[发明专利]多晶硅的晶体粒径分布的评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用X射线衍射法对多晶硅的晶体粒径分布进行评价的方法，以及利用该方法选择适合作为用于稳定地制造单晶硅的原料的多晶硅棒或多晶硅块的方法。

背景技术

在制造半导体器件等中不可欠缺的单晶硅通过CZ法、FZ法进行晶体培育，使用多晶硅棒、多晶硅块作为此时的原料。这种多晶硅材料多数情况下通过西门子法来制造(参见专利文献1等)。西门子法是指如下方法：使三氯硅烷、甲硅烷等硅烷原料气体与加热后的硅芯线接触，由此通过CVD(化学气相沉积，ChemicalVaporDeposition)法使多晶硅在该硅芯线的表面气相成长(析出)。

例如，通过CZ法对单晶硅进行晶体培育时，将多晶硅块装载于石英坩埚内，将籽晶浸渍在使上述多晶硅块加热熔融后的硅熔液中使位错线消除(无位错化)后，缓慢扩大直径进行晶体的提拉直至达到规定的直径。此时，如果在硅熔液中残留有未熔融的多晶硅，则该未熔融多晶片因对流而漂浮在固液界面附近，成为诱发产生位错而使得结晶线(結晶線)消失的原因。

另外，在专利文献2中，在利用西门子法制造多晶硅棒(多結晶シリコンロッド，多晶硅棒)的工序中有时在该棒中有针状晶体析出，使用该多晶硅棒进行基于FZ法的单晶硅培育时，被指出存在如下问题：各个微晶的熔融依赖于其大小，因此不能均匀地熔融，不熔融的微晶以固体粒子的形式通过熔融区域通向单晶棒，从而以未熔融粒子的形式引入至单晶的凝固面，由此引起缺陷形成。

对于该问题，在专利文献2中提出了如下方法：对相对于多晶硅棒的长轴方向垂直切出的试样表面进行研磨或抛光，将衬度(コントラスト)提高至即使在蚀刻后也能够在光学显微镜下目视确认出组织的微结晶的程度，并测定针状晶体的尺寸和其面积比例，基于该测定结果判断作为FZ单晶硅培育用原料的合格与否。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭37-18861号公报

专利文献2：日本特开2008-285403号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，如专利文献2中公开的方法那样的基于在光学显微镜下的目视确认来判断合格与否，取决于观察试样表面的蚀刻程度及评价负责人的观察技能等，从而导致结果容易产生差异，除此以外，定量性、再现性也差。因此，从提高单晶硅的制造成品率的观点出发，需要预先将作为原料的多晶硅的合格与否判断的基准设定得较高，结果导致多晶硅棒的不合格品率升高。

另外，根据本发明人研究的结果发现，在专利文献2中公开的方法中，即使在使用被判定为合格品的多晶硅棒的情况下，在基于FZ法的单晶硅棒的培育工序中有时也会有位错产生且结晶线消失，另一方面，即使在使用被判定为不合格品的多晶硅棒的情况下，有时也能得到良好的FZ单晶。

此外，专利文献2中公开的方法是对针状晶体的存在与否、分布进行评价的方法，并不能对上述以外的晶体状态(晶体性本身、晶体粒径分布等)进行评价。

如上所述，通过专利文献2中公开的方法，即使在使用判定为合格品的多晶硅棒的情况下，在基于FZ法的单晶硅棒的培育工序中有时也会有产生位错且结晶线消失，鉴于上述事实，为了选择适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅，要求不局限于针状晶体这样的宏观性质而要还包括微观性质综合地对晶体状态进行评价。

因此，为了以高成品率稳定地制造单晶硅，要求以高定量性和再现性来选择适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅的先进技术。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供以高定量性和再现性来选择适合作为单晶硅制造用原料的多晶硅且有助于稳定地制造单晶硅的技术。

用于解决问题的方法

为了解决上述课题，本发明的多晶硅的晶体粒径分布的评价方法利用X射线衍射法对多晶硅的晶体粒径分布进行评价，其特征在于，将上述多晶硅制成板状试样，将该板状试样配置于来自密勒指数面<hkl>的布拉格反射能被检测出的位置，以该板状试样的中心作为旋转中心使其以旋转角度φ进行面内旋转以使由狭缝决定的X射线照射区域在上述板状试样的主面上进行φ扫描，求出表示来自上述密勒指数面的布拉格反射强度对于上述板状试样的旋转角度(φ)的依赖性的φ扫描图，进而，利用一阶微分值求出该φ扫描图的基线的衍射强度相对于每单位旋转角度的变化量，通过下式计算出使该变化量的绝对值正态分布时的偏度(skewness)，将该偏度(b值)用作晶体粒径分布的评价指标。