多晶矽的評價方法
2023-05-04 10:41:56
專利名稱：多晶矽的評價方法
技術領域：
本發明是關於作為拉制單晶矽的原料使用的多晶矽的評價方法。
以往，作為製造單晶矽的方法之一，已知有切克勞斯基單晶拉製法(以下，稱為CZ法)。該CZ法具有以無轉移或者晶格缺陷極少的狀態，能容易地得到大口徑、高純度的單晶的優點。
在CZ法中，首先將最初超高純度的單晶矽片洗淨後，放入石英坩堝中，在加熱爐中熔化。與此同時，僅必要量地添加微量的導電型雜質(稱為添加劑或者摻雜劑)。例如，添加硼(B)就能得到P型晶體，添加磷(P)或銻(Sb)，就能得到N型晶體，通過雜質的添加量，能夠控制晶體的電阻率。
接著，使以金屬絲懸掛的籽晶(單晶)接觸該矽熔液，一邊轉動，一邊慢慢地拉制，使單晶生長。通過調整此時的溫度或拉制速度的條件，就能夠制出具有各種直徑或特性的單晶。已生長的晶體和籽晶相同地成為完全的單晶。而且用於原料的多晶矽中包含的異物越少，生長的單晶矽越難以發生有轉移化。
但是，即使原來的多晶矽本身是超高純度的，在將製成的多晶矽破碎成某種程度的大小時，在成為片狀的多晶矽的表面，往往附著金屬粉等粒子(異物)。另外，在搬運等中，也往往附著微細的樹脂片等。因此，單晶矽的製造廠在從原料供給源進貨多晶矽的時刻，在多晶矽片的表面往往微量地附著金屬粉或樹脂片。因此，在使用多晶矽之前，進行洗淨，但即使進行洗淨，粒子數也不一定完全為0，有某種程度的殘留部分。
在此，附著在多晶矽片的表面的粒子，在拉制後形成的單晶矽中成為發生晶體缺陷等的原因，因此當然要求使用儘可能純淨的多晶矽片。可是，對於多晶矽表面的粒子數來說，由於原料供給源或製品的批量不同，也會有偏差，因此有如下的要求，即在使用多晶矽之前，對其每個製品要進行評價粒子數，挑選所使用的多晶矽，或制定為了對應用途分別使用的標準。
但是，過去使用購進的各種多晶矽，實際上進行單晶矽的拉制，現狀是，在所產生的單晶矽中，評價晶體缺陷等的缺陷密度，從其結果，相反地進行多晶矽的品質評價。因此，評價結果的反饋慢，難以靈敏地對應上述的多晶矽的挑選或分別使用等。
本發明就是解決上述的課題而完成的，目的在於提供，實際上不進行單晶的拉制，能夠有效地評價原料多晶矽中包含的異物程度的方法。
為了達到上述的目的，本發明的多晶矽的評價方法的特徵是，將塊狀或者片狀的多晶矽浸漬在能夠溶解多晶矽的藥液中，然後測定上述藥液中包含的異物數。
在本發明的多晶矽的評價方法中，如果將塊狀或者片狀的多晶矽浸漬在上述藥液中，在溶解多晶矽的表面的同時，附著在矽表面或者含有的異物，在藥液中就成為漂浮狀態。因此，例如將含有異物的藥液的一部分取樣，使用粒子計數器等檢測機器，就能夠測定一定量的藥液中含有的異物數。
像這樣，按照本發明的多晶矽的評價方法，實際上不進行單晶的拉制，就能夠預先評價原料多晶矽中的異物量。其結果，與以往的方法相比，評價結果的反饋快，例如能夠容易實行多晶矽的挑選或對應用途的分別使用等。
而且，除了測定藥液中含有的異物數之外，還可以進行異物的成分分析。
通過這樣做，不僅異物數的評價，而且也能夠進行異物的種類的鑑定，也成為調查異物附著在多晶矽片上的原因的線索，因此根據此採取對策，就能夠得到更純淨的原料多晶矽。
另外，在將多晶矽浸漬在槽內容納的藥液中之前，希望預先循環過濾藥液。
例如在以槽內容納藥液的狀態浸漬多晶矽的場合，在浸漬多晶矽之前，如果預先循環過濾藥液，就能夠使初期狀態的藥液達到純淨狀態，能夠正確地測定異物數。
以下，參照
圖1說明是本發明的一種實施方式的多晶矽的評價方法。
首先，如圖1(a)所示，準備一定量(例如5kg)的需要評價的多晶矽片1。該多晶矽片1，例如可以是塊狀，也可以是片狀，特別可以不考慮形狀。
接著，如圖1(b)所示，將上述的多晶矽片1收容在聚乙烯或聚四氟乙烯等制的筐2中。筐2在隨後的過程中暴露在腐蝕液中，因此必須使用不被所使用的腐蝕液侵蝕的材質。
隨後，如圖1(c)所示，將收容上述的多晶矽片1的筐2浸漬在放入腐蝕液3的腐蝕槽4內。在此使用的腐蝕液3是能夠溶解多晶矽的，例如可以使用氟硝酸。在本實施方式的腐蝕槽4上配備泵5、過濾器6等循環過濾設備，在浸漬筐2之前，預先循環過濾腐蝕液3(無粒子狀態)。
接著，停止循環過濾，使筐2從腐蝕槽4數次進出後，從腐蝕槽4提出來。此後，將腐蝕液3取樣，放在聚乙烯或聚四氟乙烯等制的任意容器8中。此時，在取樣的液體中含有多晶矽的微粒或粉末。並且此時，將容器8收容在密閉的室9內，與此同時通過使用真空泵10將室9內抽真空，將腐蝕液3吸引到容器8內(純化取樣)。
然後，將取樣液放置一定時間(例如數日)，在多晶矽的微粒或粉末完全溶解時，使用液中粒子計數器7，測定一定量的液中的粒子數。在此，多晶矽的微粒或粉末溶入腐蝕液3，因此僅對在多晶矽的微粒或粉末的內部含有的粒子進行計數。按照該方法，能夠達到測定的高效率化。
同時，也可以使用掃描電子顯微鏡(SEM)、能量分散型X射線分光法(EDX)等手段，進行粒子的成分分析。由此可知，不僅能夠進行粒子數的評價，而且也能夠進行粒子種類的鑑定，該粒子例如由氧化鋁、碳、氯乙烯系樹脂、聚乙烯系樹脂、聚四氟乙烯系樹脂、超硬合金等組成。
或者如圖2(a)、(b)所示，和上述相同，將收容多晶矽片1的筐2浸漬在放入腐蝕液3的腐蝕槽4內，然後放置一定時間，如圖2(c)所示，也可以使用液中粒子計數器7，直接測定腐蝕槽4內的腐蝕液3。
像這樣，按照本實施方式的多晶矽的評價方法，實際上不進行單晶的拉制，就能夠預先評價原料多晶矽中包含的異物量。其結果，與以往的評價方法相比，評價結果的反饋快，例如能夠容易進行原料多晶矽的挑選或對應用途分別使用等。
進而如果進行異物的成分分析，也成為調查異物附著在原料多晶矽片上的原因的線索，因此能夠得到更純淨的原料多晶矽。另外，在本實施方式中，在將多晶矽浸漬在腐蝕液3中之前，要將腐蝕液3預先進行循環過濾，因此能夠使原來的腐蝕液維持在純淨狀態，異物數的測定變得更準確。
再者，本發明的技術範圍並不限於上述的實施方式，在不脫離本發明的宗旨的範圍內，可以加上種種變更。例如在本實施方式中，作為腐蝕液，例示出氟硝酸，但除此以外，如果是能夠腐蝕多晶矽的液體，也可以使用其他的藥液。另外，關於腐蝕槽等的構成或具體的評價方法，也不限於上述的實施方式，可以進行適當的變更。
實施例以下，說明使用本發明的方法得到的實際的評價數據。
作為評價對象的原料多晶矽，準備3種樣品A、B、C。然後使用上述實施方式的方法測定各樣品中的液中粒子數，測定結果示於圖3。液中粒子計數器要能夠對每個粒子的大小進行計數，例如如果以0.2～5μm大小的粒子進行比較，每1×10-2升液體，A是8000個，B是2500個，C是15000個。
與此相反，使用對應於各樣品A、B、C的原料多晶矽，實際上進行拉制，測定製成的各單晶矽的無缺陷化率，其結果示於圖4。每單位體積的單晶矽中的無缺陷化率，A是70％，B是77％，C是60％。所謂「無缺陷化率」是無轉移單晶化率。
即，可以確認，在各樣品A、B、C中的液中的粒子數對應於製成的單晶矽中的無缺陷化率(缺陷密度)。由此證實，按照本發明的方法，能夠對原料多晶矽進行可靠地評價。
如以上所詳細地說明，按照本發明的多晶矽的評價方法，實際上不進行單晶的拉制，就能夠預先評價原料多晶矽的異物量。其結果與以往相比，評價結果的反饋快，例如能夠容易地進行單晶矽的挑選或對應用途分別使用等。
附圖的簡單說明圖1是用於說明本發明的一種實施方式的多晶矽的評價方法的圖。
圖2是用於說明多晶矽的其他評價方法的圖。
圖3是表示測定本發明實施例的各樣品的液中粒子數的結果曲線圖。
圖4是表示測定各單晶矽中的無缺陷化率的結果曲線圖，該單晶矽同樣是從對應於各樣品的原料多晶矽得到的。
符號的說明1多晶矽片2筐3腐蝕液4腐蝕槽5泵6過濾器7液中粒子計數器8容器9室10 真空泵
權利要求
1.多晶矽的評價方法，該方法是作為拉制單晶矽的原料使用的多晶矽的評價方法，其特徵在於，將塊狀或者片狀的多晶矽浸漬在能溶解上述多晶矽的藥液中後，測定在上述藥液中含有的異物數。
2.權利要求1記載的多晶矽的評價方法，其特徵在於，除了測定上述藥液中含有的異物數以外，還進行上述異物的成分分析。
3.權利要求1記載的多晶矽的評價方法，其特徵在於，在將上述多晶矽浸漬在容納在槽內的藥液中之前，預先循環過濾上述藥液。
全文摘要
提供實際上不進行單晶的拉制,能夠有效地評價原料多晶矽中含有的異物程度的方法。將一定量的多晶矽片1收容在筐2中,然後將筐2浸漬在放入腐蝕液3的腐蝕槽4內。此後,從腐蝕槽4提出,將腐蝕液3取樣後,使取樣過的液體放置一定時間,在多晶矽的微粒或粉末完全溶解時,使用液中粒子計數器7,測定一定量的液中的粒子數。
文檔編號C30B15/00GK1330173SQ0112189
公開日2002年1月9日 申請日期2001年6月26日 優先權日2000年6月26日
發明者堀憲治, 佐佐木剛 申請人:三菱麻鐵裡亞爾矽材料株式會社, 三菱綜合材料多晶矽股份有限公司