(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキーによる坩堝引上げ法により作業する結晶引上げ設備内で、半導体材料から成る単結晶（８）の細ネック（８１）に設けられた瘤（８２）を支持するための支持装置（１）であって、当該支持装置（１）が、その下側の領域に、中心の開口を備えた載着装置（１２１，１２２）を有しており、中心の開口内に水平なレベルで、直径Ｄ１を備えた円が内接するようになっており、該円の中心点が、鉛直な軸線（１６）に位置しており、載着装置（１２１，１２２）が、１つまたはそれ以上の結合エレメント（１３２，１３３，１３４）によって、載着装置（１２１，１２２）の上方に配置された少なくとも１つの固定エレメント（１４）に結合されており、該固定エレメント（１４）が、結晶引上げ設備の昇降装置（２）に固定されており、結合エレメント（１３２，１３３，１３４）が、載着装置（１２１，１２２）のすぐ上方の領域に、任意の水平な各レベルで、軸線（１６）に位置する中心点と、直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２とを備えた円を内接させることができるスペースを空けておくように配置されている形式のものにおいて、当該支持装置（１）が、ケージ構造体を有していて、石英ガラスから成っていて、自体運動不能であることを特徴とする、支持装置。
【請求項２】
当該支持装置（１）の表面が、水平な面を有していない、請求項１記載の支持装置。
【請求項３】
当該支持装置（１）が、少なくとも１つの流下装置（１５）を有しており、該流下装置（１５）が、融液（４）からの当該支持装置（１）の持上げ時に融液（４）の流下のために働くようになっている、請求項１または２記載の支持装置。
【請求項４】
チョクラルスキーによる坩堝引上げ法により作業する結晶引上げ設備であって、ケージ構造体を有する自体運動不能な石英ガラス製の支持装置（１）が設けられており、該支持装置（１）が、その下側の領域に、中心の開口を備えた載着装置（１２１，１２２）を有しており、中心の開口内に水平なレベルで、直径Ｄ１を備えた円が内接するようになっており、該円の中心点が、鉛直な軸線（１６）に位置しており、載着装置（１２１，１２２）が、１つまたはそれ以上の結合エレメント（１３２，１３３，１３４）によって、載着装置（１２１，１２２）の上方に配置された少なくとも１つの固定エレメント（１４）に結合されており、該固定エレメント（１４）が、結晶引上げ設備の昇降装置（２）に固定されており、結合エレメント（１３２，１３３，１３４）が、載着装置（１２１，１２２）のすぐ上方の領域に、任意の水平な各レベルで、軸線（１６）に位置する中心点と、直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２とを備えた円を内接させることができるスペースを空けておくように配置されている形式の結晶引上げ設備によって、半導体材料から成る単結晶（８）を製作するための方法において、当該方法が、以下のステップ：すなわち、
ａ）支持装置（１）を半導体材料の融液（４）内に部分的に浸漬し、これによって、載着装置（１２１，１２２）が、融液（４）の表面の下方に位置しており、
ｂ）該融液（４）からの種結晶（７）の引出しによって、直径Ｄ３を備えた細ネック（８１）を引き上げ、この場合、支持装置（１）が、細ネック（８１）を、該細ネック（８１）に接触することなしに取り囲んでおり、
ｃ）Ｄ１＜Ｄ４＜Ｄ２による最大の直径Ｄ４を備えた瘤（８２）と、該瘤（８２）の下方に位置する、Ｄ３＜Ｄ５＜Ｄ１による最小の直径Ｄ５を備えた縮径された領域（８３）とを引き上げ、この場合、支持装置（１）が、瘤（８２）を、該瘤（８２）に接触することなしに取り囲んでおり、
ｄ）支持装置（１）を融液（４）から持ち上げ、これによって、支持装置（１）が、融液（４）にもはや接触しておらず、
ｅ）なだらかに増加する直径を備えた単結晶塊（８４）を引き上げ、
ｆ）Ｄ６＞Ｄ５による直径Ｄ６を備えた円筒状の単結晶塊（８５）を引き上げ、
ｇ）支持装置（１）を持ち上げ、これによって、載着装置（１２１，１２２）が、瘤（８２）に下方から接触していて、該瘤（８２）を支持している
を有していることを特徴とする、単結晶を製作するための方法。
【請求項５】
支持装置（１）をステップｄ）において、該支持装置（１）が、瘤（８２）にまだ接触しない程度しか持ち上げない、請求項４記載の方法。
【請求項６】
支持装置（１）をステップｅ）の間に連続的に持ち上げ、これによって、支持装置（１）が、瘤（８２）にさらに接触していない、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
支持装置（１）に荷重を加えることができるまで、該支持装置（１）が冷却されるやいなや、ステップｇ）を行う、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ステップｇ）をステップｆ）の途中に行う、請求項７記載の方法。
【請求項９】
支持装置（１）にステップｆ）の途中でステップｇ）の実施後に連続的により強く荷重を加える、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキーによる坩堝引上げ法により作業する結晶引上げ設備内で、半導体材料から成る単結晶の細ネックに設けられた瘤を支持するための支持装置であって、当該支持装置が、その下側の領域に、中心の開口を備えた載着装置を有しており、中心の開口内に水平なレベルで、直径Ｄ１を備えた円が内接するようになっており、該円の中心点が、鉛直な軸線に位置しており、載着装置が、１つまたはそれ以上の結合エレメントによって、載着装置の上方に配置された少なくとも１つの固定エレメントに結合されており、該固定エレメントが、結晶引上げ設備の昇降装置に固定するために適しており、結合エレメントが、載着装置のすぐ上方の領域に、任意の水平な各レベルで、軸線に位置する中心点と、直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２とを備えた円を内接させることができるスペースを空けておくように配置されている形式のものに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、チョクラルスキーによる坩堝引上げ法によって、半導体材料から成る単結晶を製作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
チョクラルスキーによる坩堝引上げ法では、まず、単結晶の円筒状の部分への、すでに種結晶に存在するかまたは融液への種結晶の当付けによって生ぜしめられる結晶欠陥、たとえば転位の成長を阻止するために、横断面で見て強く縮径されたネックが育成される。この縮径されたネックは、細ネックまたは「ダッシュネック」と呼ばれる。
【０００４】
その後、引上げ法のパラメータが調整され、これによって、円錐形の区分に、ほぼ不変のかなり大きな直径を備えた区分が続く。引上げ法は同じく円錐形の区分で終了される。たとえば電子産業での使用のための製品として、通常、円筒状の区分しか重要でない。経済性の理由から、単結晶の直径は、過去、歩進的に増加させられた。たとえば、今日では、３００ｍｍの直径を備えたシリコン単結晶が大規模に製作される。同時に、可能な限り長い円筒状の区分を備えた単結晶を製作することが試行された。総合して、このことは、単結晶の常に増加する質量に繋がった。
【０００５】
このことは、細ネックが、増加する質量に伴う引張り力をもはや受け止めることができないという問題に繋がった。細ネックは、一般的に、約２５０〜３００ｋｇよりも多い質量を備えたシリコン単結晶を確実に支持することができない。したがって、重い単結晶をその製作の間に付加的に支持するための方法および装置が開発された。このようなたいていの方法では、細ネックが、軸方向の規定された位置で拡幅され、これによって、瘤が形成される。この瘤には、引張り力の一部を受け止める支持装置を当て付けることができる。そうこうしているうちに、この原理により作業する大きな数の種々異なる支持装置が公知である（たとえばアメリカ合衆国特許第５８７９４４８号明細書またはアメリカ合衆国特許第６０７７３４７号明細書参照）。アメリカ合衆国特許第５８７９４４８号明細書には、結晶引上げ設備内で鉛直に可動であり、内径をトング状に縮径させることができる支持装置が記載されている。したがって、この支持装置は、結晶における瘤が引き上げられた後に結晶を把持することができる。択一的な可能性は、アメリカ合衆国特許第６０７７３４７号明細書に開示されているように、Ｕ字形の載着面を備えた支持装置を瘤の引上げ後にこの瘤の下方に旋回させることにある。
【０００６】
しかし、公知の全ての支持装置は、金属による単結晶の汚染に繋がり得る粒子（たとえば破片）を発生させることが分かった。このことは、電子産業における高い純度要求の場合には許容され得ない。さらに、金属またはケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）から成る粒子は、結晶引上げの間の転位の形成に繋がり得る。さらに、凝縮する一酸化ケイ素（ＳｉＯ）によって支持装置の支承部およびジョイントに妨害が生ぜしめられ得る。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第５８７９４４８号明細書
【特許文献２】アメリカ合衆国特許第６０７７３４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、支持装置による粒子の発生を確実に回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明の構成では、当該支持装置が、自体運動不能であるようにした。
【０００９】
さらに、前記課題を解決するために本発明の方法では、当該方法が、以下のステップ：すなわち、
ａ）本発明による支持装置を半導体材料の融液内に部分的に浸漬し、これによって、載着装置が、融液の表面の下方に位置しており、
ｂ）該融液からの種結晶の引出しによって、直径Ｄ３を備えた細ネックを引き上げ、この場合、支持装置が、細ネックを、該細ネックに接触することなしに取り囲んでおり、
ｃ）Ｄ１＜Ｄ４＜Ｄ２による最大の直径Ｄ４を備えた瘤と、該瘤の下方に位置する、Ｄ３＜Ｄ５＜Ｄ１による最小の直径Ｄ５を備えた縮径された領域とを引き上げ、この場合、支持装置が、瘤を、該瘤に接触することなしに取り囲んでおり、
ｄ）支持装置を融液から持ち上げ、これによって、支持装置が、融液にもはや接触しておらず、
ｅ）なだらかに増加する直径を備えた単結晶塊を引き上げ、
ｆ）Ｄ６＞Ｄ５による直径Ｄ６を備えた円筒状の単結晶塊を引き上げ、
ｇ）支持装置を持ち上げ、これによって、載着装置が、瘤に下方から接触していて、該瘤を支持している
を有しているようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、支持装置による粒子の発生を確実に回避することができるという効果が得られる。
【００１１】
本発明の有利な構成では、当該支持装置が、半導体材料の融液に対して耐性を備えた材料から成っていることが提案されている。
【００１２】
本発明のさらに有利な構成では、当該支持装置が、石英ガラスから成っていることが提案されている。
【００１３】
本発明のさらに有利な構成では、当該支持装置が、その表面に半導体材料の融液の、付着する液滴を形成し得ないように成形されていることが提案されている。
【００１４】
本発明のさらに有利な構成では、当該支持装置の表面が、水平な面を有していないことが提案されている。
【００１５】
本発明のさらに有利な構成では、当該支持装置が、少なくとも１つの流下装置を有しており、該流下装置が、融液からの当該支持装置の持上げ時に融液の流下のために働くようになっていることが提案されている。
【００１６】
本発明の有利な実施態様では、支持装置をステップｄ）において、該支持装置が、瘤にまだ接触しない程度しか持ち上げないことが提案されている。
【００１７】
本発明のさらに有利な実施態様では、支持装置をステップｅ）の間に連続的に持ち上げ、これによって、支持装置が、瘤にさらに接触していないことが提案されている。
【００１８】
本発明のさらに有利な実施態様は、支持装置に荷重を加えることができるまで、該支持装置が冷却されるやいなや、ステップｇ）を行うことが提案されている。
【００１９】
本発明のさらに有利な実施態様では、ステップｇ）をステップｆ）の途中に行うことが提案されている。
【００２０】
本発明のさらに有利な実施態様では、支持装置にステップｆ）の途中でステップｇ）の実施後に連続的により強く荷重を加えることが提案されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２２】
支持装置１（図１、図２および図４参照）は、本発明によれば、その下側の領域に、中心の開口を備えた載着装置を有している。この載着装置は、たとえば内径Ｄ１を備えた閉じられた円形のリング１２２（図２参照）の形を有していてよい。この事例では、このリング１２２はその上側の内面で瘤８２の下側の部分を支持する。しかし、載着装置は、図１に示したように、対称的な配置形式でかつ同じ高さに少なくとも２つ、しかし、有利には２つ以上の載着エレメント１２１を有していてもよい。これらの載着エレメント１２１は内方に中心の開口の方向に突出している。この場合、個々の載着エレメント１２１は結合エレメント１３２に取り付けられている。載着エレメント１２１は、中心の開口内に水平なレベル（すなわち、軸線１６に対して垂直なレベル）で、直径Ｄ１を備えた円を内接させることができるように配置されている。この円の中心点は支持装置１の軸線１６に位置している。この軸線１６は、結晶引上げ時に、有利には細ネック８１の軸線に合致する。したがって、載着エレメント１２１は、図４に例示したように、瘤８２を適切に下方から支持することができる。
【００２３】
１つのリング１２２または複数の載着エレメント１２１としての載着装置は全て、１つまたはそれ以上の結合エレメント１３２，１３３，１３４によって、載着装置の上方に配置された少なくとも１つの固定エレメント１４に結合されている。結合エレメント１３２，１３３，１３４は、有利には棒状に形成されている。この結合エレメント１３２，１３３，１３４は、載着装置のすぐ上方の領域に、任意の水平な各レベル（すなわち、軸線１６に対して垂直なレベル）で、軸線１６に位置する中心点と、直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２とを備えた円を内接させることができるスペースを空けておくように配置されている。これは、結合エレメント１３２，１３３，１３４が瘤８２に接触することなしに、結合エレメント１３２，１３３，１３４の間の自由なスペース内に瘤８２の余地があり得ることを意味している。
【００２４】
支持装置１を安定化させると共に単結晶の荷重下での折損を回避するためには、載着エレメント１２１および／または結合エレメント１３２，１３３，１３４が、有利には別の結合エレメント、たとえばステー１３１によって互いに結合されている。
【００２５】
有利には、図１または図２に示したように、載着装置と結合エレメント１３１，１３２，１３３，１３４とは一緒に一種のケージ構造体を形成している。このケージ構造体は、有利には載着装置の下側の端部から少なくとも１つの固定エレメント１４の上側の端部にまで一貫して延びる鉛直な開口を有していない。このような支持装置１は、一貫して延びる鉛直な開口が不足しているため、結晶引上げプロセスの間に側方で瘤８２に接近運動させられ得ず、たとえば旋回させられ得ず、これによって、瘤８２が載着装置によって支持される。むしろ、支持装置１は結晶引上げプロセスの開始時に半導体材料の融液４内に浸漬しなければならず、これによって、載着装置が融液４の表面の下方に位置している。ケージ構造体は、結晶引上げプロセスの間に細ネック８１と瘤８２とを、細ネック８１に接触することなしに取り囲んでいる。結晶引上げプロセスの設定された時点以降、支持装置１が鉛直に持ち上げられた後、瘤８２しかその下面で載着装置によって支持されない。
【００２６】
少なくとも１つの固定エレメント１４は、結晶引上げ設備の昇降装置２に固定するために適しているように成形されている。この昇降装置２は鉛直な移動、すなわち、支持装置１の下降および上昇のために働き、たとえば１つまたは有利にはそれ以上のケーブルを有している。たとえば、支持装置１を昇降装置２に固定するためには、図３に示したように、２つの部分から成る組付け装置９を使用することができる。それぞれ２つの半部９１は、鉛直に配置された円筒状の結合エレメント１３４を取り囲んでいる。この場合、球形の固定エレメント１４は組付け装置９の円錐形の接触領域９２に載置している（図４も参照）。両半部９１はねじ９３によって互いに結合される。ねじ９４は中空孔を有している。この中空孔を通して、昇降装置２の１つのケーブルがガイドされる。昇降装置２のケーブルがそれぞれ異なる長さを有している事例では、ねじ９３によって、組付け装置の鉛直な位置調整が可能となる。この組付け装置９と昇降装置２のケーブルとは、有利にはモリブデンから成っている。しかし、ケーブルをタングステンから製作することも同じく有利である。
【００２７】
全支持装置１は自体運動不能である。この支持装置１は互いに可動の部材を有していない。本発明による意味での「支持装置１」という概念は、組付け装置９と昇降装置２とを包括しておらず、たとえば図１または図２に示したように、有利には石英ガラスから製作された、有利にはケージ状の一体の支持体しか包括していない。
【００２８】
支持装置１は結晶引上げプロセスの初期段階の間に半導体材料の融液４内に浸漬される（図６〜図９参照）ので、支持装置１は、有利には、融液４と、この融液４内に形成される高い温度とに対して耐性を備えた材料から成っている。
【００２９】
シリコン単結晶の製作の事例では、支持装置１が、有利には石英ガラスから製造される。この石英ガラスの使用時には、結晶化・腐食過程によって、制限された回数の使用しか許容されず、これによって、支持装置１が、規定された回数の使用後に新たに交換されなければならないことに注意しなければならない。
【００３０】
融液４からの支持装置１の持上げ時にこの支持装置１に付着し続け、のちに、融液４内に落下する融液の液滴によって単結晶８の成長プロセスを妨害しないために、支持装置１は、有利には、融液４に接触する全ての領域の表面に融液４の、付着している液滴が形成され得ないように成形されている。有利には、全支持装置１は、表面からの融液の流下を容易にする形を有している。
【００３１】
このことは、支持装置１の表面が水平な面を有していない、すなわち、軸線１６に対して垂直なレベルに位置する面を有していないことによって達成することができる。たとえば、図１に示したステー１３１は水平ではなく、傾斜して配置されている。この傾斜した配置形式は融液の流下を容易にし、ステー１３１に付着する液滴の形成を阻止する。同じ理由から、結合エレメント１３３は水平ではなく、傾斜して配置されている。結合エレメント１３３はその最も深い箇所で、鉛直にまたは傾斜して延びる結合エレメント１３２に衝突している。この結合エレメント１３２で融液は引き続き下方に流下することができる。載着エレメント１２１も水平な面を有しておらず、融液の流下が容易になるように成形されている。
【００３２】
さらに、有利には、支持装置は少なくとも１つの流下装置１５を有している。この流下装置１５は、融液４からの支持装置１の持上げ時に融液４の流下のために働く。有利には、鉛直なまたは傾斜した各結合エレメント１３２が下側の端部に流下装置１５を有している。この流下装置１５は、有利には結合エレメント１３２の円錐形の延長部として形成されている。これによって、支持装置１の、融液４に接触する最後の箇所で融液の残分が支持装置１に固化することも阻止することができる。融液の固化した残分は、後続の経過において剥落する恐れがあり、こうして、結晶化プロセスを妨害する恐れがある。
【００３３】
本発明による支持装置の製作は、ガラス吹き工の当業者の能力に依るものであり、したがって、説明しない。
【００３４】
本発明は、チョクラルスキーによる坩堝引上げ法によって、半導体材料から成る単結晶８を製作するための方法にも関する。この方法は、以下のステップ：すなわち、
ａ）本発明による支持装置１を半導体材料の融液４内に部分的に浸漬し、これによって、載着装置が融液４の表面の下方に位置しており、
ｂ）この融液４からの種結晶７の引出しによって、直径Ｄ３を備えた細ネック８１を引き上げ、この場合、支持装置１が細ネック８１を、この細ネック８１に接触することなしに取り囲んでおり、
ｃ）Ｄ１＜Ｄ４＜Ｄ２による最大の直径Ｄ４を備えた瘤８２と、この瘤８２の下方に位置する、Ｄ３＜Ｄ５＜Ｄ１による最小の直径Ｄ５を備えた縮径された領域８３とを引き上げ、この場合、支持装置１が瘤８２を、この瘤８２に接触することなしに取り囲んでおり、
ｄ）支持装置１を融液４から持ち上げ、これによって、支持装置１が融液４にもはや接触しておらず、
ｅ）なだらかに増加する直径を備えた単結晶塊８４を引き上げ、
ｆ）Ｄ６＞Ｄ５による直径Ｄ６を備えた円筒状の単結晶塊８５を引き上げ、
ｇ）支持装置１を持ち上げ、これによって、載着装置が瘤８２に下方から接触していて、この瘤８２を支持している
を有している。
【００３５】
本発明による方法は、図５〜図１２に概略的に示してある。種々異なる領域および直径を備えた単結晶８と、これらの領域および直径と本発明による支持装置との関係とは、図４に拡大して示してある。
【００３６】
本来の結晶引上げ法の開始前には、坩堝３内に位置する、一般的に多結晶の半導体材料が公知先行技術により融解される。図５には、半導体材料の融解後の結晶引上げ設備の状態が示してある。この結晶引上げ設備の内部の昇降装置２に固定された支持装置１は、坩堝３の上方の待機位置に位置している。
【００３７】
方法のステップａ）では、支持装置１が部分的に半導体材料の融液４内に浸漬され、これによって、載着装置が融液４の表面の下方に位置している（図６参照）。この理由から、支持装置１を、形成される温度条件下で融液４に対して十分に耐性を備えた材料から製作することが有利である。融液４がシリコンである場合には、たとえば石英ガラスが支持装置１のための材料として適している。支持装置１を浸漬時にその鉛直な軸線１６を中心として回転させないかまたは鉛直な軸線１６を中心とした支持装置１の回転を坩堝３の回転に同期化させることが可能である。このことは有利である。しかし、支持装置１の回転を融液内への浸漬前にこの融液４の回転と同期化させることが特に有利である。
【００３８】
ステップｂ）では、公知先行技術により、種結晶ホルダ５に固定された種結晶７が融液４内に浸漬され（図７参照）、規定された速度で再び持ち上げられる。（種結晶ホルダ５は送り装置６に固定されている。この送り装置６は、種結晶ホルダ５の保持および鉛直な移動、すなわち、下降および上昇のために働く。送り装置６は、たとえばシャフトであるかまたは１つまたはそれ以上のケーブルから成っている。）この場合、引上げ速度、すなわち、送り装置６が種結晶７を鉛直上向きに運動させる速度は、種結晶７に続いて、縮径された直径Ｄ３を備えた領域である細ネック８１が形成される（図８参照）ように調整される。引上げ速度と、引上げプロセスのその他のパラメータと、成長する単結晶８の直径との間の関係は、当業者に周知であり、したがって、詳しく説明しない。細ネックは、支持装置１に接触することなしに、浸漬させられた支持装置１の内部に融液４の表面で成長する。有利には、種結晶７と支持装置１とは、種結晶の軸線が支持装置１の軸線１６に合致するように方向付けられている。このことは、本発明による方法の全ての後続の経過に当てはまる。
【００３９】
有利には、ステップａ）がすでに終了された場合に初めてステップｂ）が開始される。したがって、有利には、まず、支持装置が融液４内に浸漬され、その後初めて種結晶７が融液４に当て付けられるかもしくは融液４内に浸漬される。
【００４０】
ステップｃ）では、最大の直径Ｄ４を備えた瘤８２が引き上げられる。このことは、一般的に引上げ速度の低下によって行われ、これによって、成長する単結晶８の直径が最大値Ｄ４にまで増加し、これに続いて、引上げ速度が高められ、これによって、直径が再び減少する。こうして、所定の瘤、たとえば二重コーンを形成することができる。瘤８２の最大の直径Ｄ４はＤ１＜Ｄ４＜Ｄ２の条件を満たしている。すなわち、瘤８２の最大の直径Ｄ４は、載着装置の領域における支持装置１の中心の開口の直径Ｄ１よりも大きいものの、同時に載着装置の上方の領域における支持装置１の中心の開口の直径Ｄ２よりも小さい。これは、瘤８２が、支持装置１に接触することなしに、この支持装置１の内部で成長することができると共に支持装置１の内部に瘤８２の余地があり得ることを意味している。
【００４１】
瘤８２の形成後、縮径された領域８３が引き上げられる。この領域８３はその最も細い箇所に、Ｄ３＜Ｄ５＜Ｄ１の条件を満たす直径Ｄ５を有している。縮径された領域８３の直径Ｄ５は、細ネック８１の直径Ｄ３よりも大きくなければならない。なぜならば、瘤８２での、成長する単結晶８の付加的な支持が行われるからである。したがって、縮径された領域８３は、単結晶８の全質量を確実に支持することができるようにように太くなければならない。しかし、他方では、縮径された領域８３の直径Ｄ５は、載着装置の領域における支持装置１の中心の開口の直径Ｄ１よりも小さくなければならない。これによって、縮径された領域８３が中心の開口の内部で接触なしに成長することができ、この開口の内部に、縮径された領域８３の余地があり得る。図９には、縮径された領域８３の引上げの間の瘤８２の引上げ後の状況が示してある。この場合、支持装置１の下側の部分は相変わらず融液４内に浸漬されている。
【００４２】
ステップｄ）では、支持装置１が、融液４にもはや接触しなくなる（図１０参照）まで昇降装置２によって持ち上げられる。融液４からの持上げの間の支持装置１への融液の、付着する液滴の形成は、支持装置１の上述した構成によって回避することができる。融液４内に落下する液滴は結晶化プロセスを妨害する恐れがあり、結晶欠陥に繋がる恐れがある。上述したように互いに調和された直径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ５に基づき、支持装置１が、成長する単結晶８にどの領域でも側方で接触しないことが確保されている。有利には、支持装置１はステップｄ）において、載着装置が瘤８２に下方からもまだ接触しない（図１０参照）程度しか持ち上げられない。なぜならば、支持装置１が相変わらず、極めて高い温度を伴った領域に位置していて、したがって、機械的にまだ安定していないからである。有利には、ステップｄ）はステップｃ）の間、特に有利にはステップｃ）の最終段階、すなわち、縮径された領域８３の引上げの間に行われる。
【００４３】
ステップｅ）では、有利には引上げ速度の低下によって、所望の直径Ｄ６が達成されるまで、なだらかに増加する直径を備えた単結晶塊８４が引き上げられる（図１０参照）。この単結晶塊８４は、たとえば円錐形の形状をとることができる。したがって、単結晶塊８４は初期コーンとも呼ばれる。このステップの間、支持装置１は、有利には連続的に持ち上げられ、これによって、さらに、支持装置１は瘤８２に接触しない。たとえば、支持装置１が持ち上げられる速度は引上げ速度と同一であってよい。
【００４４】
次いで、ステップｆ）では、コンスタントな直径Ｄ６を備えた円筒状の単結晶塊８５が引き上げられる。このステップの最初の段階の間、支持装置１は、有利には、さらに連続的に持ち上げられ、これによって、この支持装置１は、単結晶８の重量の一部を支持することができるようにするために、十分に冷却されかつ機械的に安定するまで、瘤８２にまだ接触しない。
【００４５】
ステップｇ）では、最後、載着装置が瘤８２に下方から接触し、成長する単結晶８の重力の一部を受け止める（図１１参照）まで、支持装置１が持ち上げられる。有利には、持上げは、設定された時点または円筒状の単結晶塊８５の設定された長さまたは単結晶８の設定された重量で解除される。持上げは、有利には、支持装置１に作用する重力が、予め規定された値に到達した場合に自動的に終了される。
【００４６】
ステップｇ）は、原理的には、ステップｃ）での瘤８２の製作後の任意の時点、すなわち、ステップｄ）、ステップｅ）またはステップｆ）の間に行われてよい。しかし、ステップｇ）は、有利には、支持装置１に荷重を加えることができるまで、この支持装置１が冷却された場合に初めて開始される。支持装置１は、ステップｇ）の開始時にすでに弾性的な特性を有しているものの、点荷重にさらに変形によって反応することが望ましい。この点負荷に対する僅かな変形は、載着装置による瘤８２の最適な均一な支持を保証する。すなわち、ステップｇ）が実施される最適な時点は、有利には支持装置１の材料特性に適合される。しかし、一般的にステップｇ）はステップｆ）の途中、すなわち、円筒状の単結晶塊８５の引上げの間に行われる。支持装置が瘤８２に下方から接触する前に、鉛直な軸線１６を中心とした支持装置１の回転を長手方向軸線を中心とした単結晶の回転に同期化させることが有利である。
【００４７】
ステップｆ）の、円筒状の単結晶塊８５の長さが増加する後続の経過では、支持装置１が、有利には、引上げ速度と同一である速度で持ち上げられる。さらなる持上げによって、支持装置１が連続的に引き続き高温の融液４から取り出され、徐々に冷却する。したがって、支持装置１にステップｆ）の途中で徐々により強く荷重を加えることができる。
【００４８】
結晶引上げプロセスは、公知先行技術によれば、減少する直径を備えた単結晶塊８６が引き上げられることによって終了される。この単結晶塊は一般的に終端コーンと呼ばれる。図１２には、結晶引上げプロセスの終了後の結晶引上げ設備内の状況が示してある。単結晶８を結晶引上げ設備から取り外すためには、単結晶８が、有利には適切な装置によって下方と側方とから支持され、単結晶の縮径された領域８３が切断される。領域８４，８５，８６を備えた単結晶８の下側の部分の取出し後、単結晶８の上側の領域８１，８２を備えた種結晶７を取り外すことができる。
【００４９】
支持装置１の、互いに可動に支承される部材の本発明による省略によって、破片の形成ひいては妨害となる粒子の発生を阻止することができる。さらに、たとえば一酸化ケイ素ダストの堆積物によって、支承部または回転結合部が妨害され得ない。
【００５０】
公知先行技術による支持装置は、全結晶引上げプロセスの間（すなわち、坩堝内に位置する半導体材料の融解、安定化、種結晶の当付け、単結晶の最初の領域の製作の間でも）、引上げ設備内の雰囲気にさらされている。したがって、ケイ素酸化物が支持装置に析出される。この析出されたケイ素酸化物の一部は、支持装置１が運動させられるやいなや落下し得る。これに対して、本発明による方法では、結晶引上げプロセスの初期段階の間、支持装置の表面の大部分が融液の表面の下方に位置していて、したがって、雰囲気に接触していない。したがって、ほとんどケイ素酸化物が支持装置１の表面に析出され得ない。融液内への浸漬前に析出されたケイ素酸化物は、浸漬時に再び溶解される。
【００５１】
このことは、可動の部材の回避と一緒に、専ら可動の部材を備えた支持装置が認められる公知先行技術に対する粒子頻度の著しい低減に繋がる。可動の部材の省略にもかかわらず、本発明によって、ネック領域に設けられた瘤での、成長する単結晶の確実な支持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による支持装置の構成を示す図である。
【図２】本発明による支持装置の別の構成を示す図である。
【図３】支持装置を結晶引上げ設備の昇降装置に結合するために使用することができる組付け装置を示す図である。
【図４】単結晶の概略的な構造を示す図および組付け装置を備えた支持装置の一部の縦断面図である。明瞭にするために、左側の組付け装置は９０゜だけ回動させて示してある。
【図５】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第１の経過を概略的に示す図である。
【図６】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第２の経過を概略的に示す図である。
【図７】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第３の経過を概略的に示す図である。
【図８】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第４の経過を概略的に示す図である。
【図９】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第５の経過を概略的に示す図である。
【図１０】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第６の経過を概略的に示す図である。
【図１１】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第７の経過を概略的に示す図である。
【図１２】本発明による支持装置を使用した結晶引上げ法の第８の経過を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  支持装置、  ２  昇降装置、  ３  坩堝、  ４  融液、  ５  種結晶ホルダ、  ６  送り装置、  ７  種結晶、  ８  単結晶、  ９  組付け装置、  １４  固定エレメント、  １５  流下装置、  １６  軸線、  ８１  細ネック、  ８２  瘤、  ８３  領域、  ８４，８５，８６  単結晶塊、  ９１  半部、  ９２  接触領域、  ９３，９４  ねじ、  １２１  載着エレメント、  １２２  リング、  １３１，１３２，１３３，１３４  結合エレメント、  Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６  直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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