的に細くなっている傾斜部で切断されることで前記種結晶が分離されてもよい。
In the method for producing single crystal silicon according to the present invention,
The seed crystal may be separated by cutting it at a sloped portion where the diameter of the seed crystal is continuously reduced.
本発明による単結晶シリコンの製造方法は、評価用単結晶シリコンの製造方法であってもよい。 The method for producing single crystal silicon according to the present invention may also be a method for producing single crystal silicon for evaluation.
上記評価用単結晶シリコンに対する評価項目が、抵抗率、カーボン濃度及びフォトルミネッセンス法による不純物量測定のいずれか1つ以上であってもよい。 The evaluation items for the evaluation single crystal silicon may be one or more of resistivity, carbon concentration, and impurity measurement using a photoluminescence method.
本発明による単結晶シリコンの製造方法は、分離した前記種結晶の汚染評価を行う工程を備えてもよい。 The method for producing single crystal silicon according to the present invention may also include a step of evaluating contamination of the separated seed crystal.
本発明によれば種結晶のために必要なコストを削減することができる。特に単結晶シリコンを評価用シリコンとして用いる場合には、生成される単結晶シリコンを評価することで原料である多結晶シリコンの品質を評価することができ、ひいては多結晶シリコンの品質評価に必要なコストを下げることができる。 The present invention can reduce the costs required for seed crystals. In particular, when single-crystal silicon is used as the silicon for evaluation, the quality of the raw material, polycrystalline silicon, can be evaluated by evaluating the single-crystal silicon produced, thereby reducing the costs required for evaluating the quality of polycrystalline silicon.
本実施の形態では、単結晶シリコンとして単結晶シリコン棒20を用い、多結晶シリコンとして多結晶シリコン棒10を用いて説明する。本実施の形態では、CVD製法で製造された、高純度多結晶シリコンの品質を評価する手段の中で円柱状に抜き出したコアをFZ法で単結晶化する時に使用される種結晶5を繰り返し利用する。 In this embodiment, a single crystal silicon rod 20 is used as the single crystal silicon, and a polycrystalline silicon rod 10 is used as the polycrystalline silicon. In this embodiment, a seed crystal 5 is repeatedly used when a cylindrical core extracted from a means for evaluating the quality of high-purity polycrystalline silicon produced by the CVD method is converted into a single crystal by the FZ method.
近年は不純物濃度に対する要求が厳しくなってきている。このため、単結晶シリコンの好ましい成長条件を決定するために従前と比較して多くの回数の評価を行う必要がある。このため、種結晶5を一度だけ使う従来の態様では無視できないコストが発生してしまう。この点、本実施の形態のように繰り返し種結晶5を利用することで、種結晶5のために必要なコストを削減することができる点で有益である。 In recent years, requirements for impurity concentrations have become stricter. As a result, it is necessary to conduct more evaluations than before to determine the preferred growth conditions for single crystal silicon. As a result, the conventional method of using a seed crystal 5 only once incurs significant costs. In this regard, using a seed crystal 5 repeatedly, as in the present embodiment, is advantageous in that it reduces the costs required for the seed crystal 5.
つまり、本実施の形態のように種結晶5を繰り返し利用することで、複数ロットの多結晶シリコンを有効に品質評価でき、さらには品質、コスト、作業効率の面から簡単に品質評価を行うことができる多結晶シリコンの評価方法を提供できる。 In other words, by repeatedly using seed crystals 5 as in this embodiment, it is possible to effectively evaluate the quality of multiple lots of polycrystalline silicon, and it is also possible to provide a method for evaluating polycrystalline silicon that allows for easy quality evaluation in terms of quality, cost, and work efficiency.
図1に示すように、本実施の形態で用いられるFZ単結晶製造装置100は、例えば、チャンバ90と、チャンバ90内に設けられ、上下動及び回転可能な上軸71及び下軸76と、を有している。 As shown in FIG. 1, the FZ single crystal manufacturing apparatus 100 used in this embodiment includes, for example, a chamber 90 and an upper shaft 71 and a lower shaft 76 that are provided within the chamber 90 and are movable up and down and rotatable.
上軸71には上部保持治具70が取り付けられており、上部保持治具70によって多結晶シリコン棒10が保持されている。下軸76に取り付けられた下部保持治具75には種結晶5が取り付けられている。種結晶5は絞り部4を経て多結晶シリコン棒10が溶着される。種結晶5は、大径部1と、小径部3と、大径部1と小径部3の間に設けられ、連続的に径が小さくなる傾斜部2と、を有している。ここで小径部3及び傾斜部2によって絞り部4が構成されている。 An upper holding jig 70 is attached to the upper shaft 71, and the upper holding jig 70 holds the polycrystalline silicon rod 10. A seed crystal 5 is attached to a lower holding jig 75 attached to the lower shaft 76. The seed crystal 5 passes through a narrowed portion 4, and the polycrystalline silicon rod 10 is welded to it. The seed crystal 5 has a large diameter portion 1, a small diameter portion 3, and a sloped portion 2 located between the large diameter portion 1 and the small diameter portion 3, where the diameter continuously decreases. The narrowed portion 4 is composed of the small diameter portion 3 and the sloped portion 2.
チャンバ90内には、高周波発振機61に接続された誘導加熱コイル60が設けられている。誘導加熱コイル60により多結晶シリコン棒10を加熱溶融することで単結晶シリコンが生成されることになる。多結晶シリコン棒10と単結晶シリコン棒20との間に浮遊帯域30が形成される。上軸71と下軸76は、移動手段によって上下方向に移動できるようになっており、上軸71と下軸76を移動させて、浮遊帯域30を多結晶シリコン棒10の上部まで移動させることで、多結晶シリコン棒10から単結晶シリコン棒20が生成されることになる(図3乃至図5参照)。 An induction heating coil 60 connected to a high-frequency oscillator 61 is installed within the chamber 90. The induction heating coil 60 heats and melts the polycrystalline silicon rods 10, producing single-crystal silicon. A floating zone 30 is formed between the polycrystalline silicon rods 10 and the single-crystal silicon rods 20. The upper shaft 71 and the lower shaft 76 can be moved vertically by a moving means. By moving the upper shaft 71 and the lower shaft 76, the floating zone 30 is moved to above the polycrystalline silicon rods 10, producing single-crystal silicon rods 20 from the polycrystalline silicon rods 10 (see Figures 3 to 5).
前述したとおり、本実施の形態では、同じ種結晶5を繰り返し用いてFZ法を行う。試料を単結晶化するために方位が(111)からなる種結晶5を使用することが有益である。 As mentioned above, in this embodiment, the FZ method is performed by repeatedly using the same seed crystal 5. It is beneficial to use a seed crystal 5 with a (111) orientation to crystallize the sample into a single crystal.
次に、本実施の形態によって同じ種結晶5を繰り返し用いてFZ法を行う方法の一例について説明する。 Next, we will explain an example of a method for performing the FZ method using the same seed crystal 5 repeatedly according to this embodiment.
まず種結晶5をFZ単結晶製造装置100に取り付ける(図7のS1参照)。種結晶5の上端と第一多結晶シリコン棒10aの下端を溶着する(図7のS2参照)。第一多結晶シリコン棒10aを下方に移動させながら、誘導加熱コイル60によって第一多結晶シリコン棒10aを浮遊帯域30で溶融し、単結晶シリコンを生成し、浮遊帯域30を第一多結晶シリコン棒10aの上部まで移動させることで、最終的には第一単結晶シリコン棒20aが生成される(図3乃至図5及び図7のS3参照)。 First, the seed crystal 5 is attached to the FZ single crystal manufacturing apparatus 100 (see S1 in FIG. 7). The upper end of the seed crystal 5 is welded to the lower end of the first polycrystalline silicon rod 10a (see S2 in FIG. 7). While the first polycrystalline silicon rod 10a is moved downward, the first polycrystalline silicon rod 10a is melted in the floating zone 30 by the induction heating coil 60, producing single crystal silicon. The floating zone 30 is then moved to above the first polycrystalline silicon rod 10a, ultimately producing the first single crystal silicon rod 20a (see S3 in FIGS. 3 to 5 and 7).
第一単結晶シリコン棒20aを生成した後に、第一単結晶シリコン棒20aをFZ単結晶製造装置100から取り外す(図7のS4参照)。 After the first single crystal silicon rods 20a are produced, the first single crystal silicon rods 20a are removed from the FZ single crystal manufacturing apparatus 100 (see S4 in Figure 7).
取り外した第一単結晶シリコン棒20aの下端部を、第一単結晶シリコン棒20aが延在する方向に直交する方向(図5の左右方向)で割る(砕く)ことで第一単結晶シリコン棒20aから種結晶5を分離する(図7のS5参照)。この際には、絞り部4のうち上方に向かうにつれて径が連続的に細くなっている部分(傾斜部2)でカットし、種結晶5を分離してもよい(図2参照)。方位が(111)からなる絞り部4でカッティングを行う場合には、切断面を水平とすることができる点で望ましい。大径部1の直径は7~8mm程度であってもよく小径部3の直径は1~3mm程度であってもよい。 The seed crystal 5 is separated from the first single crystal silicon rod 20a by splitting (crushing) the lower end of the removed first single crystal silicon rod 20a in a direction perpendicular to the extension direction of the first single crystal silicon rod 20a (left-right direction in Figure 5) (see S5 in Figure 7). In this case, the seed crystal 5 may be separated by cutting at the part of the drawn portion 4 where the diameter continuously tapers upward (inclined portion 2) (see Figure 2). Cutting at the drawn portion 4 with a (111) orientation is preferable because it allows the cut surface to be horizontal. The diameter of the large diameter portion 1 may be approximately 7 to 8 mm, and the diameter of the small diameter portion 3 may be approximately 1 to 3 mm.
絞り部4のカット位置は、種結晶5の第一単結晶シリコン棒20aに対する溶着箇所から15mm以上離間してカットするのが望ましい。溶着部付近は転位密度が非常に高くなるが、絞りを行うことで、転位が除去されていく。溶着箇所から15mm以上離間した箇所であれば、転位が格段に少なくなっており、再溶着時に発生する転位を合わせても少しの絞りを追加することで容易に単結晶化することができるためである。 It is desirable to cut the drawn portion 4 at a distance of at least 15 mm from the point where the seed crystal 5 is welded to the first single crystal silicon rod 20a. Dislocation density is very high near the welded portion, but drawing removes the dislocations. At a distance of at least 15 mm from the welded portion, dislocations are significantly reduced, and even with the dislocations that occur during re-welding, single crystallization can be easily achieved by adding a small amount of drawing.
図2で示すように、絞り部4のうち上方に向かうにつれて径が連続的に細くなっている傾斜部2でカットすることにより、溶融シリコンとの接触面積は非常に小さくなる。それにより種結晶5側に融液と接触した際の結晶内の急激な温度変化によるスリップ転位の発生を通常の種結晶5におけるものよりも格段に抑えることができ、直方体又は立方体の種結晶において、先端部の形状が尖った形状又は尖った先端を切り取った形状にすることと同等の効果を得ることができる。直方体又は立方体の種結晶において先端部の形状が尖った形状又は尖った先端を切り取った形状とする工程を設けることは、コストアップ、作業効率の面からも非常に不利なものであるが、本実施の形態のようにカットの段階で絞り部4を残すということはこれらの面からも有利である。 As shown in Figure 2, by cutting the necked portion 4 at the inclined portion 2, where the diameter continuously tapers upward, the contact area with the molten silicon is extremely small. This significantly reduces the occurrence of slip dislocations caused by sudden temperature changes within the crystal when the seed crystal 5 comes into contact with the melt, compared to a normal seed crystal 5, and provides the same effect as forming a pointed tip or a truncated pointed end in a rectangular or cubic seed crystal. While adding a step to form a pointed tip or a truncated pointed end in a rectangular or cubic seed crystal is highly disadvantageous in terms of increased costs and reduced work efficiency, leaving the necked portion 4 at the cutting stage, as in this embodiment, is advantageous in these respects as well.
場合によってはカットした種結晶5の清浄度を維持するために、超音波洗浄機に超純水を入れて2~5分間超音波洗浄を行い(図7のS6参照)、クリーンベンチで乾燥後(図7のS7参照)、包装して収納してもよい(図7のS8参照)。 In some cases, to maintain the cleanliness of the cut seed crystal 5, it can be ultrasonically cleaned for 2 to 5 minutes in an ultrasonic cleaner using ultrapure water (see S6 in Figure 7), dried on a clean bench (see S7 in Figure 7), and then packaged and stored (see S8 in Figure 7).
以上のようにして分離した種結晶5を用いて、FZ単結晶製造装置100に取り付ける。そして種結晶5に第二多結晶シリコン棒10bの下端を溶着する。そして、FZ法によって第二多結晶シリコン棒10bから第二単結晶シリコン棒20bを生成する(図6参照)。 The seed crystal 5 separated in this manner is attached to the FZ single crystal manufacturing apparatus 100. The lower end of the second polycrystalline silicon rod 10b is then welded to the seed crystal 5. Second single crystal silicon rods 20b are then produced from the second polycrystalline silicon rods 10b by the FZ method (see Figure 6).
以降、同様にして、第三多結晶シリコン棒、第四多結晶シリコン棒、・・・、第n多結晶シリコン棒から第三単結晶シリコン棒、第四単結晶シリコン棒、・・・、第n単結晶シリコン棒を製造する(「n」は「三」以上の整数)。 Third single crystal silicon rods, fourth single crystal silicon rods, ..., nth single crystal silicon rods are then produced in the same manner from third polycrystalline silicon rods, fourth polycrystalline silicon rods, ..., nth polycrystalline silicon rods (where "n" is an integer equal to or greater than three).
以上のように生成された単結晶シリコン棒20は評価用の単結晶シリコン棒20であってもよい。評価用の単結晶シリコン棒20に対する評価項目が、抵抗率、カーボン濃度及びフォトルミネッセンス法による不純物量測定のいずれか1つ以上であってもよい。 The single crystal silicon rods 20 produced in the manner described above may be single crystal silicon rods 20 for evaluation. The evaluation items for the single crystal silicon rods 20 for evaluation may be one or more of resistivity, carbon concentration, and impurity amount measurement using a photoluminescence method.
評価用の単結晶シリコン棒20は小型の径としてもよく、例えば直径10~50mmの単結晶シリコン棒20からなってもよい。小型の径とすることで、評価のために必要な材料を抑えることができ、評価コストを抑えることができる。また、このような評価用の単結晶シリコン棒20は売却益等の収益をもたらすものではなく費用としての側面がある一方で、不純物濃度に関する要件が厳しくなっている近年においては条件を変えて大量に作られることになる。このため、本実施の形態のように、評価用の単結晶シリコン棒20において種結晶5を繰り返し用いることはコスト面において非常に有益なものである。 The evaluation single crystal silicon rods 20 may have a small diameter, for example, a diameter of 10 to 50 mm. By using a small diameter, the amount of material required for evaluation can be reduced, thereby reducing evaluation costs. Furthermore, while such evaluation single crystal silicon rods 20 do not generate revenue such as sales profits and are an expense, in recent years, requirements regarding impurity concentrations have become stricter, and they are mass-produced under different conditions. For this reason, repeatedly using a seed crystal 5 in evaluation single crystal silicon rods 20, as in this embodiment, is extremely beneficial in terms of cost.
フォトルミネッセンス法はP、As、B、Alといったドナーやアクセプターを評価する場合に用いられることが一般的である。この場合には単結晶シリコンを測定する必要があるため、本実施の形態のように評価用の単結晶シリコン棒20を小型で準備することは有益である。 The photoluminescence method is generally used to evaluate donors and acceptors such as P, As, B, and Al. In this case, it is necessary to measure single-crystal silicon, so it is beneficial to prepare a small single-crystal silicon rod 20 for evaluation, as in this embodiment.
Cを評価する場合、置換型炭素を表すCsを測定するためにはフーリエ変換赤外分光法を用いることが一般的である。この場合にも単結晶シリコンを測定する必要があるため、本実施の形態のように評価用の単結晶シリコン棒20を小型で準備することは有益である。 When evaluating C, it is common to use Fourier transform infrared spectroscopy to measure Cs, which represents substitutional carbon. In this case, it is also necessary to measure single crystal silicon, so it is beneficial to prepare a small single crystal silicon rod 20 for evaluation, as in this embodiment.
抵抗率を測定する場合、四探針法が用いられてもよい。四探針法によって抵抗率を測定する際にも単結晶シリコンを測定する必要があるため、本実施の形態のように評価用の単結晶シリコン棒20を小型で準備することは有益である。 When measuring resistivity, the four-probe method may be used. Since single-crystal silicon must also be measured when measuring resistivity using the four-probe method, it is beneficial to prepare a small single-crystal silicon rod 20 for evaluation, as in this embodiment.
CVD製法と同じ反応器で製造された複数の多結晶シリコンを同じ種結晶5を使用しFZ評価をすることで、品質バラツキを発生し難くすることができ、品質の優劣を判定しやすくなる。またFZ単結晶製造装置100によって種結晶5を一回以上単結晶とした上で当該種結晶5を利用するによって、再利用される種結晶5では例えば(111)といった方位が出たものとすることができ、単結晶成長の乱れが生じにくい点でも有益である。また、新たに準備した種結晶5では使用前にエッチングといった処理をすることもあり、エッチングによって汚染が発生することもあるが、本態様では、そのようなエッチングを行わずとも種結晶5を利用できる点でも有益である。 By performing FZ evaluation on multiple polycrystalline silicon samples produced in the same reactor using the CVD method, using the same seed crystal 5, it is possible to reduce variations in quality and make it easier to determine the quality of each. Furthermore, by using the seed crystal 5 after forming it into a single crystal at least once using the FZ single crystal production apparatus 100, the reused seed crystal 5 can have an orientation such as (111), which is beneficial in that it is less likely to cause disturbances in single crystal growth. Furthermore, while newly prepared seed crystals 5 are sometimes subjected to etching before use, which can cause contamination, this embodiment is also beneficial in that the seed crystal 5 can be used without such etching.
評価を行う項目において、それぞれ汚染の限界値を設定してもよい。種結晶5に対する汚染評価を行ってもよく、種結晶5が所定値よりも汚染されている場合には、種結晶5を新たなものに取り換えてもよい。種結晶5の汚染評価を行うことで、種結晶5もしくは製造した多結晶シリコンからの汚染が次に製造される単結晶シリコンに影響を及ぼすことを防止できる点で有益である。 Contamination limits may be set for each evaluation item. Contamination evaluation may also be performed on the seed crystal 5, and if the seed crystal 5 is contaminated above a predetermined level, the seed crystal 5 may be replaced with a new one. Evaluating the contamination of the seed crystal 5 is beneficial in that it prevents contamination from the seed crystal 5 or the produced polycrystalline silicon from affecting the subsequently produced single crystal silicon.
種結晶5の汚染の評価として、抵抗率、カーボン濃度及びフォトルミネッセンス法による不純物量測定のいずれか1つ以上を用いてもよい。 To evaluate contamination of the seed crystal 5, one or more of resistivity, carbon concentration, and impurity amount measurement using photoluminescence method may be used.
種結晶5の再利用の回数は予め定められてもよいし、種結晶5の評価の結果を受けて、予め定められた閾値以上の汚染が見受けられる場合に行われてもよい。 The number of times the seed crystal 5 is reused may be predetermined, or it may be reused when contamination above a predetermined threshold is found based on the results of evaluation of the seed crystal 5.
本発明によれば、多結晶シリコンに関する品質評価をする上で、コストを抑えて、作業効率も改善された評価を行うことが可能となる。 The present invention makes it possible to reduce costs and improve work efficiency when evaluating the quality of polycrystalline silicon.
1 種結晶
2 絞り部
10 多結晶シリコン棒
10a 第一多結晶シリコン棒
10b 第二多結晶シリコン棒
20 単結晶シリコン棒
20a 第一単結晶シリコン棒
20b 第二単結晶シリコン棒
100 FZ単結晶製造装置
1 seed crystal 2 necked portion 10 polycrystalline silicon rod 10a first polycrystalline silicon rod 10b second polycrystalline silicon rod 20 single crystal silicon rod 20a first single crystal silicon rod 20b second single crystal silicon rod 100 FZ single crystal manufacturing apparatus
Claims (7)
前記第一単結晶シリコン棒を生成した後で、当該第一単結晶シリコン棒をFZ単結晶製造装置から取り外す工程と、
FZ単結晶製造装置から取り外された第一単結晶シリコン棒から種結晶を分離する工程と、
分離した種結晶をFZ単結晶製造装置に取り付ける工程と、
FZ単結晶製造装置に取り付けられた種結晶を用いてFZ法によって第二単結晶シリコン棒を生成する工程と、
を備える、単結晶シリコン棒の製造方法。 Producing first single crystal silicon rods by an FZ method using seed crystals;
After producing the first single crystal silicon rod, removing the first single crystal silicon rod from the FZ single crystal manufacturing apparatus;
Separating the seed crystal from the first single crystal silicon rod removed from the FZ single crystal manufacturing apparatus ;
a step of attaching the separated seed crystal to an FZ single crystal manufacturing apparatus;
Producing a second single crystal silicon rod by an FZ method using a seed crystal attached to an FZ single crystal manufacturing apparatus ;
A method for producing a single crystal silicon rod, comprising:
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