JP6452475B2 - 多結晶シリコン製造装置に用いる無機材料の評価用試料作製装置、評価用試料作製方法、及び評価方法 - Google Patents
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Description
評価対象とする無機材料を支持するための無機材料支持手段、及び加熱手段を具えた無機材料加熱部、
加熱手段、及び単結晶シリコンを析出させるためのシリコン芯線を支持するシリコン芯線支持手段を有する反応室、
並びに、
無機材料加熱部に、原料ガスである
A)シラン系化合物、及び
B)還元性ガス
を供給する原料ガス供給口及び供給手段を有し、
前記原料ガス供給口と前記反応室の間に、前記無機材料加熱部を有することを特徴とする無機材料評価用試料作製装置である。
A)シラン系化合物、及び
B)還元性ガス、
を加熱させた無機材料と接触させた後に、シリコン芯線上に単結晶シリコンを析出させる、ジーメンス法による多結晶シリコン製造装置に用いる無機材料の評価用試料作製方法である。
図1に示すように、本発明の無機材料評価用試料作製装置1は、評価対象とする無機材料を配置・加熱するための無機材料加熱部2、及び単結晶シリコンを析出させるための反応部3を有する。また、本発明の無機材料評価用試料作製装置1は、原料ガス供給手段4より供給された原料ガスを、無機材料加熱部2に供給するための原料ガス供給口5、無機材料加熱部2を通過した原料ガスを反応部3に供給するための原料ガス供給路6、及び反応部3を通過した未反応の原料ガスを排気するための原料ガス排出路7が設けられる。無機材料加熱部2は、原料ガス供給口5と反応部3の間に位置する。
無機材料加熱部2は、多結晶シリコン製造プロセスにおいて、多結晶シリコン製造装置の部材が暴露される環境を再現した加熱炉である。
反応部3では、原料ガス供給路6により供給される、無機材料加熱部で加熱された無機材料と接触した原料ガスを用いて、単結晶シリコンを析出させる。
原料ガスは、原料ガス供給口5から供給される。原料ガスとしてはシラン系化合物及び還元性ガスが用いられる。
次に、無機材料の評価用試料作製方法について説明する。
まず、得られた単結晶シリコンをシリコン芯線ごとカッティングする。カッティングの方法としては、クリスタルカッターや平面研削機等一般の加工機器を用いることができる。カッティングにより、シリコン芯線が棒状の場合、棒状のカッティングされた試料を得ることができる。カッティングされた試料は、断面の外観及び抵抗値から、シリコン芯線部と単結晶シリコン析出層を区別することができる。カッティングされた試料のシリコン芯線部を回転研磨機やペーパー研磨機等を用い削り落とし、単結晶シリコン析出層のみからなる試料を得る。得られた単結晶シリコン析出層は、上述のクリスタルカッター等の一般の加工機器を用い、適宜分析に適したサイズに調整する。
上述の評価結果に基づいて選択された無機材料を、ジーメンス法による多結晶シリコン製造装置の反応室内部で使用する部材として用いることが好ましい。反応室内部で使用する部材としては、反応室の内壁、底盤、ノズル及び/又は電極を挙げることができる。
得られた単結晶シリコンをクリスタルカッターでカッティングし、カッティングされた試料のシリコン芯線部を回転研磨機及びペーパー研磨機等を用い削り落とし、単結晶シリコン析出層のみからなる試料を得た。得られた単結晶シリコン析出層を平面研磨した後、鏡面研磨し、フォトルミネセンス法(PL法)(メーカー:(株)堀場製作所、型番:Photoluminor-D、波長領域1.076μm〜1.142μm)でP、B、Al及びAs濃度の分析を行った。
(1)と同様の方法で得られた単結晶シリコン析出層をフッ硝酸に溶解し、蒸発乾固させ、硝酸液に溶解した溶液をICP−MS(メーカー:アジレント・テクノロジー(株)、型番:Agilent7500)で分析した。
エッチング洗浄をした7mm×7mm×140mmの単結晶シリコン芯線13、チャック14を反応室18内のシリコン芯線支持部16に、アルコール洗浄をした無機材料8を、無機材料加熱室17内の無機材料支持部9にセットした。無機材料8にはSUS304Lを用いた。原料ガス供給口5から水素を流入させ、加熱手段10により無機材料8を200℃まで、加熱手段12により芯線13を1050℃に達するまで加熱した。それぞれの温度に達したら、水素に加えてトリクロロシランガスを原料ガス供給口5から流入させた。水素とトリクロロシランのモル比は、水素:トリクロロシラン=10:1とした。その状態で4時間析出を行った。析出した単結晶シリコンを、上述の(1)〜(2)の方法で評価した。結果を表1及び表2に示す。
無機材料8の加熱温度を500℃とする以外は、実施例1と同様に評価用試料を作製し、実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1及び表2に示す。
評価試料をNi201とし、無機材料8の加熱温度を500℃とした以外は、実施例1と同様に評価用試料を作製し、実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1及び表2に示す。
2・・・無機材料加熱部
3・・・反応部
4・・・原料ガス供給手段
5・・・原料ガス供給口
6・・・原料ガス供給路
7・・・原料ガス排出路
8・・・無機材料
9・・・無機材料支持部
10・・・加熱手段
11・・・測温手段
12・・・加熱手段
13・・・シリコン芯線
14・・・チャック
15・・・測温手段
16・・・シリコン芯線支持部
17・・・無機材料加熱室
18・・・反応室
Claims (9)
- ジーメンス法による多結晶シリコン製造装置に用いる無機材料の評価用試料作製装置であって、
評価対象とする無機材料を支持するための無機材料支持手段、及び加熱手段を具えた無機材料加熱部、
加熱手段、及び単結晶シリコンを析出させるためのシリコン芯線を支持するシリコン芯線支持手段を有する反応室、
並びに、
無機材料加熱部に、原料ガスである
A)シラン系化合物、及び
B)還元性ガス
を供給する原料ガス供給口及び供給手段を有し、
前記原料ガス供給口と前記反応室の間に、前記無機材料加熱部を有することを特徴とする無機材料評価用試料作製装置。 - 原料ガスである
A)シラン系化合物、及び
B)還元性ガス、
を加熱させた無機材料と接触させた後に、シリコン芯線上に単結晶シリコンを析出させる、ジーメンス法による多結晶シリコン製造装置に用いる無機材料の評価用試料作製方法。 - 請求項1に記載の試料作製装置を用い、
原料ガスである
A)シラン系化合物、及び
B)還元性ガス、
を前記無機材料加熱部において加熱させた無機材料と接触させた後に、前記反応室に供給し、
加熱された反応室内に配置されたシリコン芯線上に単結晶シリコンを析出させる、
ジーメンス法による多結晶シリコン製造装置に用いる無機材料の評価用試料作製方法。 - 請求項2又は3に記載の試料作製方法で作製した無機材料評価用試料の不純物濃度を測定することによる、ジーメンス法による多結晶シリコン製造装置に用いる無機材料の評価方法。
- 測定する不純物濃度が、P、B、C、及び無機材料を構成する主たる元素の濃度である、請求項4に記載の評価方法。
- 請求項4又は5に記載の評価結果に基づいて選択された無機材料を、反応室内部で使用する部材として用いることを特徴とする、多結晶シリコン製造装置。
- 請求項6に記載の反応室内部で使用する部材が、反応室の内壁、底盤、ノズル及び/又は電極であることを特徴とする多結晶シリコン製造装置。
- 請求項6又は請求項7に記載の製造装置を用いることを特徴とする多結晶シリコン製造方法。
- 請求項6又は請求項7に記載の製造装置を用いて、請求項4又は5に記載の評価方法による評価結果に基づいて決定した運転条件で、多結晶シリコンを製造する多結晶シリコン製造方法。
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