JP2011037699A - 多結晶シリコンの製造方法、製造装置及び多結晶シリコン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応炉内のシリコン芯棒に通電してシリコン芯棒を発熱させ、シリコン芯棒にクロロシラン類を含む原料ガスを供給することにより、シリコン芯棒の表面に多結晶シリコンを析出させロッドとして成長させる多結晶シリコンの製造方法において、高圧で原料ガスを大量に供給する条件で、シリコン芯棒への電流の調整により表面温度を所定の範囲に維持すると共に、ロッドの中心温度がシリコンの融点未満の所定温度に達するまで単位表面積当たりのクロロシラン類供給量を所定範囲内に維持しながら原料ガスを供給する前半工程と、ロッド径に応じて予め定めておいた電流値に設定するとともに単位表面積当たりの原料ガス供給量を低下させることで、ロッドの表面温度と中心温度を所定温度に維持する後半工程とを有する。
【選択図】 図2
Description
このような多結晶シリコンの製造方法において、シリコンの成長速度を速める方法のひとつに原料供給量を増加させる方法がある。
一方、原料ガスを過剰に供給すると、多結晶シリコンの析出反応に寄与する原料ガスの割合が減少するので、原料あたりの多結晶シリコンの生成量(収率)が低下し好ましくない。
そこで、反応炉の圧力を上げる条件で原料供給量を増加させ、収率の低下を抑えながら、成長速度を増加させることが考えられる。特許文献2には1〜16バール、好ましくは4〜8バールの圧力でシリコンを製造することが記載されている。また、特許文献3には、シーメンス法ではないが、シリコンの析出を1ミリバール〜100バール(絶対圧)の圧力で行うことが記載されている。
この多結晶シリコンにおいて、半導体用の単結晶シリコン製造で使用されるCZ(チョクラルスキー法)用リチャージロッドやFZ(フローティングゾーン法)用ロッドは、ロッド径が大きい方が効率的に単結晶シリコンを製造することができることから、例えば100mm以上の直径を有する多結晶シリコンのロッドが求められている。さらに表面形状が滑らかな多結晶シリコンが良い。
しかしながら、反応炉内部を高圧にしたうえで原料ガスを大量に供給すると、ロッド表面と接するガス流量が増えることでシリコンのロッドからガスへの対流伝熱が大きくなる。このとき、ロッドの表面温度をシリコンロッド成長に適した温度に維持しようとすると、通電電流を大きくする必要があり、通電電流を大きくすることによって、ロッドの中心温度が通常の圧力や流量の場合に比べて大幅に上昇する。このため、ロッドがある程度成長すると、シリコン芯棒と連結棒との連結部分が特に高温となって溶断が起き、ロッドを例えば100mm以上に太らせることができないという問題がある。シーメンス法による多結晶シリコンの製造はバッチ式であり、成長後のロッドが細いと生産性が下がってしまう。
ガス流量については、3.5×10−7mol/sec/mm2を超えると前半工程の収率低下が大きくバッチとして収率が低下してしまう。一方、ガス流量が2.0×10−7mol/sec/mm2未満になると、シリコンを高速に成長させることができない。また、シリコンロッドの表面に凹凸が形成されるため、滑らかな表面を持つ半導体用単結晶シリコンを製造するのに適した多結晶シリコンを製造することができなくなる。
本発明の製造方法において、前記反応炉の内壁面温度を250〜400℃としてもよい。そうすることでロッド表面から輻射により反応炉の内壁に伝わる熱量を少なくすることができ、前半工程を長く維持することでバッチとしての成長速度を速めることができる。
この場合、予熱温度を200〜400℃にすると、半導体用多結晶シリコンの製造に好適である。
原料ガスの予熱温度が400℃を超える温度となると、予熱器等の金属材料から不純物が原料ガスに混入し、製造される多結晶シリコンの不純物濃度が増加する。したがって、半導体用途に適した多結晶シリコンを製造するためには加熱温度は200〜400℃がよい。一方で原料ガスを400〜600℃に加熱した多結晶シリコンであっても、太陽電池用途などに利用することが可能である。
さらに、本発明の製造方法は、前記反応炉として、最外周位置のロッドと反応炉の内壁面との間に原料ガス供給用の噴出ノズルを有しないものを使用するとよい。
最外周位置のロッドは反応炉の内壁に直接対向しているため、その面から輻射により反応炉の内壁に伝わる熱量が多く溶断を起こし易い。原料ガス供給用の噴出ノズルをその面側に有しない構造とすれば、それらのロッドからガスへの対流伝熱についてはこれを抑えることにより、溶断を起こし難くすることができる。
また、プロセス前半で大量に原料ガスが供給されるので、四角形断面のシリコン芯棒を丸棒状で表面形状が滑らかなロッドに成長させることができ、半導体用に適した多結晶シリコンを製造することが可能である。
図1は本発明の製造方法において用いられる多結晶シリコン製造装置の全体図であり、この多結晶シリコン製造装置は反応炉を有している。この反応炉1は、炉底を構成する基台2と、この基台2上に取り付けられた釣鐘形状のベルジャ3とを具備している。
基台2上には、図1に示すように、シリコン芯棒4が取り付けられる複数の電極5と、クロロシラン類と水素ガスとを含む原料ガスを炉内に噴出するための噴出ノズル6と、反応後のガスを炉外に排出するためのガス排出口7とがそれぞれ複数設けられている。
また、シリコン芯棒4は、下端部が電極5内に差し込まれた状態に固定されることにより、上方に延びて立設されており、このシリコン芯棒4と同じシリコンによって形成された連結部材(図示略)によって各シリコン芯棒4の上端部が二本ずつを対として連結され、全体として逆U字状又はΠ字状となるように組み立てられている。
また、反応炉1には、そのベルジャ3の壁に覗き窓16が設けられており、外部から放射温度計(温度計)17によって内部のロッドの表面温度を測定できるようになっている。
なお、反応炉1の基台2及びベルジャ3は二重壁状に構築されており、内部の空間部2a,3aに冷却材が流通し得るようになっている。図1中の符号18は冷却材供給管、符号19は冷却材排出管を示している。
また、原料ガス調整器10によって調整された原料ガス供給量及び排ガス量から後述するようにシリコン芯棒4に析出したロッドの径を算出するロッド径算出器40が設けられている。そして、原料ガス調整器10が反応炉1内の圧力を制御しつつ、この原料ガス調整器10及び電流制御装置30は、ロッド径算出器40の算出結果及び放射温度計17の測定結果をもとに原料ガス供給量及び電極5からの電流量を制御して、後述する前半工程及び後半工程を行うようにプログラムされており、これら原料ガス調整器10及び電流制御装置30によって制御手段50が構成される。
まず、反応炉1の中心に配置されているヒータ15及び各シリコン芯棒4に接続されている電極5にそれぞれ通電して、これらヒータ15及びシリコン芯棒4を発熱させる。このとき、ヒータ15はカーボン製であるためシリコン芯棒4よりも先に発熱して温度上昇し、このヒータ15の輻射熱によって近傍のシリコン芯棒4が通電可能となる状態までに温度上昇すると、シリコン芯棒4も自身の電極5からの通電によって抵抗発熱状態となり、その熱が反応炉1の半径方向等に次々に伝達して、最終的に反応炉1内の全てのシリコン芯棒4が通電して発熱状態となる。これらシリコン芯棒4が原料ガスの分解温度にまで上昇することにより、噴出ノズル6から噴出した原料ガスがシリコン芯棒4の表面上で多結晶シリコンを析出し、これが径方向に成長して図1の鎖線で示すようにシリコンのロッドRとなる。多結晶シリコンの析出に供された後の排ガスは、反応炉1の内底部のガス排出口7から排ガス処理系11に送られる。
多結晶シリコンをロッドの表面全体に均等に析出させるため、図2(a)のA領域で示すように、ロッドの単位表面積当たりのクロロシラン類供給量Fは2.0×10−7〜3.5×10−7mol/sec/mm2の範囲内となるように維持される。これは従来の常圧タイプの反応炉での供給量より多い量である。このため、ロッドRの径(以下ロッド径という)RDが増大するにしたがって、ロッドRの周辺に供給される原料ガスの供給量は増加する。反応炉1内の圧力としては、0.4〜0.9MPa(絶対圧)とされる。この圧力が低過ぎると、プロセス全体にわたり収率が低下してしまう。さらに圧損を考慮するとガスを大量に流すため配管径が大きくなり、反応炉の炉下や基台の構造が複雑になってしまう。また、圧力の上限は、反応炉1の耐圧強度上決められる。
また、この原料ガスの供給量の調整とともに、ロッドRの表面温度Tsを1000〜1100℃の範囲内に維持するように電流値Iを調整する。表面温度Tsを高くすると、多結晶シリコンの成長速度を早めることができる。しかし、ロッド径RDの増大に伴って電流値Iは増加する。このため、ロッドRの中心温度Tcは図2(b)のA領域に示すようにロッド径RDの増大にしたがって上昇する。この中心温度Tcがシリコンの融点に達しないうちは、原料ガスの大量供給、高圧での製造が可能である。そこで、ロッドRの中心温度Tcをモニターし、それがシリコンの融点未満の1200〜1300℃になるまでは、同様の方法で原料ガス供給量(クロロシラン類供給量F)と電流値Iとを調整する。
ロッドRの表面温度Tsは、反応炉1の覗き窓16から放射温度計17で測定する(S1)。そして、シリコン芯棒4に通電する電流値Iを制御することにより、ロッドRの表面温度Tsを1000〜1100℃に維持する(S2)。
一方、ロッド径算出器40では、反応炉1からの排ガスをガスクロマトグラフ等で組成分析し、クロロシラン類の供給積算量との関係から、生成されたシリコンの重量を求め、その重量からロッド径RDを算出する(S3)。そして、そのロッド径RD及びロッドRの長さからロッドRの表面積を求める(S4)。このロッドRの表面積と、前述した単位表面積当たりのクロロシラン類供給量Fを基に原料ガスの供給量を求める(S5)。
上述の方法により求められるロッドRの中心温度Tcは、表面温度が測定されたロッドとそれにつながる連結部材、ならびにその連結部材と連結している他方のロッドの平均中心温度である。
シリコンロッドの溶断は、例えばシリコンロッドと連結部との連結点のような部位において、局所的に温度が上がりその中心部での温度が融点以上になることで起こる。そこで、上述の方法で求められたロッドの平均中心温度Tcを用いて、ロッドの溶断する温度を監視・制御することで溶断を防ぐ。この場合、連結部位の温度は、平均中心温度Tcよりも高い温度になっている。つまり、この平均中心温度Tcをシリコンの融点1410℃よりも低い温度に管理することで溶断を防ぐことができる。溶断を防ぐためには、接合部の接合度合い、シリコン芯棒の形状、使用しているシリコン芯棒の長さなどにより異なるが、1200〜1300℃の範囲であるとよい。
このようにしてロッドRの平均中心温度Tcを算出し、これをモニターしながら、その平均中心温度Tcが1200〜1300℃に達するまでは、上記のようにして電流値Iと原料ガス供給量(クロロシラン類供給量F)とを制御し、その温度範囲内にロッドRの平均中心温度Tcが達した段階からは、次のように制御する。
このプロセスの後半の制御内容は図4のフローチャートにまとめた。
プロセスの前半の場合と同様に、反応炉1の排ガスのガスクロマトグラフ等の分析により、ロッド径RDを算出する(S7)。そして、このロッド径RDに応じて、予め求めておいた電流値Iを設定する(S8)。この電流値Iは、維持すべきロッドRの表面温度Ts、ロッドRの平均中心温度Tc、シリコンの物性値(比抵抗、熱伝導度)から、各ロッド径RDに応じて求められる。例えば、ロッドRの平均中心温度Tcを1250℃、ロッドRの表面温度Tsを1100℃にする場合には、各ロッド径RD(mm)に応じて図5に示すような電流値I(A)とする。
また、ロッドRの表面温度Tsを測定しながら(S9)、表面温度Tsが1000〜1100℃になるように原料ガスの供給量(クロロシラン類供給量F)を調整する(S10)。このとき、ロッドRの単位表面積当たりのクロロシラン類供給量Fは、図2(a)の領域Bに示すように、ロッド径RDの増大に伴って減少する。また、この領域Bに示すようにロッドRの表面温度Ts及び平均中心温度Tcは所定範囲内に維持される。
そして、このような制御とすることにより、ロッドの平均中心温度を所定範囲内に抑えて溶断を防ぎつつ、表面温度を所定範囲に維持することにより、大径で表面形状も滑らかなロッドを高い収率で製造することができる。
シリコンのロッドの熱バランスを考えると、図6に模式化して示したように、ロッドRに電流を流すことによる抵抗発熱量Q1、ロッド表面からの輻射により反応炉の壁(ベルジャ)3へ逃げる熱量Q2、ロッド表面からガスへ対流伝熱で逃げる熱量Q3を考慮する必要があり、これら熱量について、
Q1=Q2+Q3 (式1)
の関係が成り立つ必要がある。
Q1=f(Ts,Tc,I,V,RD)
Q2=f(Ts,RD)
Q3=f(F,As,Ts)
ここで、Ts:ロッド表面温度、Tc:ロッド平均中心温度、I:電流、V:電圧、RD:ロッド径、F:クロロシラン類供給流量、As:ロッド表面積とする。また、ロッドの本数と長さは一定とする。
(1)Tc=1250℃としたい場合は、Q1と流すべき電流Iとその時の電圧Vが決まる。
(2)I=3000Aとした場合は、Tc、V、Q1が決まる。
上記の状態を実際に実現するには(式1)の熱バランスからQ2とQ3の合計値がQ1の熱量と等しくならなくてはならない。
ここで、プロセスの後半で、(1)の条件のように表面温度Tsと平均中心温度Tcを維持したいとする。(1)の条件では、Ts=1100℃、Tc=1250℃としようとしている。この時に流すべき電流値Iとロッドの発熱量Q1の値は一義的に求まる。
また、表面温度Tsとロッド径RDが決まっているので、壁へ逃げる熱量Q2の値は自ずと決まる。対流伝熱で逃げる熱量Q3については、ロッド表面積Asとロッド表面温度Tsが決まっているので、調整可能なのはクロロシラン類供給流量Fである。以上のことから、流すべき電流値Iを流した状態で、流量Fを調整すれば、Q2とQ3の合計値がQ1と等しくなる条件で、(1)の表面温度Tsと平均中心温度Tcを維持することができるのである。
この実施形態の多結晶シリコン製造装置のように、反応炉1に供給される原料ガスを予め加熱しておくことにより、ロッドからガスへの熱損失を減少させ、より高速でロッドを成長させることができる。予熱温度としては200〜600℃とすることができる。
なお、図8に示すさらに他の実施形態のように、予熱器22として、反応炉1に供給される原料ガスと、反応炉1内から排出される高温の排ガスとを熱交換させる構成としてもよい。
これら図7及び図8において、図1と共通部分には同一符号を付して説明は省略する。
以下の例では、トリクロロシランを主成分として4.5mol%のジクロロシラン(SiH2Cl2)を含むクロロシラン類を使用し、H2/クロロシラン類のモル比が8となるように水素(H2)と混合して反応炉へ供給した。そして、単位表面積当たりのクロロシラン類供給量、圧力を表1及び表2に示すように設定し、ロッド表面温度Tsは1100℃となるように電流値を調整した。表1が実施例、表2が比較例を示している。なお、原料ガスの供給温度は100℃とし、反応炉の内壁面温度は200℃とした。
この図10に示すように、比較例においては、ロッド径RDが100mmに達する前に溶断が発生し、それ以上ロッドを成長させることはできなかった(図10中×印が溶断を示す)。表2に示した最終ロッド径は、溶断が生じた時点でのロッド径である。また、溶断が発生した時点のロッド平均中心温度は1255〜1265℃であった。
なお、表1において、収率とは、シリコン生成量と供給したクロロシラン類の量の比率(mol%)である。また、単位時間単位クロロシラン類当たりのシリコン生成量は成長速度を示す値である。
実施例E7,E8とも、他の例と同様にトリクロロシランを主成分として4.5mol%のジクロロシランを含むクロロシラン類を使用し、H2/クロロシラン類のモル比が8となるようにH2と混合して反応炉へ供給した。ロッドの表面温度を1100℃、単位表面積当たりのクロロシラン類供給量を3.1×10-7mol/sec/mm2とし、E7については圧力を0.9MPa、E8については圧力を0.6MPaとなるように実施した。またロッドの平均中心温度Tcは、E7が1200℃、E8が1300℃に達した後にクロロシラン類及び水素のガス供給量と電流値を調整することで、プロセス後半工程においては、ロッド表面温度Tsを1100℃、平均中心温度TcをそれぞれE71200℃、E8で1300℃に維持した。この場合、E8については、シリコン芯棒と連結棒との連結部分が1410℃近くまで温度が上昇しないように適切な手段(例えば溶接)を施した。
実施例E7,E8の結果を表4に示した。また、シリコンロッド径に対する単位表面積当たりのクロロシラン類供給量、電流値、ロッドの表面温度Ts、ロッドの平均中心温度Tcを図12に示した。水素供給量は図示しないが、H2/クロロシラン類のモル比8が変わらないように調整した。
結果を比較例C13については表5に、比較例C14については表6に示した。
また、単位表面積当たりのクロロシラン類供給量F、電流値I、ロッド表面温度Ts及び中心温度Tcについてのロッド径RDに対する変化を図13に示した。この図13には、比較のため先の実施例E8の場合も重ねて表示した。
またロッドの平均中心温度Tcが1250℃に達した後にクロロシラン類及び水素のガス供給量と電流値を調整することで、プロセス後半工程においては、ロッド表面温度Tsを1100℃、平均中心温度Tcを1250℃に維持した。なお、原料ガスの供給温度は100℃とした。
結果を表7に示す。また、シリコンロッド径に対する単位表面積当たりのクロロシラン類供給量、電流値、ロッドの表面温度Ts、ロッドの平均中心温度Tcを図14に示した。水素供給量は図示しないが、H2/クロロシラン類のモル比8が変わらないように調整した。
また、反応炉の壁の温度制御を250、300、400℃としたことで、ロッドからの輻射と対流による熱損失が減少したことで前半工程を長くすることができた。そのため、同じ圧力、ガス条件で反応炉の内壁面温度が200℃であるE4に比べて、高い単位時間単位クロロシラン類当たりのシリコン生成量でシリコンを成長させることができた。
このように反応炉の壁の温度制御をする場合、ロッドからの輻射と対流を抑えるために、反応炉の内壁面の平均温度を250〜400℃に維持するとよい。高温になり過ぎると、壁の構成材から不純物が内部雰囲気に混入する可能性があるので、上限としては400℃が好ましい。
また、図7に示す多結晶シリコン製造装置を用いて実施例E13、E14の実験を行った。この図7に示す装置では、予熱器21が、排ガスの熱を利用するのではなく、原料ガス加熱のための熱源を有している。
実施例E12〜E14においては、他の例と同様にトリクロロシランを主成分として4.5mol%のジクロロシランを含むクロロシラン類を使用し、H2/クロロシラン類のモル比が8となるようにH2と混合して反応炉へ供給した。図8に示す排ガスとの熱交換による予熱器22を経由した後の原料ガス温度を200℃とした場合をE12、図7に示す予熱器21を経由した後の原料ガス温度を400℃、600℃にした場合をぞれぞれE13、E14とした。いずれも、ロッドの表面温度1100℃、単位表面積当たりのクロロシラン類供給量を3.1×10-7mol/sec/mm2、圧力を0.6MPaとなるように実施した。またロッドの平均中心温度Tcが1250℃に達した後にクロロシラン類及び水素のガス供給量と電流値を調整することで、ロッドの表面温度Tsを1100℃、平均中心温度Tcを1250℃に維持した。なお、反応炉の内壁面温度は200℃とした。
実施例E12〜E14の結果を表8に示した。また、シリコンロッド径に対する単位表面積当たりのクロロシラン類供給量、電流値、ロッドの表面温度Ts、ロッドの平均中心温度Tcを図15に示した。
また、炉内に供給される原料ガスの温度を予め加熱したことで、ロッドからガスへの熱損失が減少し前半工程を長く維持することができた。そのため、単位時間単位クロロシラン類当たりのシリコン生成量は同じ圧力、ガス条件で原料ガス供給温度が100℃である実施例E4が3.4×10−4g(Si)/g(クロロシラン類)/hrであったのに対し、200℃に加熱した実施例E12及び400℃に加熱した実施例E13では3.5×10−4g(Si)/g(クロロシラン類)/hr、600℃に加熱した実施例E14では3.6×10−4g(Si)/g(クロロシラン類)/hrと改善し、より高速にロッドを成長させることができた。製造されたロッドの純度を調べたところ、E12及びE13については半導体用シリコンに適していたが、E14はそれらより純度が低く、半導体用としては適さない純度であった。
例えば、上記実施形態ではロッド径をガスクロマトグラフィー等の分析結果から求めるようにしたが、覗き窓から直接ロッド径を測定するようにしてもよい。その場合、ロッドが重なり合って、中心部に配置されるロッドを確認できない場合は、最外周位置に配置されているロッドの径で代表してもよい。
また、特開2001−146499号公報に開示の方法も適用可能である。
また、同一条件のバッチ処理を繰り返す場合は、図3と図4に示したフローチャートにしたがってS1〜S10の各ステップを実施して電流と原料ガス供給量の調整パターンをレシピとして決定し、その後は、そのレシピを用いて処理することができる。その場合、レシピを決定した後はロッド表面温度の測定等が不要になる。
また、原料ガスは水素とクロロシランとを含む。この原料ガスとしては、H2/クロロシラン類のモル比を8としたが、これに限定されるものではなく、気相中でシリコンが析出してしまわないように、またロッドを速やかに成長させるために、例えばモル比を5〜10とするとよい。
後半工程で、単位表面積当たりのクロロシラン類供給量を調整する場合、実施例のように単位表面積当たりの水素の量も調整し、H2/クロロシラン類のモル比をあまり変化させないことが好ましい。すなわち、後半工程で単位表面積当たりのクロロシラン類供給量を調整する場合は、単位面積当たりの原料ガスの総量を調整する。さらに、モル比は多結晶シリコンの製造プロセス中に変更してもよい。したがって、ロッド表面温度及び中心温度を所定の範囲に維持しながら、ロッドを成長させることができる。
また、原料ガスにSiH4やSi2H6等を含んでいてもよく、シーメンス法以外にも、SiH4を主成分とするアシミ(ASiMi)法による多結晶シリコン製造方法にも本発明を適用することができる。
2 基台
2a 空間部
3 ベルジャ
3a 空間部
4 シリコン芯棒
5 電極
6 噴出ノズル
7 ガス排出口
8 電源装置
9 原料ガス供給源
10 原料ガス調整器
11 排ガス処理系
15 ヒータ
16 覗き窓
17 放射温度計
18 冷却材供給管
19 冷却材排出管
21 予熱器
22 予熱器
30 電流制御装置
40 ロッド径算出器
50 制御手段
R ロッド
Claims (9)
- 反応炉内のシリコン芯棒に通電してシリコン芯棒を発熱させ、該シリコン芯棒にクロロシラン類を含む原料ガスを供給することにより、シリコン芯棒の表面に多結晶シリコンを析出させロッドとして成長させる多結晶シリコンの製造方法において、
前記反応炉内の圧力が0.4〜0.9MPaであり、前記シリコン芯棒への電流の調整によりロッドの表面温度を所定の範囲に維持すると共に、前記ロッドの中心温度がシリコンの融点未満の所定温度に達するまで単位表面積当たりのクロロシラン類供給量を2.0×10−7〜3.5×10−7mol/sec/mm2の範囲内に維持しながら原料ガスを供給する前半工程と、前記ロッドの中心温度がシリコンの融点未満の所定温度に達した後、ロッド径に応じて予め定めておいた電流値に設定するとともに前記単位表面積当たりの原料ガス供給量を低下させながら前記ロッドの表面温度と中心温度を所定範囲に維持する後半工程とを有することを特徴とする多結晶シリコンの製造方法。 - 前記後半工程におけるロッドの中心温度は1200〜1300℃の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の多結晶シリコンの製造方法。
- 前記反応炉の内壁面温度を250〜400℃とすることを特徴とする請求項1又は2記載の多結晶シリコンの製造方法。
- 前記原料ガスを200〜600℃に予熱した後に前記反応炉に供給することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の多結晶シリコンの製造方法。
- 前記原料ガスを200〜400℃に予熱した後に前記反応炉に供給することを特徴とする請求項4記載の多結晶シリコンの製造方法。
- 前記反応炉から排出される排ガスと原料ガスとを熱交換することにより原料ガスを予熱することを特徴とする請求項5記載の多結晶シリコンの製造方法。
- 前記反応炉として、最外周位置のロッドと反応炉の内壁面との間に原料ガス供給ノズルを有しないものを使用することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の多結晶シリコンの製造方法。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された直径100mm以上の多結晶シリコン。
- 反応炉と、反応炉内に設置されシリコン芯棒に通電する複数の電極と、反応炉内にクロロシラン類を含む原料ガスを供給する噴出ノズルと、反応後のガスを反応炉から排出するガス排出口とを備え、前記シリコン芯棒に通電してシリコン芯棒を発熱させ、該シリコン芯棒に前記原料ガスを供給することにより、シリコン芯棒の表面に多結晶シリコンを析出させロッドとして成長させる多結晶シリコンの製造装置において、
前記ロッドの表面の温度を測定する温度計と、前記ロッドの径を測定するロッド径算出器と、前記反応炉の圧力を制御するとともに、前記原料ガスの供給量及び前記電極から前記シリコン芯棒に通電する電流を前記温度計で測定した温度及び前記ロッド径算出器で測定したロッド径を用いて制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記反応炉内の圧力を0.4〜0.9MPaとし、前記シリコン芯棒への電流を漸次増大させて前記ロッドの表面温度を所定の範囲に維持すると共に、前記ロッドの中心温度がシリコンの融点未満の所定温度に達するまで単位表面積当たりのクロロシラン類供給量を2.0×10−7〜3.5×10−7mol/sec/mm2の範囲内に維持しながら原料ガスを供給する前半工程と、前記ロッドの中心温度がシリコンの融点未満の所定温度に達した後、ロッド径に応じて予め定めておいた電流値に設定するとともに前記単位表面積当たりの原料ガス供給量を低下させることで、前記ロッドの表面温度と中心温度を所定範囲に維持する後半工程とを行うようにプログラムされていることを特徴とする多結晶シリコンの製造装置。
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