(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融物を収納したるつぼと、
該るつぼ内の溶融物から半導体結晶を引上げる機構と、
該るつぼに接続したモータと、
該るつぼを変速回転させるための駆動制御回路と、
連続的な変速信号を発生する信号発生器と、を含んで成り、
前記制御回路は、前記信号発生器に応答して、前記連続的な変速信号に応じて前記モータを駆動して連続変動加速及び連続変動回転速度でるつぼを回転し、
前記結晶引上げ機構は、半導体結晶の少なくとも１個所を該るつぼ内の溶融物から引上げることを特徴とする、チョクラルスキー法による半導体結晶引上げ装置装置。
【請求項２】
前記連続的な変速信号が、サイン波に対応していることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記連続的な変速信号が、多数の周期を備えるとともに、各周期について無変化の増速及び減速をなし、前記連続的な変速信号に応じて、るつぼの回転速度が無変化の増速及び減速をなすことを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項４】
チョクラルスキー法は、るつぼの回転速度を変更するための一つのパルス方形波を適用して、引上げられた半導体結晶中において所望の酸素濃度を達成すると共に、
前記信号発生器は、前記パルス方形波の振幅より約４／π大きい振幅をもった前記連続的な変速信号を発生することを特徴とする、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記モータは、モータのロータの回転速度に対応する基準電圧を発生するためのタコメータを含み、
前記制御回路は、タコメータから発生される基準電圧及び前記連続的な変速信号に応じて、モータを駆動するためのタコメータに接続された閉ループシステムを備えることを特徴とする、請求項１又は３に記載の装置。
【請求項６】
るつぼを変速下に回転させる周期信号をフーリエ分析する工程と、
周期信号の基本的なフーリエ周波数に対応する正弦波を発生する工程と、
前記正弦波にもとづいて増速及び減速する回転速度でるつぼを回転させるようにモータを駆動する工程と、
るつぼがこの駆動工程に対応して回転する際、半導体結晶の少なくとも一個所をるつぼ内の溶融物から引上げる工程と、を含んで成ることを特徴とする、チョクラルスキー法に従って半導体結晶を引上げる結晶引上方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概して結晶引上げ機械、少し詳しくは、結晶引上げ機械のるつぼの回転装置び方法に関する。
【０００２】
マイクロエレクトロニクス工業でシリコンウエハ製造に用いられる単結晶シリコンの多くはチョクラルスキー(“ＣＺ法")を用いた結晶引上げによって製造される。要するに、ＣＺ法は炉内の石英るつぼ内の高純度の多結晶シリコンの大きな塊を溶融することによって得られる溶融シリコンを使用している。種結晶は結晶引上げ機構によって下降されシリコン溶融物内に入れられる。
【０００３】
種の端部が溶融した后、シリコン溶融物は結晶が成長する迄、冷却される。るつぼは一方向に回転され結晶が溶融物から引上げられる際、結晶は反方向に回転される。結晶が成長すると、るつぼ内のシリコン溶融物よりシリコンを凝固させる。
【０００４】
成長過程の間、るつぼ壁に近いシリコン溶融物中に酸素拡散境界層ができる。これにより引上げ結晶内に或るレベルの酸素が存在することになる。
【０００５】
【従来の技術】
通常の結晶引上げ技術が用いられると、結晶の長手方向はもとよりラジアル方向の酸素勾配(oxygen gradient)が出来る。
【０００６】
成長結晶内の酸素勾配を少なくするために、従来技術はるつぼの回転をオン／オフモードにするかパルス方形波を印加することによってるつぼの回転速度を一定のものにする、ことを教えている。このパルス波を用いた一例はアメリカ特許第５,２１５,６２０に示されていて、それによると、結晶の全引上げ過程にわたって、るつぼの一定の基準速度に対しパルス方形波を印加する。これはシリコン結晶ロッドの背後端の酸素濃度を増加するものの、増加酸素が軸酸素勾配にしか寄与しないロッドの先端部の酸素を増加する。
これらの先行技術の方法は成長結晶内の酸素勾配を何がしか低減するものの、更なる改良の余地を残している。更に、これら先行技術方法はるつぼ回転用モータやその駆動列に対し不必要な機械的衝撃を与える。このような機械的衝撃はモータ及び駆動列のエネルギーロスとなり併せてこれら部品の摩耗率を高める所となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的を挙げると、望む酸素濃度及び酸素勾配を有する半導体結晶を引上げるための改良装置及び方法を提供すること;低減された放射状の酸素勾配を備えた半導体結晶を引上げるための同様装置及び方法を提供すること;低減された軸酸素勾配を備えた同様装置及び方法の提供;増加酸素濃度を有する同様装置及び方法を提供すること;半導体溶融物収納るつぼの回転速度を円滑且つ連続的に変化させる同様装置及び方法の提供;半導体溶融物収納るつぼを変速下に回転させしかも駆動機構に接することによる機械的なショックのない同様装置及び方法を提供すること;維持及び修理費を低減する同様装置及び方法の提供;及び信頼性が高く使用の容易な同様装置及び方法を提供すること、以上にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
概して、本発明の装置はチョクラルスキー法にもとづいた半導体結晶の引上げ装置に構成されている。この装置は溶融物収納るつぼ、当該溶融物から半導体結晶を引上げる機構そして当該るつぼに組対したモータを含む。制御回路はモータを駆動してるつぼを種々の速度で回転させる。当該装置は、また、連続した変速信号を発する信号発生器を含む。この信号発生器は、当該るつぼをして連続的な加速(acceleration)の変化及び連続的な回転速度の変化の下に、るつぼを回転させる連続的な変速信号にもとづいて、モータを駆動し、他方結晶引上げ機構は少なくとも半導体結晶の一個所をるつぼ内の溶融物から引上げる。
【０００９】
本発明の別の局面に於いて、装置はチョクラルスキー法による半導体結晶引上げ装置に構成されている。この装置は溶融物収納るつぼ、当該溶融物より半導体結晶を引上げる結晶引上げ機構及びるつぼに組対されたモータを含む。この装置は、また、変速下でるつぼを回転させるモータを駆動するための制御回路及び多数の周期を有する速度信号を発生する信号発生器を含む。この速度信号は各周期ごとに無変化に(monotonically)増速及び減速をなす。上記制御回路は、この速度信号にもとづいて無変化に増速及び減速する回転速度でるつぼを回転させるようモータを駆動する。一方結晶引上げ機構は半導体結晶の少なくとも一個所をるつぼ内の溶融物から引上げる。
【００１０】
本発明の別の局面に於いて、半導体結晶の引上げは、引上げられた半導体結晶が一つの周期信号にもとづいて変速するるつぼの回転信号を用いて結晶内の酸素濃度及び勾配に対応した酸素濃度及び勾配を備えるように、なされる。この方法は溶融物収納るつぼを備えた半導体結晶引上げ装置に、溶融物から半導体結晶を引上げる半導体結晶引上げ機構に、そしてるつぼに組対されてるつぼを種々の速度で回転させるモータに、使用される。
【００１１】
本発明方法は周期信号をフーリエ分析(Ｆourier  analysis)する工程と、周期信号の基本的なフーリエ周波数(Ｆourier  frequency)に対応するサイン波を発生する工程、当該サイン波にもとづいて増速及び減速する回転速度に従ってるつぼを回転させるようにモータを駆動させる工程及びこの駆動工程に応答してるつぼが回転するとき、半導体結晶の少なくとも一個所を溶融物より引上げる工程;を含む。
【００１２】
本発明のまた別の局面では、るつぼ内に収納されているシリコン溶融物から単結晶シリコンロッドを引上げる方法が実現される。この単結晶シリコンロッド及びるつぼは同軸状である。この方法は連続的に加速を変化し且つ連続的に回転速度を変化するようるつぼを回転させる工程並びに当該ロッドの少なくとも一個所を溶融物から引上げる工程及びロッドが成長した際に、るつぼの回転方向と反方向に当該ロッドを回転する工程を含む。
【００１３】
本発明のこれまた更なる別の局面に於いて、るつぼ内に収納されているシリコン溶融物から単結晶シリコンロッドを引上げる方法が実現される。この単結晶シリコンロッド及びるつぼは同軸的である。この方法は当該ロッドの直径が最大引上げ長さの約２０％及至約４０％の範囲に至り、その后るつぼの回転速度が基準速度に達する迄の間、当該るつぼの回転速度を増速する工程、この増速工程に追従して当該ロッドが最終引上げ長さの少なくとも約２０％内に引上げられるに至る間、るつぼの回転速度を基準電圧の上下に増速及び減速する工程;及び当該ロッドが成長した際、るつぼの回転方向と反方向に該ロッドを回転する工程、を含む。
【００１４】
本発明の他の目的及び特徴は以下に述べる所から明らかとなろうしまた開示される所でもある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例図を採って以下に述べる。
図１は本発明によるるつぼ装置を備えた結晶引上げ装置の概略側面図で、図中破線部には詳細を示してある。
図２は従来技術のるつぼの回転プロフィル(profile…概要)である。
図３は図２に示したるつぼの回転プロフィルを用いて引上げた結晶ロッドの酸素プロフィルを示す。
図４は本発明のるつぼの回転プロフィルを示す。
図５は図４のるつぼの回転プロフィルを用いた結晶ロッドの酸素プロフィルを示す。
複数の図中及び開示中の対応符号は同じ対応部材を示す。
【００１６】
図１にチョクラルスキー法による単結晶シリコンの引上げ機械２０の基本的な構成要素が示されている。特に、結晶引上げ機械２０は成長チャンバ２２及びこのチャンバ上に取付けられた延長チャンバ２４を含む、引上げワイヤ２６は結晶引上げ機構２８によって引張られて単結晶シリコンロッド５８を引上げる。結晶引上げ機構２８は回転シャフト３２上に取付けられたプレート３０上に固着されている。モータ３３は適当なハードウエヤ(不図示)を介してシャフト３２に結合されシャフト３２,プレート３０及び結晶引上げ機構２８を引上げチャンバ２４に関して回転させる。結晶引上げ機構２８より吊下されている結晶ロッド５８は、これによって、それが引上げられたとき与えられた方向に回転される。
【００１７】
結晶引上げ機構２０は、また成長チャンバ２２内にあって溶融結晶原材料Ｍ(例えば、高純度シリコン溶融物)を保有するるつぼ３４を含む。カップ状の回転テーブル３６がシャフト３８に取付けられている。モータ４０はギヤボックス４２を介してシャフト３８に結合され、るつぼ３４及び回転テーブル３６を変速下に回転させる。
【００１８】
モータ４０はモータ内のロータの回転速度を基準電圧として発生するタコメータ４４を含む。この基準電圧はロータ速度をリニヤに増大する振幅を持ったアナログ信号を含むことが望まれる。之に代わって、基準信号はデジタル信号もしくは電気パルスのシーケンスの如き、ロータの速度を示す他のタイプの信号を含んでもよい。
コントローラ４６はライン４８を経て電流をモータ４０に供給する。コントローラ４６はライン５０を介してタコメータ４４に接続され基準電圧を受ける。コントローラ４６はデータテーブルをもってプログラム化されたメモリ５２を含み、タコメータ４４から与えられた基準電圧をるつぼ３４の回転速度と関係付ける。メモリ５２はまた、るつぼに対する他の操作データ同様、望ましい回転速度及び勾配値(傾斜値・・・ramping  values)をプログラム化するデータを含むことも出来る。
【００１９】
コントローラ４６はライン４８及び５０を介して通常の閉ループ制御システムを採用して所望の速度でるつぼ３４を回転させるようモータ４０を駆動する。
【００２０】
コントローラ４６は電線(不図示)をもってモータ３３に接続されこれによりプレート３０,結晶引上げ機構２８及び結晶ロッド５８の回転を制御する。コントローラ４６は、また、電線(不図示)を介して結晶引上げ機構２８を駆動するモータを起動する。コントローラ４６はこれによって結晶引上げ機構内に引込まれる引上げワイヤ２６の割合、すなわち結晶ロッド５８がシリコン溶融物Ｍより引上げられる割合を制御する。
【００２１】
結晶成長の過程は、種チャック５６を介して、引上げワイヤ２６の下端に保持されている種結晶５４から始まる。るつぼ３４と種結晶５４とは、種結晶５４が下降してシリコン溶融物Ｍ内で接するとき、互いに反方向に回転する。種が溶融し終わった后、シリコン溶融物Ｍは結晶が開始する迄冷却される。るつぼ３４は、種結晶５４が溶融物Ｍより引上げられると、種結晶５４とは反方向に回動される。種結晶５４が成長すると、シリコン溶融物Ｍからシリコンを固化して単結晶シリコンロッド５８を形成する。
【００２２】
実際には、サイモンストリート４０,ナシュア,ニューハンプシャ  ０３０６１のフエラスフルイディックス  コーポレーション(Ｆerrofluidics  Ｃorp．)の販売になる“結晶成長システム(Ｃrystal  Ｇrowing  Ｓystem)",モデルナンバーＣＺ１５０が本発明を実施するための結晶引上げ機械として適している。このフエラスフルイディックス  システムは、登録商標「エレクトロ  クラフト  モトマティック(Ｅlectro  Ｃraft  Ｍotomatic)」シリーズ  Ｅ−６５２(ＳeriesＥ−６５２)なるモータをるつぼ回転用として含んでいる。フエロフルイディッスより供給される制御カードはるつぼの回転を制御するためにモータを制御するものであり、るつぼの速度に上下の傾斜勾配を与え且つオン／オフすることが出来るが、以下の開示に合致するプログラム化は本発明を実施する上で要求される所となる。
【００２３】
図２は従来技術による傾斜を付したるつぼ回転のプロフィルの一例で、この例は引上げが始まって回転速度が６rpmから１１rpmに増大し、この間引上げが４００mmから９００mmに至る間のるつぼ３４の例である。図３は図２のものをもって引上げられたシリコンロッドの典型的な中心部及び端部における酸素プロフィルを示す。図３に示した酸素プロフィルに主として問題となる所は、シリコンロッド中の酸素濃度が３００mmから９００mmに実質的に減少することである。この中心部酸素勾配は当該ロッドの前端よりスライスされたシリコンウエハが当該ロッドの後端からスライスされたウエハと電気的性質が違ってしまうと云うことを意味する。またシリコンロッドの中心部と端部とにわたるラジアル勾配が存在することは、同じウエハでも中心部の電気的性質と端部に近い部分に於けるそれとが相違してしまう、と云うことである。酸素勾配に起因してこのような非同質的な製品は集積回路の製造には望ましくない。
【００２４】
図４は軸酸素勾配の問題点を解消した新規な回転プロフィルを示す。ラジアル酸素勾配もまた容認出来るレベルに減少されている。
【００２５】
図４に示すように、るつぼ３４の回転速度は引上げの開始より約６rpmの初速から、結晶ロッドが４００mmに引上げられた后には約１１rpmの平均速度乃至基準速度に勾配を付せられている。この平均速度は続いて引上げの残る段階について約１１rpmに維持される。
更に、約３００mmの引上げの開始から、約１５秒の周期をもった振動性回転プロフィル(oscillatory rotational profile)が平均速度に付加される。この振動性プロフィルはサイン波の形をなし当該サイン波にもとづいてるつぼの回転速度を増減することが望ましい。と云うのは、サイン波はＸ−軸に関しほゞ対称であるため、この振動性プロフィルが平均速度プロフィルに付加された后でもるつぼの平均回転速度は同様にとどまるからである。
サイン波の振幅は平均速度プロフィルより小さいため、るつぼ３４は変速下に於いても一定方向に回転するのが判る。
【００２６】
実際には図４のるつぼ回転プロフィルは図１に示すハードウエアで組立てられる。特に、コントローラ４６はモータ４０こゝではるつぼ３４の回転速度の設定ポイントを含んでいる。この設定ポイントに与えられた電圧が増えると、コントローラ４６はモータ４０の速度を増加する。同様に、設定ポイントへ与えられた電圧が減少すると、コントローラ４６はモータ４０の速度を低減する。タコメータ４４よりの出力基準電圧と、設定ポイントへの電圧とを比較することにより、コントローラ４６はモータ４０の速度を設定ポイント電圧と合致させることが、通常の閉ループ制御システム内で可能となる。
【００２７】
コントローラ４６は線６２により信号発生器６０に接続されている。信号発生器６０はるつぼ３４の回転速度を設定する振動性プロフィルを発生する。振動性プロフィルはサイン波に沿って降下するデータポイントをもったデジタル信号の形態を採る。之に代わって当該信号発生器はアナログサイン波の形態のアナログ信号発生器より成っていてもよい。信号発生器６０はまた図４に示す平均速度プロフィルの如き平均速度プロフィルを発する。信号発生器６０はその后、平均速度プロフィルと振動性プロフィルとを合算してコントローラ４６の設定ポイントに与えるモータ４０の速度を制御する速度信号を発生する。当業者なら図４に示すプロフィルを備えた速度信号を発生する他の方法が、これまた本発明の範囲内で適用可能であることを認識するであろう。
【００２８】
速度信号は図４の回転プロフィルの通常の形態をなすことが望ましい。簡略化された例で、信号発生器６０によってコントローラ４６の設定ポイントに適用された１ボルト増分(one volt  increment)が全てるつぼの回転速度を１rpm増分する場合は、図４の回転プロフィルを生起させる速度信号は図４(たゞしrpmに代わってボルト測定)に於ける縦軸目盛に従った電圧を有する電圧信号だけでよい。例えば、引上げの開始から約３００mm迄の引上げに至る間、速度振動は約６ボルトから約１０ボルトにわたる勾配を付せられる。約３００mmから約４００mmに至る間は、速度信号は、約１０ボルトから約１１ボルトに至る間の勾配電圧と、約１５秒の周期を持ち且つ約３００mmで０、約４００mmで約１ボルトに至る間に勾配を付せられた振幅(接地電圧より測定)を有する正弦波電圧(sinusoidal  voltage)と、の合算となろう。
約４００mmから終了迄の間は、速度信号は、直流で約１１ボルトと、約１５秒の周期を持ち且つ図４に示した輪郭(contour)に従って付せられた勾配の振幅(接地電圧より測定)を有する正弦波電圧と、の合算となろう。速度信号の電圧は、るつぼの回転速度に対する別の比率の速度信号電圧により正確に決定可能であることは当業者にとって認識出来る所であろう。
【００２９】
速度信号のこの振動性プロフィルがサイン波の形を採ると、速度信号は連続的に振幅を変え、それによってるつぼ３４をして連続的な加速及び連続的な変速回転下で回転せしめる。
サイン波はそれ自体が円滑にして周期的であるので、速度信号はそれが無変化の増大及び減少をなす多数の周期をもつことが判る。これにより当該速度信号にもとづいてるつぼ３４が無変化の増速及び減速をともなった回転速度で回転し、他方結晶ロッドの少なくとも一個所が引上げられる。
【００３０】
図５は２２インチ径のるつぼを用いて図４のるつぼの回転プロフィルに従って引上げられたシリコン結晶ロッドの中心部及び端部についての酸素プロフィルを示す。図から判るように、軸及びラジアル酸素勾配は減少して望ましいシリコンロッドを提供する。
【００３１】
図４のるつぼの回転プロフィルを実施する理論は振動性プロフィルによって惹起される加速及びるつぼ速度に於ける急激な変化が、るつぼ壁に近いシリコン溶融物に於ける酸素拡散境界層の厚みを減少させると云うことである。これによりシリコン溶融物の酸素を富化してシリコンの固体−液体のインターフェースに於ける偏析(segregation)を経て成長中の結晶に於ける酸素濃度を増大する。従って振動性プロフィルが、ロッド中の酸素濃度が低い引上げの間、上記速度信号に加味される。るつぼの回転が最初のrpmより増大方向に勾配をつけられているときは、引上げの初期段階で酸素濃度が最高となるために、酸素濃度を高める必要はなく、その故に振動性プロフィルは速度信号に付加されない。しかし、引上げの早いうちに追従して酸素濃度は次第に薄くなって、消え始めるので、振動性プロフィルが段階的に取り入れられて酸素濃度を増大し且つ図５にみられる軸酸素勾配を実質的に減少する。
【００３２】
設計上は、先づ第１に平均速度プロフィルを設計することが望ましい、それは引上げ結晶内のラジアル酸素勾配を決定付ける上で大きな役目があるからである。平均速度プロフィルが一旦、最大のものとされると、振動性プロフィルは軸酸素勾配を最小のものとするよう適合される。一般的なルールとして、平均るつぼ回転速度を増大すると、すなわち、正弦的振幅の変動のない場合、平均速度プロフィルはラジアル酸素勾配を増大する。更に、正弦的回転の振幅、すなわち、振動性プロフィルをるつぼの平均回転速度を上げることなしに増加すると、中心軸及びラジアル酸素勾配を改善する外径に沿って酸素濃度を低減する、そして、引上げのうしろの段階でこれが実施されると、軸酸素勾配を実質上、低下させる。
【００３３】
全体的に、平均速度プロフィルによって操作中のどの時点に対しても設定されたるつぼの平均回転速度は約１rpm乃至約２０rpmにわたる。振動性プロフィルによって操作中のどの時点についても設定された回転速度の増加の最大振幅は約０rpmから約１２rpmにわたる。どの場合でも、振動性プロフィルによって設定された回転速度に於ける振動性減少の振幅は、平均速度プロフィルによって設定されそのとき現存する平均回転速度を超えてはならない、これはるつぼは変速ではあるが常に同方向に回転するためである。
【００３４】
更なる方策として、低酸素結晶ロッドは概して低振幅振動性プロフィルをもって、また、高酸素結晶は概して大振幅振動性プロフィルをもって引上げられるべきである。変調周波数は、成長結晶すなわち結晶に影響を与える溶融物レベルに於ける熱的且つ機械的な影響を避けるため、十分に高いものでなければならない。約１５秒から約１分にわたる振幅周期が２２インチの直径のるつぼに望ましいことが判明している。
【００３５】
実際の所、結晶ロッドが最終引上げ長さの約２０％から約５０％に至る迄のロッド直径が得られた后に、るつぼの平均回転速度が増大するように速度信号の平均速度プロフィルを設定することが望ましい。そのあたりで、ロッドが最終引上げ長の少なくとも約２０％以内に引上げられる間、るつぼが連続的に回転速度を変えて回転することが望まれる。連続的な変速信号を用いて引上げられた結晶ロッドは、るつぼの低平均回転速度をもって引上げられ且つ連続的に変わる速度信号を用いることなしに引上げられた結晶ロッドに較べてより低い酸素勾配とより高い酸素濃度を持つことになる。
以上に代わって、引上げの初期の段階に続いてるつぼの回転速度が無変化に増え、且つ最終引上げ長の少なくとも約２０％以内に引上げられる迄無変化に減るような多数の周期の間、るつぼを変速回転することもできる。このような無変化の周期を用いて引上げられた結晶ロッドは、るつぼの低平均回転速度を持って引上げられ、結晶ロッドが周期的な無変化の増加及び減少信号を用いないで引上げた結晶ロッドに較べて低酸素勾配と高酸素濃度を持つことになる。
【００３６】
更に別の代策として、速度信号の平均速度プロフィルを次のように設定することが望まれる。すなわち、ロッドが最終引上げ長の約２０％から５０％に至る迄の結晶ロッドの直径が得られた后、るつぼの平均回転速度が増大し、その后この回転速度が基準速度に達することである。そのあたりで、るつぼの回転速度が、ロッドがその最終引上げ長の少なくとも約２０％以内に引上げられる迄、基準速度の上下となるよう増速及び減速をすることが望まれる。
このようにほゞ基準速度の回りに揺れ動くるつぼ速度の変化をもって引上げられた結晶ロッドは、るつぼの低い平均回転速度をもって引上げられ、るつぼを変速をしないで引上げた場合に較べて酸素勾配は低く酸素濃度は高くなる。
【００３７】
上記三つの代替のいづれに於いても、平均速度プロフィルがるつぼの平均回転速度を増大する操作と、振動性プロフィルが真の平均回転速度の回りに、るつぼの即刻の速度を振動(oscillating)し始める操作との間には若干の重複がある。この重複を図４のプロフィルに示す。重複量は、振動性プロフィルが低振幅で始まり、引上げのうしろの段階でゆっくり高振幅にかけて勾配を付けるように増える。例えば、るつぼの回転初速を６rpmとして結晶体の引上げを開示した場合、振動の振幅は３rpm、るつぼの回転サイクル周期が３１秒、引上げ長さに基づく勾配値は表１の如くになる。
【００３８】
【表１】
0003969767.tif 000002
【００３９】
上表データは結晶ロッド体の開始時に１９rpmの種の目標回転速度に関連して用いられる。
種の回転は結晶ロッドの径が２００mmについて大きなフアセット(facet)成長及び溶融スワーリング(swirling)を防ぐため、約１７乃至約１９rpmの範囲で操作される。２２インチ径のるつぼがまた用いられる。この操作条件で、６％未満の軸及びラジアル酸素勾配が達せられる。
【００４０】
パルス方形波もしくは三角波を成長結晶内で回転させることを教示した刊行物がある。これらの波形にある問題は、それらの“コーナー(corners)"が不当な機械的ショック及びストレスをるつぼの駆動列に与えることである。その結果エネルギー損失を招き駆動列の摩耗率を急増する。
【００４１】
これらのパルス波もしくは三角波から、正弦波をもってるつぼを回転するよう変換する一つの方法は、フーリエ(Ｆourier)分析にかけることである。
フーリエ  イクスパンジョン(Ｆourier  expansion)の基礎的な周波数によってパルス波もしくは三角波の波形を近似させることにより、高域成分を除き、るつぼモータの駆動信号を正弦波よりなるものとする。こうすれば駆動列の機械的ショック及び摩耗を減少する。
【００４２】
例えば或る刊行物に示された或は知られているt＝ゼロからスタートしたピーク振幅値“Ａ"(ゼロから振動和(total  swing)２Ａに至る)及び半周期“a"を持ったパルス方形波についてのフーリエ  イクスパンジョンは等式(１)となる。
【００４３】
【数１】
0003969767.tif 000003
【００４４】
従って、このパルス方形波で発生した結晶成長を正弦波をもってシュミレートするには、速度信号の振動性プロフィルは等式(１)の基礎的周波数に設定し、パルス方形波のピーク振幅値より大なピーク振幅値４／πを持つべきである。パルス方形波のデューティサイクル(duty  cycle)及び周波数は多くの場合、基礎的周波数とほゞ同じであることが、判るであろう。
【００４５】
同様にして、或る刊行物に示された或は既知の半周期“a"及びt＝a／２に於けるピーク振幅“Ａ"(ゼロから振動和２Ａに至る)を有する三角波の場合、フーリエ  イクスパンジョンは等式(２)の如くになる。
【００４６】
【数２】
0003969767.tif 000004
【００４７】
従って、この三角波を用いた場合の結晶成長を正弦波をもってシュミレートするには、速度信号の振動性プロフィルは、等式(２)の基本周波数に設定し当該三角波のピーク振幅未満のピーク振幅値８／π2を備えるべきである。三角波のデューティサイクル及び周波数は多くの場合、基本周波数とほゞ同様であることが判るであろう。
【００４８】
基本的なフーリエ周波数はるつぼを回転させるため、とりわけるつぼの回転速度を変えて望まれる酸素濃度、酸素勾配を引上げ半導体結晶中に得るために用いられるいかなる周期信号についても決定出来ることが判るであろう。
これらの工程は周期信号についてのフーリエ分析を実施するためのものであり;周期信号の基礎的なフーリエ周波数に対応する正弦波を発生し;発生した正弦波にもとづいて増加及び減少する回転速度でるつぼを回転するモータを駆動し;そして、駆動工程に応答してるつぼが回転する際、少なくとも半導体結晶の１個所の引上げを行なう、ことよりなる。
【００４９】
上記に鑑み、本発明の幾ばくの目的が達成され他の有利な結果が得られることが判るであろう。
【００５０】
上記構造に対して種々の変更が本発明の範囲を逸脱することなく採用できるので、前述開示もしくは図に示された全ての事柄は例示的なものであって限定的意義ではないと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるるつぼ装置を備えた結晶引上げ装置の概略側面図で、図中破線部には詳細を示してある。
【図２】  従来技術のるつぼの回転プロフィルである。
【図３】  図２に示したるつぼの回転プロフィルを用いて引上げた結晶ロッドの酸素プロフィルを示す。
【図４】  本発明のるつぼの回転プロフィルを示す。
【図５】  図４のるつぼの回転プロフィルを用いた結晶ロッドの酸素プロフィルを示す。
【符号の説明】
２０    結晶引上げ機械
２２    成長チャンバ
２４    延長チャンバ
２６    引上げワイヤ
２８    結晶引上げ機構
３０    プレート
３２    シャフト
３４    るつぼ
３６    回転テーブル
３８    シャフト
４０    モータ
４４    タコメータ
４６    コントローラ
４８    ライン
５０    ライン
５２    メモリ
５４    種結晶
５６    種チャック
【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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