KR101460144B1 - 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법 - Google Patents

다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101460144B1
KR101460144B1 KR1020130003288A KR20130003288A KR101460144B1 KR 101460144 B1 KR101460144 B1 KR 101460144B1 KR 1020130003288 A KR1020130003288 A KR 1020130003288A KR 20130003288 A KR20130003288 A KR 20130003288A KR 101460144 B1 KR101460144 B1 KR 101460144B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rod
polycrystalline silicon
contamination
silicon
wafer
Prior art date
Application number
KR1020130003288A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130086305A (ko
Inventor
한스 우치너
로버트 보먼
Original Assignee
와커 헤미 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 와커 헤미 아게 filed Critical 와커 헤미 아게
Publication of KR20130086305A publication Critical patent/KR20130086305A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101460144B1 publication Critical patent/KR101460144B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6489—Photoluminescence of semiconductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은,
a) 지멘스 반응기에서 증착에 의해 2개의 다결정 실리콘 로드를 제공하는 단계;
b) 상기 증착 직후, 상기 2개의 로드 중 제1 로드의 오염도를 판정하는 단계;
c) 다결정 실리콘 로드를 추가로 가공하는 하나 이상의 시스템을 통해 제2 로드를 인도하여, 로드 조각 또는 폴리실리콘 단편을 얻고, 선택적으로는 세정하고, 저장 또는 포장하는 단계
d) 이어서, 상기 제2 로드의 오염도를 판정하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 로드와 제2 로드에서 판정된 오염도의 차이가 시스템 및 시스템 환경으로부터 초래되는 다결정 실리콘의 표면 오염도를 제공하는, 다결정 실리콘의 표면 오염도를 판정하는 방법을 제공한다.

Description

다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법{PROCESS FOR DETERMINING SURFACE CONTAMINATION OF POLYCRYSTALLINE SILICON}
본 발명은 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법에 관한 것이다.
공업적 규모에서, 크루드(crude) 실리콘은 약 2,000℃의 온도에서 경량 아크로에서 이산화규소를 탄소로 환원시킴으로써 얻어진다.
이 방법에 의하면 약 98∼99%의 순도를 가진 "야금학적 등급"의 실리콘(Simg)이 제공된다.
태양광 발전(photovoltaics) 및 마이크로일렉트로닉스에서 적용하기 위해, 야금학적 등급의 실리콘은 정제되어야 한다.
이를 위해서, 상기 실리콘은 예를 들면 유동층 반응기에서 300∼350℃에서 염화수소 기체와 반응하여 트리클로로실란과 같은 실리콘-함유 가스를 형성한다. 이어서, 실리콘-함유 가스를 정제하기 위해 증류 단계가 실행된다.
이러한 고순도 실리콘-함유 가스는 고순도 다결정 실리콘의 제조용 출발 물질로서 사용된다.
다결정 실리콘은 간략히 폴리실리콘으로도 지칭되는 것으로, 전형적으로는 지멘스(Siemens) 공정에 의해 제조된다. 지멘스 공정은 실리콘-함유 성분과 수소를 포함하는 반응 가스를 도입하면서 벨 형상(bell-shaped) 반응기("지멘스 반응기")에서 전류를 직접 통과시킴으로써 실리콘으로 된 가느다란 필라멘트 로드(filament rod)를 가열하는 단계를 포함한다.
상기 반응 가스의 실리콘-함유 성분은 일반적으로 SiHnX4-n(n=0, 1, 2, 3; X=Cl, Br, I)의 조성을 가진 모노실란 또는 할로실란이다. 상기 성분은 바람직하게는 클로로실란, 보다 바람직하게는 트리클로로실란이다. 주로 SiH4 또는 SiHCl3(트리클로로실란, TCS)이 수소와의 혼합물로 사용된다.
지멘스 공정에 있어서, 필라멘트 로드는 전형적으로 반응기 베이스에 존재하는 전극 내에 수직으로 삽입되고, 전극을 통해 파워 서플라이에 접속된다. 필라멘트 로드가 2개씩 수평 브릿지(bridge)(이것도 실리콘으로 이루어짐)를 통해 커플링되어 실리콘 증착을 위한 지지체를 형성한다. 상기 브릿지 커플링은 가느다란 로드로도 불리우는 전형적인 U자형 지지체를 생성한다.
고순도 폴리실리콘은 가열된 로드와 브릿지 상에 증착되고, 그 결과 로드의 직경은 시간이 경과됨에 따라 증가된다(CVD = 화학적 증기 증착/기상 증착).
증착이 종료된 후, 이러한 폴리실리콘 로드는 전형적으로 기계적 가공에 의해 추가로 가공되어 여러 가지 크기로 분류되는 단편(fragment)이 얻어지고, 이것들은 선택적으로는 습식-화학적 정제 공정을 거쳐 최종적으로는 포장된다.
그러나, 폴리실리콘은 로드 또는 로드 조각의 형태로 추가로 가공될 수 있다. 이것은 특히 FZ 공정에서 폴리실리콘을 사용하는 경우에 그러하다.
또한, 다른 공지의 방법은 소형 실리콘 입자를 유동층 반응기에서 그러한 반응 가스에 직접 노출시키는 방법이다. 제조되는 다결정 실리콘은 과립(과립형 폴리) 형태로 되어 있다.
다결정 실리콘(약칭하여 폴리실리콘)은 도가니 인상(crucible pulling)(초크랄스키 또는 CZ 공정) 또는 존 멜팅(zone melting)(플로트 존 또는 FZ 공정)에 의해 단결정 실리콘을 제조하는 공정에서 출발 물질로서 사용된다. 이러한 단결정 실리콘은 웨이퍼로 분할되고, 여러 가지 기계적, 화학적, 및 화학-기계적 가공을 거친 후, 반도체 공업에서 전자 부품(칩)의 제조용으로 사용된다.
그러나, 보다 구체적으로는 다결정 실리콘은 인상법 또는 캐스팅법에 의해 단결정 또는 다결정 실리콘의 제조용으로 수요가 점증하고 있으며, 이러한 단결정 또는 다결정 실리콘은 태양광 발전용 태양 전지의 제조에 사용된다.
폴리실리콘에 대한 품질 수요가 갈수록 높아지기 때문에, 전체 공정 연계에 걸친 품질 관리가 필수적이다. 예를 들면 금속이나 도펀트에 의한 오염과 관련하여 소재가 분석된다. 벌크(bulk) 상태의 오염은 폴리실리콘 단편 또는 로드 조각의 표면에서의 오염과는 구별되어야 한다.
제조된 폴리실리콘을 품질 관리 목적을 위해 다결정질 물질로 변환시키는 것이 관례적이다. 이 경우에, 단결정질 물질이 분석된다. 여기서도, 반도체 공업에서 주분자 공정에서 특히 핵심적으로 평가되는 금속 오염이 특히 중요하다. 그러나 실리콘은 탄소 및 알루미늄, 붕소, 인, 비소와 같은 도펀트에 관해 분석된다.
도펀트(B, P, As, Al)는 다결정질 물질로부터 제조된 FZ 단결정에서 SEMI MF 1398에 대한 광 루미네슨스(photoluminescence)에 의해 분석된다(SEMI MF 1723).
대안으로서, 저온 FTIR(Fourier Transform IR spectroscopy)이 사용된다(SEMI MF 1630).
FZ 공정의 기본적 내용은, 예를 들면, DE-3007377 A에 기재되어 있다.
FZ 공정에 있어서, 다결정 스톡 로드는 고주파 코일에 의해 용융되고, 용융된 물질은 단결정 시드(seed) 결정 및 후속 공정인 재결정화에 의해 단결정으로 변환된다. 재결정화 과정에서, 형성되는 단결정의 직경은 처음에는 콘(cone) 형상으로 증가되고(콘 형성), 마침내 얻고자 하는 최종적 직경이 얻어진다(로드 형성). 콘 형성 단계에서, 단결정은 또한 가느다란 시드 결정에 부하가 걸리지 않도록 기계적으로 지지된다.
다결정 실리콘 로드로부터 FZ에 의해 제조된 단결정 로드로부터 웨이퍼가 절단된다(SEMI MF 1723). 인상된 단결정 로드로부터 소형 웨이퍼가 절단되고, HF/HNO3로 에칭되고, 18 MOhm 물로 헹구어지고 건조된다. 이러한 웨이퍼에 대해 광 루미네슨스 측정이 수행된다.
FTIR(SEMI MF 1188, SEMI MF 1391)에 의해 탄소 및 산소 농도의 판정이 이루어질 수 있다.
이것은, 다결정 로드로부터 소형 웨이퍼를 절단하는 단계를 포함한다. 웨이퍼는 폴리싱(polishing)되고, 이어서 FTIR 분광법에 의해 탄소 함량이 판정된다.
두 공정(광 루미네슨스 및 FTIR)은 벌크 상태의 오염도의 판정에 배타적으로 이용된다.
표면에서의 오염도는 간접적으로만 판정될 수 있다.
특허문헌 DE 41 37 521 A1에는 실리콘 입자 내 오염물의 농도를 분석하는 방법으로서, 입자상 실리콘을 실리콘 용기에 투입하는 단계, 플로트 존에서 단결정 실리콘을 제공하도록 상기 입자상 실리콘 및 실리콘 용기를 처리하는 단계, 및 상기 단결정 실리콘에 존재하는 오염물의 농도를 판정하는 단계를 포함하는 분석 방법이 기재되어 있다. 사용된 실리콘 용기 내 붕소, 인, 알루미늄 및 탄소의 농도를 판정하고, 재현성 있는 바탕 값(background value)을 얻는다.
FTIR을 이용하여 플로트 존 공정에 의해 발견된 붕소, 인 및 탄소에 대한 상기 값은 실리콘 용기로부터 유래된 비율로 보정되었다.
이러한 적용에 있어서, 다결정 실리콘 로드의 단편화(fragmentation) 공정이 실리콘의 오염을 초래하는 것으로도 나타난다. 이것은 실리콘 용기에 도입되고 플로트 존 공정을 거친 다음, FTIR을 이용하여 오염도에 대해 분석되는 실리콘 단편으로 인해 가능하다. 단편화 이전의 베이스 물질의 오염도는 알려져 있기 때문에, 단편화로부터 초래되는 추가적 오염도를 판정할 수 있다.
특허문헌 DE 43 30 598 A1도 마찬가지로, 분쇄(comminution) 공정으로부터 초래되는 실리콘의 오염도 판정을 가능하게 하는 방법을 개시한다. 실리콘 블록을 덩어리(lump)로 분쇄하였다. 이어서, 실리콘 덩어리를 존 멜팅 공정으로 처리하여 단결정으로 변환시켰다. 단결정으로부터 웨이퍼를 절단하고, 광 루미네슨스에 의해 붕소와 인에 대해 분석했다. 사용된 실리콘 블록의 평균적인 붕소 및 인 함량과 비교하여, 붕소와 인의 농도가 증가되는 것으로 나타나면, 이는 분쇄 공정을 포함하는 인자들에 기인할 수 있다.
그러나, 이상과 같은 방법들은, 분쇄 공정뿐 아니라 저장, 수송, 세정 및 포장과 같은 다른 공정 단계들이 일어나는 환경이 실리콘의 오염, 특히 실리콘의 표면 오염에 영향을 준다는 사실을 고려하고 있지 않다.
이와 관련하여 테스트 목적의 순전히 분석적인 공정은 적합하지 않다.
본 발명의 목적은 이러한 문제점들을 해결하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은,
a) 지멘스 반응기에서 증착에 의해 2개의 다결정 실리콘 로드를 제공하는 단계;
b) 상기 증착 직후, 상기 2개의 로드 중 제1 로드의 오염도를 판정하는 단계;
c) 다결정 실리콘 로드를 추가로 가공하는 하나 이상의 시스템을 통해 제2 로드를 인도하여, 로드 조각 또는 폴리실리콘 단편을 얻고, 선택적으로는 세정하고, 저장 또는 포장하는 단계
d) 이어서, 상기 제2 로드의 오염도를 판정하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 로드와 제2 로드에서 판정된 오염도의 차이가 시스템 및 시스템 환경으로부터 초래되는 다결정 실리콘의 표면 오염도를 제공하는, 다결정 실리콘의 표면 오염도를 판정하는 방법에 의해 달성된다:
우선, 2개의 다결정 실리콘 로드는 지멘스 반응기에서 다결정 실리콘을 증착시킴으로써 제공되고, 각각 2개의 다결정 실리콘 로드를 포함하는 U자형 다결정 실리콘 본체가 제조된다.
증착 공정에서 사용되는 반응 가스는 전형적으로 실리콘-함유 성분, 바람직하게는 트리클로로실란과 수소를 포함한다.
증착 공정은 바람직하게는 소형 테스트 반응기에서 이루어진다.
실제로, 전술한 U자형 본체는 증착 공정 후, 반응기로부터 해체될 수 있고, 그런 다음 브릿지와 각각의 로드 단부가 제거되어, 하나의 동일한 배치(batch)로부터 2개의 다결정 실리콘 로드가 얻어진다.
단계 a)에서 제공된 2개의 다결정 실리콘 로드는 바람직하게는, 증착시 브릿지(U자형)를 통해 서로 결합된다(부라더 로드).
소형 반응기를 사용하는 경우에, 2개의 다결정 실리콘 로드는 전형적으로 약 20cm의 길이와 약 1.6cm의 직경을 가질 수 있다.
2개의 로드 중 하나는 바람직하게는 증착이 완료되어 브릿지와 로드 단부가 분리된 직후에 PE 백에 포장된다. 2개의 로드는 바람직하게는 각각 PE 백에 포장된다.
제1 로드는 이어서 오염도에 대해 분석된다.
우선적으로 도펀트 및 탄소가 판정된다.
포장된 로드가 분석 실험실로 이송되면, 우선적으로 PE 백으로부터 로드를 꺼내어, 다결정 로드로부터 웨이퍼를 분리하여 FTIR 분석 단계로 이송한다.
이로써 탄소 농도가 판정된다.
나머지 로드는 바람직하게는 FZ에 의해 단결정 로드로 변환된다.
단결정 로드 내의 도펀트의 농도가 광 루미네슨스에 의해 판정된다.
이렇게 해서 판정된 도펀트 및 탄소 농도에 대한 값은 제2 로드에 대한 기준 값의 역할을 한다.
제2 로드는 PE 백으로부터 꺼내진 후, 시스템을 통해 다결정 실리콘 청크(chunk)의 제조를 위해 인도되고(분쇄, 포장), 선택적으로는 시스템을 통해 다결정 실리콘 청크의 세정을 위해 인도된다.
이러한 과정에서, 로드는 시스템을 통과하는 동안 도펀트와 탄소에 관해서 오염물을 수용하게 된다.
세정 시스템 또는 미세정 청크 다결정 물질용 제조 라인을 통과한 후, 오염된 로드는 바람직하게는 고순도 PE 백에 다시 포장된다.
바람직하게는, 다음과 같은 2개의 라벨이 PE 백에 부착된다:
라벨 번호 1: 원 배치의 배치 번호를 가진 라벨(제1 로드와 비교)
라벨 번호 2: 새로운 배치 번호를 가진 라벨.
오염된 로드는 FZ에 의해 단결정 로드를 제조하는 데 사용된다.
계속해서, 제1 로드에 대해 앞에 기재된 바와 같이, 도펀트는 광 루미네슨스에 의해 판정되고, 탄소는 FTIR에 의해 판정된다.
제1 로드와는 대조적으로, FTIR에 의한 탄소 농도의 판정은 다결정 웨이퍼 상이 아닌 단결정 웨이퍼 상에서 이루어진다.
오염된 로드의 FZ 인상 과정에서, 탄소-함유 입자는 표면으로부터 벌크 내로 이동하므로, FTIR에 의한 탄소 측정이 용이하게 이루어지게 된다.
제1 로드에 대해 측정된 값은 시스템을 통해 안내된 제2 로드에 대한 값으로부터 차감된다.
제1 로드 값과 제2 로드 값 사이의 차는, 가공, 세정, 포장 후 다결정 실리콘의 표면에 기인할 수 있는 값을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은, 분쇄, 세정, 포장과 같은 가공 단계 과정에서 또는 수송 작업에서 폴리실리콘 표면이 간접적으로 오염되는 방식을 판정할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 폴리실리콘 로드, 컷(cut) 로드 및 상이한 크기 등급의 폴리실리콘 청크(에칭된 것 또는 에칭되지 않은 것)와 같은 모든 가능한 생성물에 대한 표면 오염도를 제공한다.
본 발명에 따른 방법은 또한, 표면 오염에 관한 각각의 제조 단계의 모니터링 및 최적화를 가능하게 한다.
예를 들면, 제2 로드는 세정 시스템을 통해서만 인도되거나 분쇄 시스템을 통해서만 인도될 수 있다. 그 경우에, 상기 방법은 표면 오염에 대한, 분쇄 시스템 및 그 주위의 영향, 또는 세정 시스템 및 그 주위의 영향을 분리하여 제공한다. 폴리실리콘의 포장 또는 하나의 시스템으로부터 다른 하나의 시스템으로의 폴리실리콘의 수송에도 마찬가지로 적용된다.
표면 오염도의 판정은 재현성이 있다.
테스트를 위해, 12개의 프로세스 접시(process dish)의 12개의 로드를 동시에 세정 시스템에 통과시켰다.
계속해서, 광 루미네슨스에 의해 도펀트 농도를 판정했다.
이론적으로는, 12개의 부라더 로드들은, 상이한 배치로부터 생성되었지만, 동일한 조건 하에 세정 시스템을 동시에 통과하였기 때문에, 붕소 인, 알루미늄 및 비소에 대해 동일한 분석 값을 가져야 한다.
표 1은 붕소 인, 알루미늄 및 비소에 대해 판정된 값을 ppta 단위로 나타낸다.
제1 로드에 대해 측정된 값은 시스템을 통해 인도된 제2 로드에 대한 값으로부터 차감되었다.
B P Al As
#1 20.95 23.37 0.98 4.95
#2 12.74 <1 <0.5 <0.5
#3 14.40 1.25 <0.5 2.04
#4 16.04 5.49 <0.5 0.52
#5 20.96 10.09 <0.5 <0.5
#6 17.79 7.22 0.52 <0.5
#7 12.28 <1 <0.5 <0.5
#8 14.03 <1 <0.5 <0.5
#9 22.15 13.85 <0.5 1.60
#10 21.98 7.51 <0.5 2.03
#11 12.49 1.52 <0.5 1.71
#12 22.91 14.86 0.50 <0.5
하기 재현성 및 검출 한계는 추정치이다:
붕소
재현성: ±5 ppta
검출 한계: 5 ppta
인
재현성: ±5 ppta
검출 한계: 5 ppta
알루미늄
재현성: ±0.25 ppta
검출 한계: 1 ppta
비소
재현성: ±0.5 ppta
검출 한계: 5 ppta
본 발명에 따른 방법은 또한 실리콘 표면 상의 탄소 입자의 함량을 10 ppba의 검출 한계에서 ±10 ppba의 재현성을 가지고 판정하는 데 이용될 수 있다.
실시예
이하의 실시예는 제2 로드를 세정 시스템을 통해 인도한 다음 도펀트 오염도에 대해 분석하는 과정을 나타낸다. 제1 로드(증착 후 U자형 본체로부터 얻어진 제2 로드의 부라더 로드)를 전술한 바와 같이 광 루미네슨스에 의해 도펀트에 대해 분석했다.
제2 로드(길이 20cm, 직경 1.6cm)가 포장되어 있는 PE 백을 바람직하게는 세라믹 가위로 잘라 개봉한다. 상기 로드를 수작업 제거용 울트라클린 글로브(ultraclean glove)를 사용하여 꺼낸다. 이어서, 로드를 프로세스 접시에 놓는다.
적합한 울트라클린 글로브(PE-Tyvek® 글로브)는 특허문헌 US 2011-0083249에 개시되어 있고, 그 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. DuPont사 제조의 Tyvek®은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 열 용접된 섬유로 이루어진 종이 웹형 섬유상 기능성 직물이다.
로드가 충전된 프로세스 접시는 세정 시스템을 통해 이송된다.
이러한 과정에서, 실리콘 로드는 예비정제 중에 불산(HF), 염산(HCl) 및 과산화수소(H2O2)를 함유하는 산화성 세정 용액으로 세척된다. 주된 세정 작업에 있어서, 로드는 질산(HNO3) 및 불산(HF)을 포함하는 세정 용액으로 세척된다. 계속해서, 상기 로드는 산화성 세정 용액으로 세척됨으로써 친수화 처리된다. 세정 공정에 관해서, 특허문헌 EP 0 905 796 B1은 원용에 의해 그 내용 전체가 본 명세서에 포함된다.
로드는 세정된 후, 건조되고, 냉각된 후, 울트라클린 글로브, 바람직하게는 PE-Tyvek® 글로브로 파지하여 고순도 PE 백에 포장되고 밀봉된다.
다음과 같은 2개의 라벨이 PE 백에 부착되어 있다:
라벨 번호 1: 원 배치의 배치 번호를 가진 라벨(제1 로드와 측정치를 비교할 수 있게 함)
라벨 번호 2: 새로운 배치 번호를 가진 라벨.
오염된 로드는 FZ에 의해 가공되어 단결정 로드를 제공한다. 전술한 바와 같이, 도펀트는 광 루미네슨스에 의해 판정된다. 마찬가지로, FTIR에 의해 탄소를 분석할 수도 있다.
제1 로드에 대해 측정된 붕소, 인, 알루미늄 및 비소 도펀트에 대한 값은 제2 로드에 대한 대응한 값으로부터 차감된다.
제1 로드의 값과 제2 로드의 값 사이의 차는 폴리실리콘의 표면에 기인할 수 있는 값을 제공한다.
표 2는 붕소, 인, 알루미늄 및 비소의 표면 오염도에 대해 판정된 차를 나타낸다.
B P Al As
44.06 15.46 0.03 1.29
119.32 405.97 194.63 22.78
19.10 4.28 0.89 4.66
128.55 250.91 145.57 17.18
7.70 79.68 0.87 0.52
3.58 21.01 1.53 2.66
3.86 16.17 6.71 4.39
6.57 0.22 0.25 1.24
9.11 2.68 1.37 1.08
10.10 1.37 14.60 0.59
20.47 41.02 7.26 3.18

Claims (8)

  1. a) 지멘스 반응기에서 증착에 의해 2개의 다결정 실리콘 로드를 제공하는 단계;
    b) 상기 증착 직후, 상기 2개의 로드 중 제1 로드의 오염도를 판정하는 단계;
    c) 다결정 실리콘 로드를 추가로 가공하는 하나 이상의 시스템을 통해 제2 로드를 인도하여, 로드 조각 또는 폴리실리콘 단편을 얻고, 선택적으로는 세정하고, 저장 또는 포장하는 단계
    d) 이어서, 상기 제2 로드의 오염도를 판정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 로드와 제2 로드에서 판정된 오염도의 차이가 시스템 및 시스템 환경으로부터 초래되는 다결정 실리콘의 표면 오염도를 제공하는,
    다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로드 및 제2 로드에 대해, 도펀트 또는 탄소, 또는 도펀트와 탄소 모두에 의한 다결정 실리콘의 오염도가 판정되는, 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도펀트가 붕소, 인, 알루미늄 및 비소로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로드가 증착 공정 직후 PE 백에 포장되는, 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 b)에서 상기 제1 로드로부터 웨이퍼가 제거되고, 이 웨이퍼는 FTIR에 의해 탄소 농도를 판정하는 데 사용되는, 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 로드로부터 상기 웨이퍼가 제거된 후 나머지 로드는 FZ에 의해 단결정 로드로 변환되고, 상기 단결정 로드로부터 제거된 웨이퍼 상에서 광 루미네슨스(photoluminescence)에 의해 도펀트의 농도가 판정되는, 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 c) 중 하나 이상의 시스템은 폴리실리콘의 분쇄, 세정, 저장, 또는 포장을 위한 시스템이고, 상기 로드는 상기 하나 이상의 시스템을 통해 인도되면, PE 백에 포장되는, 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
  8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 로드는 상기 단계 d)에서 FZ에 의해 단결정 로드로 변환되고,
    이 단결정 로드로부터 제1 웨이퍼가 제거되어, 탄소 농도의 판정을 위한 FTIR 분석 단계로 이송되고;
    제2 웨이퍼는 제거되어 도펀트의 농도의 판정을 위해 광 루미네슨스 분석 단계로 이송되는, 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법.
KR1020130003288A 2012-01-24 2013-01-11 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법 KR101460144B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012200994.9 2012-01-24
DE102012200994A DE102012200994A1 (de) 2012-01-24 2012-01-24 Verfahren zur Bestimmung einer Oberflächen-Verunreinigung von polykristallinem Silicium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130086305A KR20130086305A (ko) 2013-08-01
KR101460144B1 true KR101460144B1 (ko) 2014-11-11

Family

ID=47563231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130003288A KR101460144B1 (ko) 2012-01-24 2013-01-11 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10605659B2 (ko)
EP (1) EP2620412B1 (ko)
JP (1) JP5722361B2 (ko)
KR (1) KR101460144B1 (ko)
CN (1) CN103217396B (ko)
CA (1) CA2799075C (ko)
DE (1) DE102012200994A1 (ko)
ES (1) ES2561004T3 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013207251A1 (de) 2013-04-22 2014-10-23 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium
DE102013221826A1 (de) 2013-10-28 2015-04-30 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium
JP6472768B2 (ja) * 2016-04-08 2019-02-20 信越化学工業株式会社 フォトルミネッセンス法によるシリコン結晶中の不純物定量方法および多結晶シリコンの選別方法
CN111060017A (zh) * 2020-01-15 2020-04-24 长治高测新材料科技有限公司 一种单多晶硅棒自动检测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06107496A (ja) * 1990-11-15 1994-04-19 Hemlock Semiconductor Corp 粒状シリコンの分析方法
DE102008040231A1 (de) * 2008-07-07 2008-12-18 Wacker Chemie Ag Polykristalliner Siliciumbruch hoher Reinheit und Reinigungsverfahren zu seiner Herstellung

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3007377A1 (de) 1980-02-27 1981-09-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum tiegelfreien zonenschmelzen eines siliciumstabes
JPH0758261B2 (ja) * 1987-08-21 1995-06-21 松下電子工業株式会社 シリコン中の不純物濃度の測定方法
US4921026A (en) 1988-06-01 1990-05-01 Union Carbide Chemicals And Plastics Company Inc. Polycrystalline silicon capable of yielding long lifetime single crystalline silicon
US5361128A (en) * 1992-09-10 1994-11-01 Hemlock Semiconductor Corporation Method for analyzing irregular shaped chunked silicon for contaminates
DE19741465A1 (de) 1997-09-19 1999-03-25 Wacker Chemie Gmbh Polykristallines Silicium
JP3984865B2 (ja) * 2002-05-22 2007-10-03 住友チタニウム株式会社 多結晶シリコン製造方法
US6874713B2 (en) * 2002-08-22 2005-04-05 Dow Corning Corporation Method and apparatus for improving silicon processing efficiency
US7141114B2 (en) * 2004-06-30 2006-11-28 Rec Silicon Inc Process for producing a crystalline silicon ingot
US7270706B2 (en) * 2004-10-04 2007-09-18 Dow Corning Corporation Roll crusher to produce high purity polycrystalline silicon chips
DE102006031105A1 (de) * 2006-07-05 2008-01-10 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Reinigung von Polysilicium-Bruch
DE102006035081A1 (de) 2006-07-28 2008-01-31 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von klassiertem polykristallinen Siliciumbruch in hoher Reinheit
DE102007027110A1 (de) * 2007-06-13 2008-12-18 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zum Verpacken von polykristallinem Siliciumbruch
DE102008026811B4 (de) * 2008-06-05 2012-04-12 Centrotherm Sitec Gmbh Verfahren und Anordnung zum Aufschmelzen von Silizium
JP5083089B2 (ja) * 2008-07-23 2012-11-28 株式会社Ｓｕｍｃｏ シリコン材料表層における金属不純物分析方法
JP5751748B2 (ja) * 2009-09-16 2015-07-22 信越化学工業株式会社 多結晶シリコン塊群および多結晶シリコン塊群の製造方法
DE102009045538A1 (de) 2009-10-09 2011-04-14 Wacker Chemie Ag Atmungsaktiver Handschuh zur Verwendung beim Verpacken und Sortieren von hochreinem Silicium

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06107496A (ja) * 1990-11-15 1994-04-19 Hemlock Semiconductor Corp 粒状シリコンの分析方法
DE102008040231A1 (de) * 2008-07-07 2008-12-18 Wacker Chemie Ag Polykristalliner Siliciumbruch hoher Reinheit und Reinigungsverfahren zu seiner Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
CA2799075A1 (en) 2013-07-24
EP2620412B1 (de) 2015-11-25
CN103217396B (zh) 2015-08-19
CN103217396A (zh) 2013-07-24
US10605659B2 (en) 2020-03-31
EP2620412A1 (de) 2013-07-31
US20130186325A1 (en) 2013-07-25
DE102012200994A1 (de) 2013-07-25
JP2013151412A (ja) 2013-08-08
ES2561004T3 (es) 2016-02-23
CA2799075C (en) 2014-06-03
JP5722361B2 (ja) 2015-05-20
KR20130086305A (ko) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101754452B1 (ko) 도펀트가 적은 다결정 실리콘 청크
US7732012B2 (en) Method for manufacturing polycrystalline silicon, and polycrystalline silicon for solar cells manufactured by the method
KR101359076B1 (ko) 실리콘 중 불순물의 측정 방법
KR101433782B1 (ko) 다결정 실리콘
KR101460144B1 (ko) 다결정 실리콘의 표면 오염도의 판정 방법
US9446957B2 (en) Polycrystalline silicon rod and method for producing polysilicon
WO2020204141A1 (ja) 多結晶シリコン原料
WO2020204143A1 (ja) 多結晶シリコン原料

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171026

Year of fee payment: 4