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公開番号2025158008
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024060427
出願日2024-04-03
発明の名称シリコンインゴット
出願人三菱マテリアル電子化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C30B 1/06 20060101AFI20251008BHJP(結晶成長)
要約【課題】腐食環境下で使用された場合でも局所的な腐食の発生を抑制して長寿命化を図ることができるシリコン部材の素材として使用可能なシリコンインゴットを提供する。
【解決手段】一方向凝固組織からなるシリコンインゴット10であって、凝固方向に直交する断面において、中心部に単結晶領域11を有し、単結晶領域11の外周側に、複数の結晶粒からなり、全結晶粒界長さに対する対応粒界長さの割合が80%以上である対応粒界領域12が形成されていることを特徴とする。凝固方向に直交する断面において、単結晶領域11が占める面積割合が25%以上であることが好ましい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一方向凝固組織からなるシリコンインゴットであって、
凝固方向に直交する断面において、中心部に単結晶領域を有し、
前記単結晶領域の外周側に、複数の結晶粒からなり、全結晶粒界長さに対する対応粒界長さの割合が８０％以上である対応粒界領域が形成されていることを特徴とするシリコンインゴット。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
凝固方向に直交する断面において、前記単結晶領域が占める面積割合が２５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンインゴット。
【請求項３】
凝固方向に直交する断面において、前記単結晶領域の内接円の直径が３００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンインゴット。
【請求項４】
凝固方向に直交する断面において、前記対応粒界領域の内接円の直径が４００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンインゴット。
【請求項５】
前記対応粒界領域におけるΣ３粒界の割合が８０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンインゴット。
【請求項６】
前記対応粒界領域における平均結晶粒径が１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンインゴット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、一方向凝固組織からなるシリコンインゴットに関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシリコン半導体デバイスを製造する工程で用いられるプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等の各種装置においては、装置内におけるコンタミの発生を抑制するために、シリコンウエハと同一素材であるシリコン部材が広く使用されている。ここで、上述のシリコン部材は、例えば一方向凝固組織からなるシリコンインゴットから製造されている。
なお、一方向凝固組織からなるシリコンインゴットは、例えば特許文献１に示すように、液晶用スパッタリング装置、プラズマエッチング装置、ＣＶＤ装置などの半導体製造装置で用いられる部品の素材として広く利用されている。
【０００３】
また、特許文献２に示すように、プラズマ処理装置においては、異常放電やパーティクルの発生の抑制が課題とされている。ここで、シリコン部材に含まれる介在物は、ドライエッチングプロセス中に部材が消耗されて表面に露出した場合には異常放電の原因に、さらに部材が消耗されて部材から脱離した合にはパーティクル発生の原因となる。
【０００４】
さらに、ドライエッチングプロセス中に部材が消耗される際に、異なる結晶同士ではエッチングレートに差が生じ、結晶粒界がより選択的に消耗され、部材の割れやパーティクルの原因となるおそれがある。このため、結晶粒界のない単結晶シリコンのインゴットから各種部材を作製することが好ましい。
しかしながら、単結晶シリコンのインゴットは大型のサイズのものを作製することは困難であった。
【０００５】
そこで、大型のサイズのシリコン部材の素材としては、多結晶シリコンのインゴットを用いる必要がある。
また、特許文献３には、ルツボの底部に単結晶シリコン板からなる種結晶を配置し、ルツボ内のシリコン融液を一方向凝固させることにより種結晶それぞれから単結晶を成長させて得られた柱状晶シリコンインゴット（いわゆるモノライクシリコン）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第４５３１４３５号公報
特開２０１５－１０６６５２号公報
特許第６２３３１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、多結晶シリコンやモノライクシリコンにおいては、粒界が存在しており、腐食性環境（プラズマおよび腐食性化学物質）において、粒界が優先的に腐食してしまうおそれがあった。粒界が優先的に腐食して凹みが形成されると、この凹み部分において腐食が進行するおそれがあった。これにより、シリコン部材の割れやパーティクルの原因となるおそれがあった。
【０００８】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、腐食環境下で使用された場合でも局所的な腐食の発生を抑制して長寿命化を図ることができるシリコン部材の素材として使用可能なシリコンインゴットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、対応粒界は部分的に原子同士が結合しており、ランダム粒界に比べて粒界の結合力が高く、粒界の優先腐食を抑制可能であるとの知見を得た。
【００１０】
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の態様１のシリコンインゴットは、一方向凝固組織からなるシリコンインゴットであって、凝固方向に直交する断面において、中心部に単結晶領域を有し、前記単結晶領域の外周側に、複数の結晶粒からなり、全結晶粒界長さに対する対応粒界長さの割合が８０％以上である対応粒界領域が形成されていることを特徴としている。
（【００１１】以降は省略されています）

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