(57)【要約】【課題】多結晶シリコン基板では抵抗測定値のばらつきが大きいため、測定点数を多く取らなければならないという問題があった。【解決手段】一直線上に等間隔に配列された四本のプローブにより多結晶シリコン基板の抵抗率を測定する多結晶シリコン基板の抵抗率測定方法であって、上記プローブ間ピッチを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にして測定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一直線上に等間隔に配列された四本のプローブを有する多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置において、前記プローブ間のピッチを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にしたことを特徴とする多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置。
【請求項２】
一直線上に等間隔に配列された四本のプローブにより多結晶シリコン基板の抵抗率を測定する多結晶シリコン基板の抵抗率測定方法において、前記プローブ間のピッチを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にして測定することを特徴とする多結晶シリコン基板の抵抗率測定方法。
【請求項３】
前記多結晶シリコン基板が鋳造法で一方向凝固させた鋳塊から切り出して形成した基板であることを特徴とする請求項２に記載の多結晶シコン基板の抵抗率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置とそれを用いた抵抗率測定方法に関し、特に多結晶シリコン基板に形成した拡散層のシート抵抗などを測定するのに好適に用いることができる多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置とそれを用いた抵抗率測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン基板の抵抗率や半導体不純物の拡散層のシート抵抗などを測定する方法として最も一般的に使用されている方法は、四探針法と呼ばれる方法である。
【０００３】
従来の四探針法による抵抗率測定装置を図３に示す。図３において１および４は電流用プローブ、２および３は電圧用プローブ、５はシリコン基板を示す。
【０００４】
シリコン基板５上に一直線に並んだ四本のタングステンカーバイトもしくはオスミウム合金などからなる金属針１〜４を一本あたり２００ｇ程度に加圧しながら外側の二本の針１、４に定電流電源（不図示）から電流を流し、内側の二本の針２、３の間の電位差を測定することによって抵抗率ρを算出する。
【０００５】
この場合、プローブ１〜４が接する位置から、シリコン基板５の表面の外周端部までの距離ａがプローブ１〜４間のピッチＳに比して十分大きければ（ａ＞１０Ｓ）、抵抗率ρはρ＝（Ｖ／Ｉ）・２πＳ〔Ω・ｃｍ〕で算出される。また、距離ａは、実用上ａ＞２Ｓであれば、誤差数％以内にとどまる。
【０００６】
従来の四探針法による抵抗率測定装置では、そのプローブ１〜４間のピッチＳは１．０ｍｍのものが一般的であり、１．５９ｍｍのものも市販されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年太陽電池にはその製造コストの観点から単結晶シリコン基板よりも多結晶シリコン基板が多用されている。多結晶シリコン基板には様々な面方位の結晶粒が存在する。その結晶粒径も１ｍｍ程度のものから数ｃｍのものまで様々である。
【０００８】
ところが、従来の四探針抵抗測定法ではプローブ１〜４間のピッチＳが１ｍｍあるいは１．５９ｍｍと狭いため、単結晶シリコン基板の場合はよいが、多結晶シリコン基板５の抵抗率を測定する場合、プローブ１〜４間で結晶粒内を測定する場合と粒界を跨いで測定する場合がある。そのような場合、測定値に大きな差が生ずる。その誤差を小さくするためには面内の測定点数を多く取ればよいが、生産性を考えると測定点数に制限がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、多結晶シリコン基板では抵抗率測定値のばらつきが大きいため、測定点数を多く取らなければならないという従来の問題点を解消した多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置とそれを用いた抵抗率測定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置では、一直線上に等間隔に配列された四本のプローブを有する多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置において、前記プローブ間ピッチを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にしたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る多結晶シリコン基板の抵抗率測定方法では、一直線上に等間隔に配列された四本のプローブにより多結晶シリコン基板の抵抗率を測定する多結晶シリコン基板の抵抗率測定方法において、前記プローブ間ピッチを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にして測定することを特徴とする。
【００１２】
上記多結晶シリコン基板の抵抗率測定方法では、前記多結晶シリコン基板が鋳造法で一方向凝固させた鋳塊から切り出して形成した基板であってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明による多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置の概念図である。図１において、１および４は電流用プローブ、２および３は電圧用プローブ、５は多結晶シリコン基板を示す。本発明の多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置においても、その構成は従来の抵抗率測定装置と略同じである。すなわち、タングステンカーバイトもしくはオスミウム合金などからなる四本の金属針１〜４を一直線に並べて、一本あたり２００ｇ程度に加圧しながら外側の二本の針１、４に定電流電源から電流を流し、内側の二本の針２、３の間の電位差を測定して抵抗率ρを算出するものである。抵抗率ρはρ＝（Ｖ／Ｉ）・２πＳ〔Ω・ｃｍ〕で算出される。
【００１４】
図２は多結晶シリコン基板の一例である。図２に示すように、多結晶シリコン基板５は結晶成長方法により、結晶粒が１ｍｍ程度のものから、数ｃｍのものまで結晶粒の大きさは様々である（結晶粒界は不図示）。本発明では、鋳型に注湯されたシリコン融液を温度制御しながら鋳型の底部から上部に向かって徐々に凝固させる一方向凝固させた鋳造法による鋳塊から切り出して形成した多結晶シリコン基板にも好適に適用することができる。すなわち、一方向凝固法では領域を徐々に移動させながら凝固させることから、鋳造法でも結晶粒の比較的大きな鋳塊を得ることができ、太陽電池を形成する場合にも比較的高効率な太陽電池を得ることができる。
【００１５】
このような多結晶シリコン基板５を太陽電池に使用する場合、結晶粒界ではキャリアの再結合が生じるため、結晶粒界のできるだけ少ない結晶を作ることが望ましいが、その製法上微小な結晶粒ができてしまう。太陽電池で使用されている多結晶シリコン基板５では、基板面積の約５０％は１０ｍｍ以下の結晶粒径の結晶で構成されている。また、このような微小な結晶は密集して形成される。
【００１６】
このような多結晶シリコン基板５に対して、プローブ１〜４間のピッチを４ｍｍ以上にすると、四本のプローブ１〜４は１２ｍｍの長さの領域を測定できることになる。すなわち、微小な結晶粒が密集する領域を測定したとき、結晶粒界を跨いで測定することができる。そのため、粒界も含めた１２ｍｍの領域の抵抗値が測定できる。
【００１７】
また、プローブ１〜４間のピッチＳは、２０ｍｍ以下が望ましい。それは、プローブ１〜４が接する位置から、シリコン基板５表面の外周端部までの距離ａがプローブ１〜４間のピッチＳに比して十分大きいことが必要であり、実用上ａ＞２Ｓであれば誤差数％以内にとどまる。プローブ１〜４間のピッチＳが２０ｍｍより広いとシリコン基板５の端部より４０ｍｍ以上離さなければならない。４０ｍｍ以上離すと基板５の外周部の抵抗値が測定できないことから、基板５の全面の抵抗値を評価できないことになる。
【００１８】
【実施例】
図３に示すような多結晶シリコン基板の微小な結晶粒を含む６０ｍｍ×６０ｍｍの領域を従来のプローブ間ピッチ１ｍｍのもので４００ポイント測定した。プローブの材質は、タングステンカーバイトで、先端半径４０μｍ、一本当たりの針圧は２００ｇを用いた。表１に示すように、４００ポイント測定の平均値は１．９８Ω・ｃｍで、１．０４Ω・ｃｍから２．９７Ω・ｃｍのばらつきがあった。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
一方、プローブの材質、先端半径、針圧は同じで、プローブ間ピッチのみを４ｍｍと２０ｍｍに変更したもので、同じ結晶の６０ｍｍ×６０ｍｍの領域を１０ポイント測定すると、４ｍｍのもので平均値は１．９１Ω・ｃｍで、１．８０Ω・ｃｍから２．０１Ω・ｃｍのばらつきになった。また２０ｍｍのものは平均値が１．９６Ω・ｃｍで、１．８７Ω・ｃｍから２．０５Ω・ｃｍのばらつきになった。プローブ間ピッチ１ｍｍのもので４００ポイント測定した結果よりもばらつきは小さくなり、プローブ間ピッチ１ｍｍのもので４００ポイント測定した結果と平均値では同等の結果が得られた。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の多結晶シリコン基板の抵抗率測定装置によれば、プローブ間ピッチを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にしたことから、微小な結晶粒の複数個を一回で測定することが可能となり、測定点数を少なくすることができる。このことにより、基板全体の品質を短時間で正確に測定できるようになり、生産性の向上および品質管理に有効な手段となる。
【００２２】
また、本発明の多結晶シリコン基板の抵抗率測定方法によれば、プローブ間ピッチを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にして測定することから、微小な結晶粒の複数個を一回で測定することが可能となり、測定点数を少なくすることができる。このことにより、基板全体の品質を短時間で正確に測定できるようになり、生産性の向上および品質管理に有効な手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】四探針法によって抵抗率を測定する方法を説明するための図である。
【図２】四探針法によって多結晶シリコン基板の抵抗率を測定する方法を説明するための図である。
【図３】実施例に用いた多結晶シリコン基板を示す図である。
【符号の説明】
１・・・プローブ（電流）、２・・・プローブ（電圧）、３・・・プローブ（電圧）、４・・・プローブ（電流）、５・・・多結晶シリコン基板、６・・・シリコン基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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