多晶硅的晶体性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用X射线衍射法对多晶硅的晶体性进行评价的方法，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】
[0002] 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）。西门子法是指如下所述的方法：使三氯硅烷、甲硅烷等硅烷原料气体与 加热后的娃芯线接触，由此通过CVD(化学气相沉积，ChemicalVaporDeposition)法使多 晶娃在该娃芯线的表面气相生长（析出）。
[0003] 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。
[0004] 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y3y口y卜''， 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。
[0005] 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（3y卜卜）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。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特公昭37-18861号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2008-285403号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的问题
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 用于解决问题的方法
[0016] 为了解决上述课题，本发明涉及的多晶硅的晶体性评价方法利用X射线衍射法对 多晶硅的晶体性进行评价，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 来自第一密勒指数面〈hYl1〉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)的依赖性的图，由该图求出基线的衍射强度值（V)，进而，通过上 述方法，由从第二密勒指数面<h2k2i2>得到的φ扫描图（只?十y·爹十一卜）求出基线 的衍射强度值（IB2)，将上述V值与上述IB2值的大小关系用作上述多晶硅的晶体性的评价 指标。
[0017] 优选的是，上述第一密勒指数面和第二密勒指数面为〈111>面和〈220>面。
[0018] 另外，本发明涉及的多晶硅棒的选择方法利用X射线衍射法对用作单晶硅制造用 原料的多晶硅棒进行选择，其特征在于，上述多晶硅棒是通过基于化学气相法的析出而培 育得到的，选取以与该多晶硅棒的径向垂直的截面作为主面的板状试样，将该板状试样配 置于来自第一密勒指数面〈hYl1〉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射线照射区域对上述 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)的依赖性的图，由该图求出基线的衍射强度值（V)，进而，通 过上述方法，由从第二密勒指数面<h2k2l2>得到的Φ扫描图求出基线的衍射强度值（IB2)， 以上述V值与上述IB2值的大小关系作为判定基准来判断是否适合作为单晶硅制造用原 料。
[0019] 优选的是，上述第一密勒指数面和第二密勒指数面为〈111>面和〈220>面。
[0020] 在优选的方式中，在如下的情况下选择作为单晶硅制造用原料：从自半径R的上 述多晶硅棒的径向的中心起R/3以内的位置选取上述板状试样，进行上述Φ扫描而求出上 述基线的衍射强度值（18值），密勒指数面〈111>的I，^值比密勒指数面〈220>的Ib<22°> 值高，并且，从自半径R的上述多晶硅棒的径向的中心起2R/3以上且3R/3以内的位置选取 上述板状试样，进行上述Φ扫描而求出上述基线的衍射强度值（IB)，密勒指数面〈220>的 1, 2°>值比密勒指数面〈111>的IB<m>值高。
[0021 ] 例如，上述多晶硅棒是利用西门子法而培育得到的。
[0022] 在本发明涉及的单晶硅的制造方法中，将利用上述方法选择的多晶硅棒或破碎该 多晶硅棒而得到的多晶硅块用作原料。
[0023] 发明效果
[0024] 认为利用本发明的方法选择的多晶硅棒在晶体中实现了难以产生局部性未熔融 状态这样的热的流动。因此，使用该多晶硅棒通过FZ法进行单晶培育、或者使用将这样的 多晶硅棒破碎而得到的多晶硅块通过CZ法进行单晶培育时，能够抑制局部性未熔融状态 的产生，能够稳定地制造单晶硅。
【附图说明】
[0025] 图1A是用于对来自利用化学气相法析出而培育得到的多晶硅棒的、用于X射线衍 射测定的板状试样的选取例进行说明的图。
[0026] 图1B是用于对来自利用化学气相法析出而培育得到的多晶硅棒的、用于X射线衍 射测定的板状试样的选取例进行说明的图。
[0027]图2是用于说明利用Θ-2Θ法求出来自板状试样的X射线衍射谱时的测定系统 示例的概要的图。
[0028] 图3为Θ-2Θ的X射线衍射图的一例。
[0029]图4是用于说明利用Φ扫描法求出来自板状试样的X射线衍射谱时的测定系统 示例的概要的图。
[0030] 图5是对密勒指数面〈111>、〈220>、〈311>、〈400>进行如图4所示的（})扫描测定 所得到的图的一例。
[0031] 图6是用于说明利用Φ扫描法求出来自板状试样的X射线衍射谱时的其它测定 系统示例的概要的图。
[0032] 图7是对密勒指数面〈111>、〈220>、〈311>、〈400>进行如图6所示的Φ扫描测定 所得到的图的一例。
[0033]图8是用于说明利用Φ扫描法求出来自板状试样的X射线衍射谱时的其它测定 系统示例的概要的图。
[0034] 图9是针对板状试样的密勒指数面〈111>和〈220>的Φ扫描图的示例。
【具体实施方式】
[0035] 本发明人在对用于稳定地制造单晶硅的多晶硅品质提高所进行的研究中得出如 下见解：由于多晶硅析出时的各条件的差异，导致多晶硅棒中所含的"晶体性"的程度产生 差异。
[0036] 与单晶娃不同，多晶娃块含有大量微晶、晶粒，它们的晶面往往被认