【事件の表示】
　特許第３３４３５０８号「表面状態の改善された多結晶シリコンロッド」の請求項１ないし３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３４３５０８号の請求項１ないし２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯、本件発明
　特許第３３４３５０８号の請求項１ないし３に係る発明についての出願は、平成１０年５月１日に特許出願（優先権主張　平成９年５月２６日、日本国）され、平成１４年８月２３日にその発明について特許権の設定登録がなされ、その後、請求項１ないし３に係る発明の特許について、特許異議申立人 住友チタニウム株式会社より特許異議の申立てがなされた。そして、当審において取消理由通知がなされ、その指定期間内に訂正請求がなされるとともに特許異議意見書が提出され、それに対し、当審で特許異議申立人に審尋したところ回答がなされた。その後、当審で再度の取消理由通知がなされたところ、その指定期間内に上記訂正請求が取り下げられ、そして、新たな訂正請求がなされるとともに特許異議意見書が提出されたものである。
　
２．訂正の適否
２−１．訂正の内容
　本件訂正の内容は、本件特許明細書を訂正請求書に添付された訂正明細書のとおりに、すなわち訂正事項ア〜エのとおりに訂正しようとするものである。
　訂正事項ア．
　本件特許明細書における特許請求の範囲の請求項１に『結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径』、『多結晶シリコンロッド』とあるのを、「３００μｍの結晶の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径」、「、大きさ、形ともポップコーンに似た形状物のない表面状態の多結晶シリコンロッド」に訂正する。
　訂正事項イ．
　本件特許明細書における特許請求の範囲の請求項２に『析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径の結晶が析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ』とあるのを、「ロッドの析出中心から外皮までの長さ５０％の位置にある３００μｍの結晶の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ結晶が同じ長さ方向に該長さの６０〜９５％の範囲に存在する」に訂正すると共に本件特許明細書における特許請求の範囲の請求項３を削除する。
　訂正事項ウ．
　本件特許明細書の段落【０００６】に『結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径』、『多結晶シリコンロッド』とあるのを、「３００μｍの結晶の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径」、「、大きさ、形ともポップコーンに似た形状物のない表面状態の多結晶シリコンロッド」に、それぞれ訂正する。
　訂正事項エ．
　本件特許明細書の段落【０００１】、【０００３】及び【００２５】に『表面細孔』、『多結晶シリコン(以下、単にポップコーンと記す)は』及び『表面細孔(ポップコーン)』とあるのを、「ポップコーン」、「多結晶シリコンは」及び「ポップコーン」に、それぞれ訂正する。
　
２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無、拡張又は変更の存否
　訂正事項アは、訂正前の請求項１の『結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径』及び『多結晶シリコンロッド』を「３００μｍの結晶の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径」及び「大きさ、形ともポップコーンに似た形状物のない表面状態の多結晶シリコンロッド」と限定するものであるから、これらの訂正は特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正に該当する。そして、上記訂正事項アについては、特許明細書に「析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径の結晶が析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ請求項１の多結晶シリコンロッド。」(【請求項２】)、「トラッピングサイトの形成操作は長時間行う必要は無く、大きな粒径を持つ結晶粒がなくなれば目的は達成される。…(略)…該操作は、結晶粒径の変化を基準に取れば、中心から長さの５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径が、中心から長さの５０％の位置の結晶の結晶粒径の２０〜８０％の範囲になる程度、好ましくは、３０から７０％、更に好ましくは４０から６０％の範囲になるように行うのが望ましい。」(段落【００１８】)、「析出温度を高くした場合、析出したロッドの表面状態が悪くなり、大きさ、形とも、ポップコーンに非常によく似た形状物を持つ表面状態になることも知られていた。」(段落【０００３】)との記載があることから、上記訂正事項アは、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　訂正事項イは、訂正前の請求項３を削除すると共に、訂正前の請求項２の『析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径の結晶が析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ』を「ロッドの析出中心から外皮までの長さ５０％の位置にある３００μｍの結晶の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ結晶が同じ長さ方向に該長さの６０〜９５％の範囲に存在する」と限定するものであるから、これらの訂正は特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正に該当する。そして、上記訂正事項イについては、特許明細書に「析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径の結晶が析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ請求項１の多結晶シリコンロッド。」(【請求項２】)、「ロッドの析出中心から外皮までの長さ５０％の位置にある結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径を持つ結晶が同じ長さ方向に該長さの６０〜９５％の範囲に存在する請求項１の多結晶シリコンロッド。」(【請求項３】)、「トラッピングサイトの形成操作は長時間行う必要は無く、大きな粒径を持つ結晶粒がなくなれば目的は達成される。…(略)…該操作は、結晶粒径の変化を基準に取れば、中心から長さの５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径が、中心から長さの５０％の位置の結晶の結晶粒径の２０〜８０％の範囲になる程度、好ましくは、３０から７０％、更に好ましくは４０から６０％の範囲になるように行うのが望ましい。」(段落【００１８】)との記載があることから、上記訂正事項イは、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　訂正事項ウは、訂正事項ア及びイに基づく訂正後の特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とする訂正に該当する。また、上記訂正事項ア及びイでみたとおり、訂正事項ウに係る訂正は願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であって、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　訂正事項エは、明りょうでない記載の釈明ないしは誤記の訂正に該当し、また、この訂正事項エについては、特許明細書に「析出温度を高くした場合、析出したロッドの表面状態が悪くなり、大きさ、形とも、ポップコーンに非常によく似た形状物を持つ表面状態になることも知られていた。」(段落【０００３】)、「本発明によれば、表面細孔(ポップコーン)の減少した…(略)。」(【００２５】)との記載があることから、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であって、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　
２−３．むすび
　したがって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立についての判断
３−１．本件発明
　上記のとおり訂正は認められるから、本件特許の請求項１ないし２に係る発明(以下、「本件発明１ないし２」という)は、訂正された特許明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし２に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「【請求項１】高純度多結晶シリコンの円柱であって、半径方向に析出中心から周辺部に向かって長さの５０％を超えた領域に、析出中心から長さ５０％の位置の３００μｍの結晶の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ結晶が同じ半径方向に存在する、大きさ、形ともポップコーンに似た形状物のない表面状態の多結晶シリコンロッド。
【請求項２】ロッドの析出中心から外皮までの長さ５０％の位置にある３００μｍの結晶の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ結晶が同じ長さ方向に該長さの６０〜９５％の範囲に存在する請求項１の多結晶シリコンロッド。」
　
３−２．取消理由の概要
　本件特許第３３４３５０８号の請求項１、３に係る発明についての特許は特許法第２９条第１項第３号の規定に違反してなされたものであるから特許法第１１３条第２号の規定に該当し、及び、本件発明２についての特許は、特許法第３６条第４項及び第６項の規定に違反してされたものであるから特許法第１１３条第４号に該当し、取り消されるべきものである。
　　　　　　　　　　　　　　　　記
刊行物１．特開昭５５−１５９９９号公報(特許異議申立人が提示した甲第１号証)
　
３−３．特許法第２９条第１項第３号について
(１)刊行物１の記載内容
ア．「微細結晶状のシリコンを、特に直接通電により加熱される担体上に、適当な、特にシリコンハロゲン化合物および水素からなる反応ガスより析出させるための方法において、反応ガスのモル比を設定し、析出プロセスのためのガス流量を選定し、析出の開始時には析出速度を定めるシリコン担体の温度を最適値あるいはそれ以上に設定し、シリコン棒の直径の増大に応じて、析出条件を定める残りのパラメータを一定に保ちながら、この温度を最低値まで連続的あるいは段階的に低下させることを特徴とする微細結晶状シリコンの析出方法。」(請求項１) 
 イ．「従来の方法に対し本発明は、反応ガスのモル比が設定され、析出プロセスのためのガス流量が選定されているときに、析出の開始時には析出速度を定めるシリコン担体の温度を最適値あるいはそれ以上に設定し、シリコン棒の直径の増大に応じて、析出条件を定める残りのパラメータを一定に保ちながら、この温度を最低値まで連続的あるいは段階的に低下させるものである。この場合、析出プロセスを、例えば１１００℃である最適に設定された析出温度か、より高く例えば１１５０℃あるいはそれ以上に設定された析出温度において開始し、最低析出温度として約１０００〜１０５０℃を選定するのが望ましい。本発明の一実施態様によれば、析出プロセス中シリコンハロゲンの流量は一定に保たれる。しかしながらまた、シリコン棒の直径の増大に伴い、次第に増大させてもなんら支障はない。本発明は、多結晶シリコン棒を製造するにあたり、一方において良好なシリコンハロゲン収量を、そして他方においてシリコンの良好な微細結晶状表面を得ようとするものである。通常両者は同時には達成できないものである。即ち収量を向上させようとすると、これに伴いシリコン表面の状態が悪化してしまうものである。」（第２頁左下欄第６行〜右下欄第１０行） 
 ウ．「本発明が示すように、微結晶構造に関連した表面品質の改良は、全析出期間にわたり一定の温度で操作するのではなくて、本発明が示すように温度を次第に低下させ、それによって新しい結晶の種を形成することにより、シリコン収量に本質的な影響をおよぼすことなしに達成できるのである。」(第２頁右下欄下から３行〜第３頁左上欄第３行) 
 エ．「本発明によれば、シリコン析出は、細い棒を用い、１１００〜１１５０℃の温度において開始される。次いで、棒の直径の増大に伴い、温度はゆっくりと、例えば棒の直径が５０ｍｍであるとき１０００〜１０５０℃まで低下せしめられる。反応ガスの流量を一定に保つと、この場合温度が低いにも係わらず、供給されたシリコクロロホルムからのシリコン収量は一定に保たれる。というのは、シリコン表面積および反応器の熱容量が増大するからである。しかしながらまた、これに加えてガス流量ないしシリコクロロホルム流量を増加することも可能であり、これにより石英製鐘状体へのシリコン析出が許容できない程に増大してしまうこともない。析出の終わり頃に温度を低下させることにより、さらに表面の微結晶性も著しく改善される。」(第３頁右上欄下から４行〜同頁左下欄第１２行) 
　
(２)対比、判断
ア．本件発明１
　３−３(１)のア、イで摘示した事項を本件発明１の記載ぶりに則って整理するに、刊行物１の「本発明は、多結晶シリコン棒を製造するにあたり、…(略)…シリコンの良好な微細結晶状表面を得ようとするものである」は、刊行物１の「多結晶シリコン棒」が「シリコンの良好な微細結晶状表面」のものを提供することを意味するから、該「シリコンの良好な微細結晶状表面」とは、本件発明１の「表面に大きさ、形ともポップコーンに似た形状物のない多結晶シリコン」に相当する。
　すると、刊行物１には「シリコンハロゲン化合物および水素からなる反応ガスより微細結晶状のシリコンを析出させた表面に大きさ、形ともポップコーンに似た形状物のない多結晶シリコン棒」の発明(以下、「刊行物１発明」という)が記載されていると認められる。
　そこで、本件発明１と刊行物１発明とを対比すると、刊行物１発明の「シリコンハロゲン化合物および水素からなる反応ガスより微細結晶状のシリコンを析出させ」ることは、析出するシリコンが高純度であることを示しており、また、刊行物１発明の「棒」は、本件発明１の「ロッド」に相当し、この「棒」は「円柱」形状を示すものである。 
 　すると、両者は、「高純度多結晶シリコンの円柱である、表面に大きさ、形ともポップコーンに似た形状物のない多結晶シリコンロッド」の点で一致し、次の点で相違する。 
 　 
 【相違点】 
　本件発明１は、「半径方向に析出中心から周辺部に向かって長さの５０％を超えた領域に、析出中心から長さ５０％の位置の結晶の３００μｍの結晶粒径の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ結晶が同じ半径方向に存在する」のに対し、刊行物１発明では、その記載がない点。 
　刊行物１の上記ウに示されているように、刊行物１発明に係る多結晶シリコンロッドは全析出期間にわたり温度を次第に低下させ、それによって新しい結晶の種を形成することにより製造されるものである。一方、本件発明１に係る多結晶シリコンロッドの製造方法の一例として、析出の中間点を過ぎた時点において、析出温度を下げて拡散速度を小さくすることが例示されているから、刊行物１発明の上記の製造の仕方は、本件発明１に係る多結晶シリコンロッドの製造方法の中間点を過ぎた時点における製造の仕方と同じ手法を採用するものであるといえる。すると、刊行物１発明は「半径方向に析出中心から周辺部に向かって長さの５０％を超えた領域に、析出中心から長さ５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径を持つ結晶が同じ半径方向に存在する」ものである蓋然性は高い。
　しかし、刊行物１発明に係る多結晶シリコンロッドの析出の中間点における結晶粒径がどの程度になるかについては刊行物１には示唆がないから、該長さの５０％を超えた領域に長さ５０％の位置の結晶の「３００μｍの結晶粒径の２０〜８０％の範囲にある結晶粒径を持つ結晶」を有する蓋然性までも高いとはいえない。また、上述のとおり、析出の中間点までの製造の仕方は、同じ手法であるものの、刊行物１の手法は全析出期間にわたり温度を次第に低下させるものであるから、上記の如く結晶粒径を定めることが、刊行物１発明に基づいて当業者に容易になし得たことであるとはいえない。
　そして、本件発明１は、上記の発明特定事項により本件特許明細書記載の効果を奏するものである。
　以上のことから、本件発明１は、刊行物１に記載された発明であるとも、 刊行物１記載の発明に基づいて、当業者が容易に想到し得たものであるとも、認めることはできない。
　
イ．本件発明２
　本件発明２は、本件発明１の従属項であるから、上記(２)ア．の理由と同様に刊行物１に記載された発明であるとはいえない。
　
３−４．特許法第３６条について
　上記２．でみたとおり、上記訂正は認められ、その結果、取消理由通知で指摘した特許明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明に関する記載不備は解消された。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立の理由及び証拠によっては、本件発明１ないし２についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１ないし２についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
表面状態の改善された多結晶シリコンロッド
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】高純度多結晶シリコンの円柱であって、半径方向に析出中心から周辺部に向かって長さの５０％を超えた領域に、析出中心から長さ５０％の位置の
３００μｍの
２０〜８０％の範囲にある
大きさ、形とも、ポップコーンに似た形状物のない表面状態の
　【請求項２】ロッドの析出中心から外皮までの長さ５０％の位置にある
３００μｍの
２０〜８０％の範囲にある
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、多結晶シリコンロッドに関する。さらに詳しくは
ポップコーン
　【０００２】
　【従来の技術】
　高純度多結晶シリコンの製造において最も一般的な方法は、高純度のシリコンの芯線を電流加熱し、該芯線上でトリクロロシランを水素と反応させ、ロッド状の多結晶シリコンを析出する方法である。
　【０００３】
　多結晶シリコンの析出において、その生産性に最も大きな影響を及ぼす因子は、析出速度である。多結晶シリコンの析出速度は、析出温度が高い程大きいことは、知られていた。しかし析出温度を高くした場合、析出したロッドの表面状態が悪くなり、大きさ、形とも、ポップコーンに非常によく似た形状物を持つ表面状態になることも知られていた。表面状態の悪い多結晶シリコ
ンは
　【０００４】
　【発明が解決しようとする課題】
　多結晶シリコンロッドの表面にポップコーンを形成させないためには、析出ガス中のクロロシランのモル比を上げれば良いことは知られている。従って、これまで、析出ガス中のモル比をポップコーンのできない状態にコントロールすることによって、対策がとられてきた。しかし、モル比を上げた場合、副生物の四塩化珪素が大量に発生し、トリクロロシランの原単位も悪くなるという問題があった。一方、同じモル比でも温度を上げれば更に析出速度が上がり、生産性を向上させることができるため、通常よりも高い析出温度において、ポップコーンができない析出方法を開発することが望まれてきた。
　【０００５】
　【課題を解決するための手段】
　本発明者らは、ポップコーンが形成されるメカニズムについて研究を行い、その機構を解明することに成功した。そしてポップコーンを形成する因子の一つを排除することにより、これまでより高い析出温度においてもポップコーンの発生しない析出技術を完成し、本発明に到達したものである。
　【０００６】
　即ち本発明は、高純度多結晶シリコンの円柱であって、半径方向に析出中心から周辺部に向かって長さの５０％を超えた領域に、析出中心から長さ５０％の位置の
３００μｍの
２０〜８０％の範囲にある
大きさ、形とも、ポップコーンに似た形状物のない表面状態の
　【０００７】
　本発明者らは、ポップコーンの形成過程を精密に観察した結果、ポップコーンの形成は、部分的な析出速度の違いによって起こることを見い出した。すなわち、析出速度の違いによって先ず小さな凹凸が形成され、その後凹部には析出ガスが行き渡りにくくなって、更に析出速度が小さくなる。一方凸部にはガスがよく当たるため、更に析出速度は大きくなる。こうして部分的に大きな析出速度の差ができることにより、ポップコーンが形成されることが明らかにされた。
　【０００８】
　さらに、初期の析出速度に差ができる原因を研究した結果、結晶粒界が多く存在する部分で、析出速度が大きくなることを見い出した。このことから、大きな結晶粒の部分では析出速度が小さく、小さな結晶粒が集まっている所では、析出速度が大きくなると考えられた。即ち、ポップコーン形成における部分的な析出速度の違いは、結晶粒の大きさが原因すると考えられた。
　【０００９】
　上記考察の妥当性を確認するため、図１および図２に示すテストピースを作成し、この表面上に多結晶シリコンを析出させる実験を行った。テストピースは、図１は中心付近３が単結晶であり、両サイドは粒径２０μｍ以下の多結晶１，２とした。また、図２は全体が粒径２０μｍ以下の多結晶４とした。これらのテストピースに、１０５０℃で多結晶シリコンを析出させた結果、図３および図４に示す形状のものとなった。図３の５および図４の６に示す部分が析出したシリコンである。即ち単結晶部分では析出速度が小さく、多結晶部分では析出速度が大きいことが確認された。また、図３のテストピースの析出を続けた場合、両サイドが更に盛り上がり、ポップコーンが形成されることも比較的容易に想像された。本発明者らは、上記の実験結果を考察し、以下の結論を導いた。
　【００１０】
　結晶の成長過程は、ミクロに見れば以下の現象を繰り返していると考えられる。トリクロロシラン分子の一部が分解して生成したシリコン分子が基材のシリコンに付着する。次いでこのシリコン分子は、基材シリコン表面を拡散し、ある場所、即ちトラッピングサイトで落ち着く。多数のシリコン分子がこれを繰り返すことにより、全体として、基材シリコン、即ちシリコンロッドは成長して行くと考えられる。基材シリコン、すなわち最初に用いられる芯材としてのシリコンロッドは好ましくは２〜１０ｍｍの直径を有する。シリコンロッドが成長していく場合のトラッピングサイトの数は、滑らかな結晶の中よりも、その周囲にある、いびつな、結晶と結晶との隙間、即ち結晶粒界の方が多いであろうことは、容易に考えられる。また、安定な結晶の中よりも、結晶的歪みの大きい結晶粒界の方が、シリコン分子を引き寄せる力が大きいことも考えられる。このようにして、結晶の中心部よりもその外側の方が析出速度が大きくなるものと考えられた。結晶が小さければさほど問題は無いが、例えば結晶粒径が１００μｍを超えると、立体的にもかなりな差が現われ、ポップコーン形成の引き金となると考えられる。実験により、析出温度が高い程、多結晶シリコンの結晶粒径も大きくなることが確認された。このことから、析出温度が高い程、大きなポップコーンが形成されることも分かった。
　【００１１】
　本発明者らは、上記の如く、実験で裏づけられた考えに立ち、ポップコーンを低減させるための方法として、大きな結晶粒が形成されても、その中心部がへこむ前に、結晶粒の中ほどに、新たなトラッピングサイトを形成する方法が有効であることを見い出した。トラッピングサイトを形成するためには、シリコン分子同士の衝突を利用するのが好ましい。シリコン分子、例えばＳｉＨ２等の表面拡散分子は、単独では大きな移動速度を持つと考えられるが、同じ分子同士が衝突して結合したダイマーは、移動速度が小さくなり、トラッピングサイトとなりうる。
　【００１２】
　分子同士の衝突を促進する方法としては、種々の方法を選択できるが、中でも析出温度を下げて拡散速度を小さくすることで、トラッピングサイトに吸収される前の拡散中の分子の密度を上げることが、最も簡便に行える方法である。また、結晶中にトラッピングサイトが形成されるまでの短時間の間だけ、析出ガス中のクロロシラン濃度、即ちモル比を高くし、拡散分子の絶対数を増加させる方法も使用することができる。さらに、圧力を上げて、基材シリコン表面へのトリクロロシラン分子の吸着量を増加させる方法も採用できる。
　【００１３】
　いずれの方法によっても、結晶粒中にトラッピングサイトを意図的に形成させた多結晶シリコンロッドは、その操作を行った部分で、必然的に結晶粒径の小型化が起こる。本発明に言う、より小さい結晶粒径を持つ結晶とは、上記操作を行った部位にある結晶を言う。多結晶シリコンに限らず、一般に化学気相析出により成長する結晶は、成長に従って結晶粒径が大きくなるかあるいは一定の粒径を維持する性質を有する。トラッピングサイトの形成を行った部分では、新たに結晶成長の端緒を作るため、その部分から先の結晶は、それまでよりも小さくなる。
　【００１４】
　以下、結晶粒径の測定方法について説明する。多結晶シリコンの結晶粒径を測定するには、顕微鏡による組織観察が最も正確である。円柱状の多結晶シリコンロッドを長手方向に対し垂直に輪切りに切断して結晶の成長方向を観察できる断面を露出させる。その断面を研磨し、弗酸および硝酸の混酸でエッチングした後、光学顕微鏡、あるいは電子顕微鏡の２次電子像にて観察する。この時、視野の中には、結晶粒は面状に見え、結晶粒界は結晶粒を囲む線状に観察される。結晶粒は結晶粒界によって区切られているが、通常多結晶シリコンの結晶粒界は直線的でない。結晶粒界とよく似たものに、双晶境界や積層欠陥があるが、これは単に結晶の並びの規則性がその面を境に逆転しただけのものである。従って結晶的に見れば完全であり、トラッピングサイトとしての効果はない。これらは、顕微鏡では直線として観察されるため、結晶粒界と異なるものであることは、容易に判別できる。
　【００１５】
　半径方向に、中心から長さの５０％の位置の結晶粒径を測定するには、まず、輪切りにした円柱状のロッドの、析出の中心を決める。この位置は、輪切りにしたロッドの中心とは多少ずれる場合もあるが、結晶の成長方向を見れば容易に判断できる。次いで析出の中心からロッドの外皮までの長さ、即ち析出厚さを測定する。次いで、該長さの５０％の長さ分だけ中心から外皮側に進んだ位置に、中心から外皮に向かう方向と垂直に円弧を描く。該円弧は、ある時点における析出表面と一致する。この円弧が横切る結晶粒の幅は、該円弧がロッドの表面であった時に、表面に露出していた結晶の大きさを表す。こうして、線状に観察される隣り合った結晶粒界と、該円弧とが交差する点間の距離を測定することにより、ある時点での結晶粒径が測定できる。
　【００１６】
　本発明に云う結晶としては、小さい結晶粒は問題にされず、大きな粒径を持つ結晶粒が対象となる。従って本発明においては、結晶粒径は以下のように定義される。前述の円弧を任意の位置で一定の長さに分割し、分割した円弧が横切る結晶粒の内、幅の大きいものから上位５個を選定し、それらの結晶粒径の値を平均化する。同様の操作を円弧の任意の別の位置で、数箇所行い、各位置での平均値をさらに平均化することにより、その部位での結晶の結晶粒径として定義することにする。
　【００１７】
　多結晶シリコンロッドを、反応器中に多数本立てて析出を行う場合、ポップコーンの生成は、析出初期のロッドが細い時期よりも、析出の中間点を過ぎたある程度成長したロッドの表面にでき易い傾向がある。これは、結晶粒径が次第に成長することも原因と思われるが、ロッドの熱放射量が大きくなるため、ガスがそれだけ加熱されることになるためと考えられる。また、ロッドが太くなって、ガスの流路も狭められるため、部分的にクロロシランのモル比が低くなる部分が発生することも原因であると考えられる。このような事情から、トラッピングサイトを形成するタイミングは、析出の初期よりも、析出の中盤を過ぎた時点、例えば多結晶シリコンロッドの直径で表せば、半径方向に、中心から周辺部に向かって５０％を超えた領域、好ましくは６０％を超えた領域、更に好ましくは６０〜９５％の領域、特に好ましくは７０％から９０％の間の領域でおこなわれる。トラッピングサイトの形成操作は、ロッド全体に渡ってなされるため、結晶粒径の変化は、ロッドの輪切り断面では円周上に、また、ロッドの長手方向に対しても均一に起こる。その結果、上記領域に、中心から長さの５０％の位置の結晶粒径と異なる結晶粒径を持つ結晶が、円柱の円周および長さ方向の両方向に存在するものが形成される。
　【００１８】
　トラッピングサイトの形成操作は長時間行う必要は無く、大きな粒径を持つ結晶粒がなくなれば目的は達成される。しかし、あまりに短時間で行うと、結晶粒子径の極端に異なる場所に、歪みが集中し易くなり、ロッドが破損し易くなる。これを避けるため、該操作は、結晶粒径の変化を基準に取れば、中心から長さの５０％の位置の結晶の結晶粒径よりも小さい結晶粒径が、中心から長さの５０％の位置の結晶の結晶粒径の２０〜８０％の範囲になる程度、好ましくは、３０から７０％、更に好ましくは４０から６０％の範囲になるように行うのが望ましい。
　【００１９】
　前述の通り、トラッピングサイトの形成操作の具体的な手段は特に限定されないが、析出温度を下げる手段として最も簡便な方法は、加熱手段である電流値を下げる方法である。この場合、あまりに急激な温度変化をロッドに与えると、温度変化による内部歪みが発生するため、好ましくない。析出中、ロッドは連続的にその直径が増加しているため、一般に、その直径が増加するに従って、電流値も増加させるようコントロールされている。従って、意識的に電流値を下げずとも、電流値をある一定の値で止めることにより、結果的にロッド温度をゆっくり下げることが実現される。
　【００２０】
　上記の方法は、一つの反応器の中の、特にポップコーンの出来易いロッド、あるいはそのロッドを含む電源系列のみに実施することもできるし、反応器中のロッド全体に対して実施することもできる。析出反応器が３基以上設置されている場合、その電源に供するメイントランスの容量をできるだけ小さくするため、析出反応器の運転は、一定の計画に沿ったシリーズで運転される。この場合、本発明の電流制限を効果的に織り込むことにより、メイントランスより供給される電流値の変動を吸収することができる。例えば、運転の計画が崩れ、工程の変更が要求された場合、本発明を行う時間、即ちある一つの反応器に対し、他の大電流を要求している反応器の運転が終了するまで電流を一定値にキープし、その後最適な電流値に戻すことにより、工程のずれに基づく最大電流値の変化を吸収することができる。この対策により、ポップコーンの発生と、反応系全体の電力低下の２つのトラブルを防ぐことができる。この場合、ポップコーン発生の抑制になる範囲内で、できるだけロッドの直径の大きくなった反応器に対し実施することが効果的である。
　以下、実施例により本発明を詳述する。
　【００２１】
　【実施例】
実施例１
　多結晶シリコン析出用の芯材として直径５ｍｍの多結晶シリコンロッドを用い、その表面温度を１０３０℃に維持して、シーメンス法により精製トリクロロシランと水素とからそれ自体公知の方法に従って多結晶シリコンの析出を行った。その直径が８５ｍｍになった時点で電流の上昇を停止させ、一定値を保った。表面温度が９７０℃になった時点で、再びロッドの表面温度を１０３０℃に戻した。温度を元に戻す操作は、３０時間かけてゆっくり行った。直径が１２０ｍｍになった後、析出を終了した。この時の多結晶シリコンロッドの析出速度は、６１ｋｇ／ｈｒであった。また、このときのポップコーンの発生率を調べたところ、１３％であった。ポップコーンの発生率とは、ブリッジ部を除き、ポップコーンの発生したロッドの本数を、全ロッドの本数で除した値である。析出終了後、該シリコンロッドを輪切りにし、結晶粒径を測定した。その結果を表１に示す。
　【００２２】
比較例１
　多結晶シリコンを、その表面温度を終始１０３０℃に維持して実施例１と同様にして析出を行った。直径が１２０ｍｍになった後、析出を終了した。このときのポップコーンの発生率を調べたところ、９０％であった。結果を表１に示した。
　【００２３】
比較例２
　多結晶シリコンを、その表面温度を終始１０００℃に維持して実施例１と同様にして析出を行った。直径が１２０ｍｍになった後、析出を終了した。このときのポップコーンの発生率を調べたところ、１７％であった。また、この時の多結晶シリコンロッドの析出速度は５３ｋｇ／ｈｒであった。この析出速度の値は、実施例１と比較すると１３％低く、生産効率が悪い。結果を表１に示した。
　【００２４】
　【表１】
　【００２５】
　【発明の効果】
　本発明によれ
ば、ポ
ンの
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　多結晶シリコンの析出速度を調べるためのシリコンのテストピースの概略断面図である。
　【図２】
　多結晶シリコンの析出速度を調べるためのシリコンのテストピースの概略断面図である。
　【図３】
　図１のテストピース上に、多結晶シリコンを析出させた状態の概略断面図である。
　【図４】
　図２のテストピース上に、多結晶シリコンを析出させた状態の概略断面図である。
　【符号の説明】
　１　多結晶シリコン
　２　多結晶シリコン
　３　単結晶シリコン
　４　多結晶シリコン
　５　析出したシリコン
　６　析出したシリコン