(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（７０）であって、
上端および下端を有するシャフト（７１）、
前記シャフト（７１）の下端に隣接して前記シャフト（７１）に取り付けられたリフトブロック（７３）、
前記シャフト（７１）を包含しかつ前記シャフト（７１）の上端および下端の間でスライド可能な第１のシリンダ（７６）であって、該第１のシリンダ（７６）は第１の端部および第２の端部を有するもの、
前記第１のシリンダ（７６）の第１の端部に取り付けられた装着構造（７７）、
前記第１のシリンダ（７６）の第２の端部に取り付けられた支持構造（７８）であって、前記リフトブロック（７３）は、前記リフトブロック（７３）が前記第１のシリンダ（７６）と接触する間に前記シャフト（７１）が上方向に引き上げられた時、前記第１のシリンダ（７６）を上方向に持ち上げるもの、
前記第１のシリンダ（７６）を包含しかつ前記装着構造（７７）および前記支持構造（７８）の間でスライド可能な第２のシリンダ（８１）、
前記第２のシリンダ（８１）に取り付けられたプラットホーム（８２）、
前記第１のシリンダ（７６）および前記第２のシリンダ（８１）の間に結合されたばね（８３）、
前記プラットホーム（８２）に回動可能に装着された第１の端部、および第２の端部を有する第１の上部アーム（８５）、
第１の端部、第２の端部、およびそれらの間の回動点を有しかつ前記支持構造（７８）に回動可能に装着された第１の下部アーム（９３）、
前記第１の下部アーム（９３）の第１の端部を前記第１の上部アーム（８５）の第２の端部に回動可能に取り付ける第１のヒンジ（９１）、そして、
前記支持構造（７８）に装着されたラッチ（９７）であって、前記第１のヒンジ（９１）に係合された時、前記ラッチ（９７）は前記上部アーム（８１）の第１の位置を規定するもの、
を具備することを特徴とする装置（７０）。
【請求項２】
装置（１７０）であって、
第１の端部を有するシャフト（１７１）、
前記シャフト（１７１）の第１の端部に隣接して前記シャフト（１７１）に取り付けられたリフトブロック（１７３）、
前記シャフト（１７１）を包含しかつ前記シャフト（１７１）上でスライド可能なシリンダ（１７６）、
前記シリンダ（１７６）に取り付けられた支持構造（１７８）であって、前記リフトブロック（１７３）は、前記リフトブロック（１７３）が前記支持構造（１７８）と接触している間に前記シャフト（１７１）が上に引き上げられた時に、前記シリンダ（１７６）を上方向に持ち上げるもの、
前記シリンダ（１７６）に装着された複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）、
複数のつかみアーム（１９３，１９４）であって、該複数のつかみアーム（１９３，１９４）の内の１つのつかみアーム（１９３）は前記複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）の内の対応するサーボアクチュエイタ（１８３）に取り付けられた第１の端部、および第２の端部を有し、前記対応するサーボアクチュエイタ（１８３）によって作動されたとき、前記つかみアーム（１９３）の第２の端部は前記シャフト（１７１）の第１の端部に向かって移動するもの、そして、
前記シリンダ（１７６）の位置を検知しかつ前記シリンダ（１７６）の位置が第１の高さにあることに応答して前記複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）を作動させるセンサ（２０６）であって、作動された時、前記複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）は前記複数のつかみアーム（１９３，１９４）を作動させるもの、
を具備することを特徴とする装置（１７０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、単結晶インゴットを成長することに関しかつ、より特定的には、大きな単結晶インゴットを成長することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体材料の単結晶インゴットを製造する方法はチョクラルスキー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  ｍｅｔｈｏｄ）と称される技術による。単結晶シリコンインゴットを成長するためにチョクラルスキー法を使用することは抵抗加熱または高周波加熱によって加熱されたるつぼ内に多結晶シリコンの溶融物を形成することを含む。単結晶シード（ｓｅｅｄ）が牽引シャフトまたはケーブルの一端に接続されたシードホルダに取り付けられかつ多結晶シリコンの溶融物の中に浸される。その後、前記結晶は特定の速度で回転しながら前記溶融物から引き上げられる。結晶の直径は溶融物の温度を調整することによりおよび／または結晶が溶融物から引き上げられる速度を調整することにより制御できる。一般に、溶融物の温度はヒータに与えられる電力を変えることによって変更される。
【０００３】
単結晶インゴットを成長する上で良く知られた問題は単結晶インゴットにおける転位（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ）の形成である。この問題は結晶を比較的急速に引き上げ始めてほぼ３ミリメートル（ｍｍ）からほぼ６ｍｍの範囲の直径を有する細いネックを形成することによって克服される。このシード方法は典型的にはダッシュ（Ｄａｓｈ）技術と称される。いったんゼロ転位の結晶のネックが達成されると、引き上げ速度が低減され、結果として細いネックからより大きな直径のボディまたは直胴部の成長を生じる。これは２００ｍｍより小さい直径を有する単結晶インゴットを成長するための伝統的な方法である。
【０００４】
今日、半導体産業はより大きな直径のインゴットに興味を持っている。さらに、多数の短いインゴットを成長しかつスライスすることによるよりはより少ない数の長いインゴットを成長しかつスライスすることによる方が与えられた数の半導体ウェーハを製造するためにより時間効率がよくかつコスト効率がよい。問題は、大きなインゴットが成長されている場合に、細いネックはそれが構造的に取り扱うことができるよりも大きな応力を受けやすいことである。２つの応力が細いネックに影響を与え、すなわちインゴットの成長または増大する重量からの引っ張り応力（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔｒｅｓｓ）、および固体−液体界面の回転粘性引っ張り力からのねじり応力（ｔｏｒｓｉｏｎａｌ  ｓｔｒｅｓｓ）である。両方の応力はインゴットの直径の増大と共に増大する。引っ張り応力はまたインゴットの長さの増大と共に増大する。もしこれらの組合わされた応力が細いネックの歩留まり強度（ｙｉｅｌｄ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）より大きくなれば、細いネックは折れることがあり、あるいはより普通には、単結晶に転位を発生する可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、単結晶インゴットおよび該単結晶インゴットを成長する方法および装置を持つことが有利であろう。該単結晶インゴットは大きな直径および長い長さを有することが望ましい。また、大きな単結晶インゴットを成長する場合に前記方法および装置は従来技術において本質的に存在した前述のおよび他の欠点を防止することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一般に、本発明は単結晶インゴットおよび該単結晶インゴットを成長するための装置を提供する。本発明の単結晶インゴットを成長するため、材料の単結晶シードが該材料の溶融物内に挿入される。該シードは高い牽引速度で溶融物から引き上げられかつ回転されて転位のない細いネックを形成する。牽引速度が次に変更されてオーバハングおよびインゴットの細長い主体部またはメインボディ（ｍａｉｎ ｂｏｄｙ）を形成する。オーバハングおよび細長い主体部の直径は前記細いネックの直径より大きい。オーバハングに力を加えるためにマルチアーム固定具（ｍｕｌｔｉ−ａｒｍ ｆｉｘｔｕｒｅ）が使用されて、インゴットの重量を支持する。マルチアーム固定具の上方向の運動および回転方向の運動は実質的にインゴットのものと同期される。したがって、大きなインゴットにより引き起こされる細いネックの引っ張り応力およびねじり応力は共に緩和される。
【００１２】
本発明の一態様では、装置（７０）が提供され、該装置は、上端および下端を有するシャフト（７１）、前記シャフト（７１）の下端に隣接して前記シャフト（７１）に取り付けられたリフトブロック（７３）、前記シャフト（７１）を包含しかつ前記シャフト（７１）の上端および下端の間でスライド可能な第１のシリンダ（７６）であって、該第１のシリンダ（７６）は第１の端部および第２の端部を有するもの、前記第１のシリンダ（７６）の第１の端部に取り付けられた装着構造（７７）、前記第１のシリンダ（７６）の第２の端部に取り付けられた支持構造（７８）であって、前記リフトブロック（７３）は、前記リフトブロック（７３）が前記第１のシリンダ（７６）と接触する間に前記シャフト（７１）が上方向に引き上げられた時、前記第１のシリンダ（７６）を上方向に持ち上げるもの、前記第１のシリンダ（７６）を包含しかつ前記装着構造（７７）および前記支持構造（７８）の間でスライド可能な第２のシリンダ（８１）、前記第２のシリンダ（８１）に取り付けられたプラットホーム（８２）、前記第１のシリンダ（７６）および前記第２のシリンダ（８１）の間に結合されたばね（８３）、前記プラットホーム（８２）に回動可能に装着された第１の端部、および第２の端部を有する第１の上部アーム（８５）、第１の端部、第２の端部、およびそれらの間の回動点を有しかつ前記支持構造（７８）に回動可能に装着された第１の下部アーム（９３）、前記第１の下部アーム（９３）の第１の端部を前記第１の上部アーム（８５）の第２の端部に回動可能に取り付ける第１のヒンジ（９１）、そして前記支持構造（７８）に装着されたラッチ（９７）であって、前記第１のヒンジ（９１）に係合された時、前記ラッチ（９７）は前記上部アーム（８１）の第１の位置を規定するもの、を具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の態様では、装置（１７０）が提供され、該装置は、第１の端部を有するシャフト（１７１）、前記シャフト（１７１）の第１の端部に隣接して前記シャフト（１７１）に取り付けられたリフトブロック（１７３）、前記シャフト（１７１）を包含しかつ前記シャフト（１７１）上でスライド可能なシリンダ（１７６）、前記シリンダ（１７６）に取り付けられた支持構造（１７８）であって、前記リフトブロック（１７３）は、前記リフトブロック（１７３）が前記支持構造（１７８）と接触している間に前記シャフト（１７１）が上に引き上げられた時に、前記シリンダ（１７６）を上方向に持ち上げるもの、前記シリンダ（１７６）に装着された複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）、複数のつかみアーム（１９３，１９４）であって、該複数のつかみアーム（１９３，１９４）の内の１つのつかみアーム（１９３）は前記複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）の内の対応するサーボアクチュエイタ（１８３）に取り付けられた第１の端部、および第２の端部を有し、前記対応するサーボアクチュエイタ（１８３）によって作動されたとき、前記つかみアーム（１９３）の第２の端部は前記シャフト（１７１）の第１の端部に向かって移動するもの、そして前記シリンダ（１７６）の位置を検知しかつ前記シリンダ（１７６）の位置が第１の高さにあることに応答して前記複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）を作動させるセンサ（２０６）であって、作動された時、前記複数のサーボアクチュエイタ（１８３，１８４）は前記複数のつかみアーム（１９３，１９４）を作動させるもの、を具備することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態につき説明する。なお、図面は比例して描かれておらずかつ図面にわたり使用された同じ参照数字は同様の構造および機能を有する要素を表していることに注目すべきである。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる溶融物（ｍｅｌｔ）１１から形成される単結晶インゴット１０の正面図である。一例として、インゴット１０は、半導体産業においてシリコンウェーハを製造するために広く使用されている、転位のない単結晶シリコンのインゴットである。溶融物１１はるつぼ１２内に含まれる多結晶シリコンの溶融物である。
【００１６】
インゴット１０を形成するため、シリコンの単結晶シード１４が溶融物１１内に下ろされる。転位を除去するためにダッシュ技術が使用される。ダッシュ技術を使用する上で、シード１４が特定の速度で回転されながら高い牽引速度で溶融物１１から引き上げられて、結果としてシード１４から伸びる細いネック１５を生じる。ネック１５の直径は、例えば、ほぼ３ミリメートル（ｍｍ）およびほぼ６ｍｍの間にある。細いネック１５が技術的に良く知られた長さに到達したとき、転位は結晶から移動しまたは除去されて（ｍｉｇｒａｔｅｄ  ｏｕｔ  ｏｆ）いることになる。
【００１７】
適切な長さの転位のない（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ  ｆｒｅｅ）細いネック１５が形成されたとき、引き上げ速度が低減されてネック１５の直径より大きな直径を有するショルダ１６を形成する。引き上げ速度は次に除々に増大されて先細の（ｔａｐｅｒｅｄ）ボディ１８を形成する。ショルダ１６に隣接する先細の本体部またはボディ１８の上側部分は先細のボディ１８の下側部分より大きな直径を有する。一例として、先細のボディ１８の下側部分の直径はほぼ２００ｍｍおよびほぼ７００ｍｍの間にあり、かつ先細のボディ１８の長さはほぼ２０ｍｍおよびほぼ５０ｍｍの間にある。前記引き上げ速度および／または溶融物１１の温度を調整することにより長いボディまたは直胴部１９が先細のボディ１８の下に形成される。長いボディ１９の直径は実質的に先細のボディ１８の下側部分の直径と同じである。
【００１８】
単結晶シリコンの破断強度（ｆｒａｃｔｕｒｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）はほぼ１５０メガパスカル（ＭＰａ）と推定される。もしネック１５の直径がほぼ３ｍｍであれば、ネック１５はほぼ１０８キログラム（Ｋｇ）の破断ポイントまたは破壊点を有する。ネック１５によって支えられるインゴット１０の重量が前記破断ポイントまたは破壊点を超えたとき、ネック１５は破断することになる。したがって、もし長いボディ１９の直径がほぼ３００ｍｍであれば、ネック１５は先細のボディ１８および長いボディ１９の合計長さがほぼ６５０ｍｍを超えれば破断することになる。大きなインゴット１０を成長した場合にネック１５が破断しまたは折れることを防止するため、マルチアーム固定具（図１には示されていない）が使用されてインゴット１０の重量を支えかつネック１５における応力を緩和する。
【００１９】
図２は、本発明に係わる単結晶インゴットを成長するための装置２０を概略的に示す。装置２０は結晶牽引ロッド２１およびマルチアーム固定具３０を含む。単結晶インゴット、例えば、インゴット１０の成長のプロセスの間に、マルチアーム固定具（ｍｕｌｔｉ−ａｒｍ  ｆｉｘｔｕｒｅ）３０は単結晶インゴット１０を支持しネック１５における引っ張り応力およびねじり応力の双方を緩和する。固定具３０はしばしばマルチフィンガ固定具とも称される。
【００２０】
結晶牽引ロッド２１は上部端２２および下部端２３を有する。結晶シードホルダ２４は下部端２３に取り付けられている。ロッド２１はまた上部端２２および下部端２３の間に胴部またはふくらみ部（ｂｕｌｇｅ）２６を有する。ふくらみ部２６は上部端２２に隣接して傾斜した面２７を有する。固定具３０はロッド２１を取り囲むリング３１を有する。ロッド２１は好ましくはリング３１の中央付近に配置されかつ実質的にリング３１と垂直である。固定具３０はまたそれぞれヒンジ３３，３５および３７を介してリング３１上に回動可能に装着されたアーム３２，３４および３６を含む。アーム３２，３４および３６はまたはフィンガとも称することができる。好ましくは、アーム３２，３４および３６はリング３１上にお互いから実質的に等しい間隔に位置している。アーム３２はリング３１の中心に向かって曲がった上部端４２、および下部端４３を有する。アーム３４はリング３１の中心に向かって曲がった上部端４４、および下部端４５を有する。アーム３６はリング３１の中心に向かって曲がった上部端４６、および下部端４７を有する。下部端４３，４５および４７はまたそれぞれアーム３２，３４および３６の先端部（ｔｉｐｓ）と称される。好ましくは、先端部４３，４５および４７はリング３１の中心付近に位置するロッド２１に向いている。一実施形態では、アーム３２，３４および３６はセラミック材料、例えば、ファイバ強化グラファイト（ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｇｒａｐｈｉｔｅ）その他で製作される。他の実施形態では、アーム３２，３４および３６はデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社による商標ＶＥＳＰＥＬの下で販売されるポリマイド（ｐｏｌｙｍｉｄｅ）で製作される。さらに別の実施形態では、アーム３２，３４および３６は金属材料、例えば、モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）、ステンレススチール、その他で製作される。アーム３２，３４および３６のそれぞれ先端部４３，４５および４７は任意選択的に金属先端部４３，４５および４７によるインゴット１０の汚染を防止するため多結晶シリコンの層でコーティングされる。先端部４３，４５および４７をコーティングするための他の適切な材料はグラファイト、その他を含む。
【００２１】
装置２０の構造は図２に示されたものに制限されないことが理解されるべきである。例えば、固定具３０は３つのアーム３２，３４および３６を有するものに制限されない。別の実施形態では、固定具３０は４つのアーム、５つのアーム、その他を持つことができる。さらに、固定具におけるアーム、例えば、固定具３０におけるアーム３２，３４および３６はお互いから均等に間隔を空けるものに限定されない。
【００２２】
単結晶インゴット１０を成長するため、単結晶シード１４（図１に示されている）がシードホルダ２４に配置されかつるつぼ１２（図１に示されている）に含まれる溶融物１１（図１に示されている）内に挿入される。装置２０およびるつぼ１２は、例えば、アルゴン、ヘリウム、その他のような不活性ガスで充填された結晶成長チェンバ（図示せず）内に配置される。始めに、リング３１は結晶成長チェンバの上側部分の内壁（図示せず）に取り付けられた低摩擦パッド（図示せず）またはボールベアリング（図示せず）の上に着座する。
【００２３】
ロッド２１は、例えば、ほぼ毎時１００ミリメートル（ｍｍ／ｈ）およびほぼ３００ｍｍ／ｈの間の第１の牽引速度で引き上げられて細いネック１５を形成する。第１の牽引速度および溶融物１１の温度はネック１５の直径を決定する。ロッド２１はそれが上に引き上げられる際に回転する。適切な長さの転位のない細いネック１５が形成されたとき、牽引速度は第１の牽引速度より低い第２の牽引速度に変更されてショルダ１６を形成する。一例として、第２の牽引速度はほぼ１０ｍｍ／ｈおよびほぼ５０ｍｍ／ｈの間である。該牽引速度は次に、例えば、ほぼ２０ｍｍ／ｈおよびほぼ６０ｍｍ／ｈの間の第３の速度へと除々に増大されて先細のボディ１８を形成する。先細のボディ１８が、例えば、ほぼ２０ｍｍとほぼ５０ｍｍの間の長さに到達した後、牽引速度は、例えば、ほぼ１０ｍｍ／ｈおよびほぼ６０ｍｍ／ｈの間の第４の牽引速度に調整されて長いボディ１９を形成する。好ましくは、該牽引速度は先細のボディ１８と共に長いボディ１９を一体的に形成するため第３の牽引速度から第４の牽引速度へと除々に変更される。
【００２４】
長いまたは細長いボディ１９を形成するプロセスの間の１つの時点において、ロッド２１はアーム３２，３４および３６のそれぞれ上部端４２，４４および４６がふくらみ部２６の傾斜した面２７と接触するような位置になる。ロッド２１は上方向に引かれるから、上部端４２，４４および４６は傾斜した面２７上をスライドする。アーム３２，３４および３６はそれぞれヒンジ３３，３５および３７の回りで回動する。アーム３２，３４および３６のそれぞれ先端部４３，４５および４７はリング３１の中心に向かって移動しかつ先細のボディ１８に接触する。固定具３０はロッド２１と共に回転し始める。ロッド２１がさらに上方向に引かれると、リング３１は結晶成長チェンバ（図示せず）の内壁（図示せず）に取り付けられた低摩擦パッド（図示せず）またはボールベアリング（図示せず）から持ち上げられる。先端部４３，４５および４７の各々は力を先細のボディ１８に加える。先端部４３，４５および４７よって先細のボディ１８の上に加えられる力の合成力の水平成分は実質的にゼロである。合成力の垂直成分は上方向にありかつインゴット１０の重量と実質的に等しいかまたはやや小さい。好ましくは、固定具３０はインゴット１０の重量がネック１５の破壊点を超える前に先細のボディ１８をつかむ。好ましい実施形態では、固定具３０は細長い本体部１９の長さがほぼ２００ｍｍを超えたときに先細のボディ１８をつかむ。したがって、インゴット１０の重量によって引き起こされるネック１５に対する応力は低減される。言い換えれば、先細のボディ１８はインゴット１０のオーバハングとして作用しかつ固定具３０はインゴット１０を該オーバハングに対して上方向の合成力を加えることにより支持する。したがって、装置２０は、例えば、ほぼ３００ｍｍ以上の直径および６５００ｍｍより大きな長さを有する単結晶シリコンインゴットのような大きなインゴットを成長するために使用できる。
【００２５】
装置２０はまた単結晶シリコンインゴット１０と異なる構造および／または異なる化学組成を有するインゴットを成長するために使用できることも理解すべきである。例えば、装置２０はゲルマニウム、ガリウムひ素、燐化インジウム（ｉｎｄｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、その他のインゴットを成長するために使用できる。インゴット１０における先細のボディ１８のような先細のボディを有する任意のインゴットを装置２０を使用して成長できる。さらに、装置２０は結晶成長以外の用途において物体を持ち上げるために使用できる。
【００２６】
図３は、本発明の第２の実施形態に係わる図２の装置２０を使用して成長できる単結晶半導体インゴット５０を概略的に示す。インゴット５０を形成するため、単結晶シード５２がるつぼ１２内に含まれる溶融物１１内に下ろされる。ダッシュ技術を使用する上で、シード５２は溶融物１１から引き上げられてシード５２から伸びかつ、例えば、ほぼ３ｍｍおよびほぼ６ｍｍの間の直径を有する第１のネック５３を形成する。第１のネック５３が技術的に良く知られた長さに到達したとき、転位は結晶から移動しまたは除去されていることになる。適切な長さの転位のない第１のネック５３が形成されたとき、引き上げ速度は第１のショルダ５４を形成するために第１の牽引速度へと低下される。該牽引速度は次に第３の牽引速度へと除々に増大されて第２のネック５５を形成する。第２のネック５５は第１のネック５３の直径より大きな直径を有する。第２のネック５５はインゴット５０からの熱放散を可能にする働きを成し、それによって単結晶シリコンの歩留まり強度を増大しかつインゴット５０における転位の発生を避ける。インゴット５０はまたは第２のショルダ５６、先細のボディ５８、および細長いボディ５９を有し、これらはインゴット１０（図１に示されている）におけるそれぞれショルダ１６、先細のボディ１８、細長いボディ１９を形成するのと同様の処理工程で形成される。先細のボディ５８はインゴット５０のオーバハングとして作用する。インゴット５０を形成するプロセスの間のある時点で、固定具３０（図２に示されている）のアーム３２，３４および３６が先細のボディ５８をつかむ。固定具３０はロッド２１（図２に示されている）の運動と実質的に同期した運動で上昇しかつ回転する。固定具３０は、少なくとも部分的に、インゴット５０の重量を支持しかつ第１のネック５３における引っ張り応力およびねじり応力の双方を緩和する。
【００２７】
図４は、本発明の第３の実施形態に係わる単結晶インゴット６０の正面図である。インゴット１０（図１に示されている）と同様に、インゴット６０はるつぼ１２内に含まれる溶融物１１から形成される。インゴット６０を形成するため、単結晶シード６４が溶融物１１内に下ろされる。ダッシュ技術が使用されて転位を除去する。ダッシュ技術を使用する上で、シード６４は第１の牽引速度で溶融物１１から引き上げられ、結果としてシード６４から伸びる第１のネック６５を生じる。ネック６５は、例えば、約３ｍｍおよび約６ｍｍの間の直径を有する。適切な長さの転位のないネック６４が形成されたとき、牽引速度は低減されかつ次に増大されてネック６５より大きな直径を有するバルブまたは球状部６６を形成する。バルブ６６は下方向に面する面６７を有しかつインゴット６０のオーバハングとして作用する。第２のネック６８がバルブ６６の下に形成される。第２のネック６８の直径はバルブ６６のものより小さくかつ第１のネック６５のものより大きい。一例として、バルブ６６の直径はほぼ２０ｍｍおよびほぼ１００ｍｍの間にあり、かつ第２のネック６８の直径はほぼ１０ｍｍおよびほぼ５０ｍｍの間にある。細長いボディ６９が牽引速度および／または溶融物１１の温度を調整することによりネック６８の下に形成される。細長いボディ６９の直径は、例えば、ほぼ２００ｍｍおよびほぼ７００ｍｍの間にある。インゴット１０（図１に示されている）のネック１５と同様に、ネック６５はある破壊点（ｂｒｅａｋｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）を有しかつもしネック６５によって支持されるインゴット６０の重量がこの破壊点を超えれば切れることになる。大きなインゴット６０を成長したときにネック６５が切れるのを防止するため、マルチアーム固定具（図４には示されていない）が使用されてバルブ６６の面６７に上方向の力を加え、それによって、少なくとも部分的に、インゴット６０の重量を支えかつネック６５における引っ張り応力およびねじり応力の双方を緩和する。
【００２８】
図５および図６は概略的に本発明に係わる単結晶インゴット、例えば、インゴット６０を成長するための装置７０を示す。インゴット６０を成長するプロセスの間に、装置７０はインゴット６０の重量を支えかつネック６５における応力またはストレスを緩和する。
【００２９】
次に図５を参照すると、装置７０は結晶牽引シャフト７１を有する。リフトブロック７３はシャフト７１の下端に隣接して該シャフト７１に取り付けられている。結晶シードホルダ７４がリフトブロック７３の下でシャフト７１に取り付けられている。内側シリンダ７６はシャフト７１を包含している。装着構造７７および支持構造７８が内側シリンダ７６のそれぞれ上端および下端に取り付けられている。外側シリンダ８１は内側シリンダ７６を包含しかつそこに取り付けられたプラットホームまたは台座８２を有する。内側シリンダ７６および外側シリンダ８１はばね８３および８４を介してお互いに結合されている。より詳細には、ばね８３および８４はそれらの上端が装着構造７７に取り付けられかつそれらの下端がプラットホーム８２に取り付けられている。好ましい実施形態では、ばね８３および８４は与圧気体ばね（ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  ｇａｓ  ｓｐｒｉｎｇｓ）である。
【００３０】
装置７０はまたプラットホーム８２および支持構造７８の間に結合された４つの上部アームおよび４つの下部アームを有する。上部アームはまたはリンケージアームとも称され、かつ下部アームはまたグラバアーム（ｇｒａｂｂｅｒ  ａｒｍｓ）またはつかみアーム（ｇｒａｂｂｉｎｇ  ａｒｍｓ）と称され、かつ装置７０はまたマルチアーム固定具とも称される。好ましくは、４つの上部アームはプラットホーム８２の周辺に沿ってお互いから実質的に均等な間隔で配置される。各々の上部アームは好ましくは対応する下部アームに回動可能に接続されている。したがって、４つの下部アームはまた実質的にお互いから均等に配置される。２次元断面図の制限のため、２つの上部アーム、すなわち、リンケージアーム８５および８６、ならびに２つの下部アーム、すなわち、つかみアーム９３および９４のみが図５に示されている。リンケージアーム８５はその上端および下端の間にショック吸収ばね８７を有するリンケージアーム８５の上端はプラットホーム８２に回動可能に接続されている。ヒンジ９１はリンケージアーム８５の下端をつかみアーム９３の上端に回動可能に取り付ける。つかみアーム９３の下端は結晶インゴットの成長プロセスの間にインゴット６０のバルブ６６をつかむ働きを成す。つかみアーム９３の２つの端部の間の回動ポイントはヒンジ９５を介して支持構造７８に装着されている。同様に、リンケージアーム８６はその上端および下端の間にショック吸収ばね８８を有する。リンケージアーム８６の上端はプラットホーム８２に回動可能に結合されている。ヒンジ９２はリンケージアーム８６の下端をつかみアーム９４の上端に回動可能に取り付ける。つかみアーム９４の下端は結晶インゴットの成長プロセスの間にインゴット６６のバルブ６６をつかむ働きを成す。つかみアーム９４の２つの端部の間のヒンジ９６はつかみアーム９４を支持構造７８に対し回動可能に装着する。ラッチ９７がヒンジ９１に隣接して支持構造７８上に実装されている。ヒンジ９１に係合したとき、ラッチ９７はリンケージアーム８５の位置を規定しかつリンケージアーム８５およびつかみアーム９３の回動運動またはピボット運動を防止する。さらに、ばね８３および８４はラッチ９７がヒンジ９１に係合したとき緊張状態にある（ｉｎ  ｓｔｒｅｓｓ）。
【００３１】
装置２０（図２に示されている）におけるアーム３２，３４および３６と同様に、装置７０のつかみアームは好ましくはセラミック材料、金属材料、またはポリマイド（ｐｏｌｙｍｉｄｅ）で製作される。装置７０を使用して成長されるインゴットの汚染を防止するため、グラファイトまたは多結晶シリコンの層が任意選択的に装置７０のつかみアームの下端にコーティングされる。
【００３２】
装置７０の構造は上で述べたものであることに限定されないことが理解されるべきである。例えば、装置７０は４つのリンケージアームおよび４つのつかみアームを有することに限定されない。好ましくは、装置７０は少なくとも３つのリンケージアームに結合された少なくとも３つのつかみアームを有する。言い換えれば、装置７０におけるつかみアームの数は３つ、５つ、６つ、その他とすることができ、かつ装置７０におけるリンケージアームの数も３つ、５つ、６つ、その他とすることができる。さらに、装置７０におけるリンケージアームはお互いに均等に間隔を空けることに限定されない。さらに、リンケージアームにおけるショック吸収ばね、例えば、ショック吸収ばね８７および８８、は装置７０においては任意選択的なものである。内側シリンダ７６の装着構造７７および外側シリンダ８１のプラットホーム８２の間に結合されたばね、例えば、ばね８３および８４、の数は前に説明したように２つであることに限定されない。装置７０は内側シリンダ７６および外側シリンダ８１の間に結合された任意の数、例えば、１，３，４その他のばねを持つことができる。さらに、装置７０は図５に示されるような１つのラッチ、すなわち、ラッチ９７を持つことに限定されない。別の実施形態では、第２のラッチ（図示せず）が支持構造７８上にかつヒンジ９２に隣接して装着されかつリンケージアーム８６およびつかみアーム９４の回動運動を制限する働きを行なうことができる。さらに別の実施形態では、装置７０は支持構造７８上に装着された４つのラッチを有し、かつ各々のラッチはリンケージおよびつかみアームの対応する対の間のヒンジに係合するよう作用することができる。
【００３３】
装置７０を使用してインゴット６０を成長するため、単結晶シード６４（図４に示されている）がシードホルダ７４に配置される。装置７０およびるつぼ１２が結晶成長チェンバ１００内に配置され、該結晶成長チェンバ１００は、例えば、アルゴン、ヘリウム、その他のような不活性ガスで充填されている。チェンバ１００は下部サブチェンバ１０１および上部サブチェンバ１０２を有する。るつぼ１２は下部サブチェンバ１０１内にある。上部サブチェンバ１０２はシャフト７１、内側シリンダ７６、外側シリンダ８１、および支持構造７８を囲んでいる。従って、上部サブチェンバ１０２は装置７０の周辺構造として機能する。着座ブロックまたはレストブロック（ｒｅｓｔ  ｂｌｏｃｋ）１０４が上部サブチェンバ１０２の内壁上に形成されている。好ましくは、着座ブロック１０４はリング構造を有しかつ図５は該リング構造の断面を示している。ラッチトリップブロック（ｌａｔｃｈ  ｔｒｉｐ  ｂｌｏｃｋ）１０６が上部サブチェンバ１０２の内壁上にかつ着座ブロック１０４の上部に配置されている。始めに、支持構造７８は着座ブロック１０４の上に着座し、内側シリンダ７６および外側シリンダ８１の間に結合されたばね８３および８４が圧縮され、かつラッチ９７がヒンジ９１に係合して内側シリンダ７６に対する外側シリンダ８１の下方向の運動を防止する。
【００３４】
シャフト７１はシード６４（図４に示されている）を溶融物１１内に挿入するためにおろされる。シャフト７１は次に、例えば、ほぼ１００ｍｍ／ｈおよびほぼ３００ｍｍ／ｈの間の第１の牽引速度で上方向に引かれて第１のネック６５を形成する。シャフト７１はそれが上方向に引かれる際に回転する。適切な長さの転位のない細いネック６５が形成されたとき、牽引速度は低減されかつ次に増大されてネック６５より大きな直径を有するバルブまたは球状部６６を形成する。バルブ６６は下方向に面する面６７を有する。第２のネック６８が次にバルブ６６の下に形成される。第２のネック６８の直径はバルブ６６の直径より小さくかつ第１のネック６５の直径より大きい。細長いボディまたは本体部６９が牽引速度および／または溶融物１１の温度を調整することによりネック６８の下に形成される。
【００３５】
バルブ６６が形成された後のある時間に、シャフト７１がリフトブロック７３が内側シリンダ７６の支持構造７８と接触するようになる位置まで引き上げられる。シャフト７１が上方向に引き上げられた後、リフトブロック７３は内側シリンダ７６を着座ブロック１０４から上方向に持ち上げる。外側シリンダ８１はヒンジ９１に係合したラッチ９７によって内側シリンダ７６に対して下方向に動くことを防止されるから、外側シリンダ８１もまた上方向に移動する。シャフト７１、内側シリンダ７６、および外側シリンダ８１の運動は実質的にお互いに同期される。
【００３６】
次に、図６を参照すると、シャフト７１がさらに上方向に引かれたとき、ラッチ９７はラッチトリップブロック１０６を通過し、該ラッチトリップブロック１０６はラッチ９７をはずし（ｔｒｉｐｓ）かつラッチ９７をヒンジ９１から係合解除する。ヒンジ９１は今や自由にシャフト７１から外側方向に移動できる。ばね８３および８４は弛緩しかつ伸長し、外側シリンダ８１を内側シリンダ７６に対して下方向にスライドさせる。外側シリンダ８１のスライド運動はつかみアーム９３をヒンジ９５の回りに回動させる。つかみアーム９３の下端はインゴット６０に向かって移動しかつバルブ６６の面６７と接触するようになる。同様に、リンケージアーム６６はつかみアーム９４のヒンジ９６の回りの回動運動を表示させる。つかみアーム９４の下端はインゴット６０の方向に移動しかつバルブ６６の面６７と接触するようになる。図５および図６に示されていない２つのつかみアームの下端もまたバルブ６６の面６７と接触するようになることに注目すべきである。言い換えれば、４つのつかみアームがバルブ６６をつかむ。４つのつかみアームの各々はバルブ６６に力を加える。バルブ６６に対して４つのつかみアームによって加えられる力の合成力の水平成分は実質的にゼロである。該合成力の垂直成分は上方向にありかつ実質的にインゴット６０の重量に等しいかあるいはやや小さい。一例として、前記合成力の垂直成分は装置７０がバルブ６６をつかんでいる場合にインゴット６０の重量よりほぼ１５Ｋｇ小さい。好ましくは、装置７０はインゴット６０の重量がネック６５の破壊点（ｂｒｅａｋｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）を超える前にバルブ６６をつかむ。言い換えれば、バルブ６６はインゴット６０のオーバハングとして作用しかつ装置７０は該オーバハングに対して上方向の合成力を加えることによりインゴット６０を支える。従って、インゴット６０の重量により引き起こされるネック６５上の応力は低減される。装置７０は、例えば、ほぼ３００ｍｍ以上の直径および６５０ｍｍより大きな長さを有する単結晶シリコンインゴットのような大きなインゴットを成長する上で使用するのに適している。
【００３７】
図７は本発明に係わる単結晶インゴット、例えば、インゴット６０を成長するための装置１７０を概略的に示す。装置１７０はまたマルチアーム固定具とも称される。インゴット６０を成長するプロセスの間に、装置１７０はインゴット６０の重量を支えかつネック６０における応力またはストレスを緩和する。
【００３８】
装置１７０は結晶牽引シャフト１７１を有する。リフトブロック１７３がシャフト１７１の下端に隣接してシャフト１７１に取り付けられている。結晶シードホルダ１７４がリフトブロック１７３の下でシャフト１７１に取り付けられている。シリンダ１７６はシャフト１７１を包含する。支持構造１７８がシリンダ１７６の下端に取り付けられている。装置１７０はまた４つのサーボ作動装置またはサーボアクチュエイタ（ｓｅｒｖｏ  ａｃｔｕａｔｏｒｓ）および４つのつかみアームを有する。サーボアクチュエイタは支持構造１７８の上に装着されている。各々のつかみアームは対応するサーボアクチュエイタに回動可能に取り付けられた上端を有する。つかみアームの下端は支持構造１７８の下に位置している。作動されたとき、各々のサーボアクチュエイタは対応するつかみアームを作動しかつ対応するつかみアームの下端をシャフト１７１の下端に向かって移動させる。好ましくは、前記４つのサーボアクチュエイタは支持構造１７８上でお互いから実質的に等しい間隔に配置される。２次元断面図の制限のため、２つのサーボアクチュエイタ、すなわち、サーボアクチュエイタ１８３および１８４、および２つのつかみアーム、すなわち、つかみアーム１９３および１９４、のみが図７に示されている。一例として、前記サーボアクチュエイタ、例えば、サーボアクチュエイタ１８３および１８４、は液圧モジュール（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｍｏｄｕｌｅｓ）とすることができる。
【００３９】
装置７０（図５および図６に示されている）におけるつかみアームのように、装置１７０におけるつかみアームは好ましくはセラミック材料、金属材料、またはポリマイド（ｐｏｌｙｍｉｄｅ）から作られる。装置１７０を使用したインゴットの成長の汚染を防止するため、グラファイトまたは多結晶シリコンの層が任意選択的に装置１７０のつかみアームの下端にコーティングされる。
【００４０】
装置１７０は結晶成長チェンバ２００内に配置される。チェンバ２００は下部サブチェンバ２０１および上部サブチェンバ２０２を有する。上部サブチェンバ２０２はシャフト１７１、シリンダ１７６、および支持構造１７８を囲んでいる。従って、上部サブチェンバ２０２は装置１７０の周辺構造として機能する。着座ブロック２０４が上部サブチェンバ２０２の内壁の上に形成されている。好ましくは、着座ブロック２０４はリング構造を有しかつ図７は該リング構造の断面を示している。例えば、光学的センサ２０６のようなセンサが上部サブチェンバ２０２の内壁上に取り付けられかつ着座ブロック２０４の上に位置している。支持構造１７８は始めに着座ブロック２０４の上に着座している。単結晶インゴットを成長するプロセスの間に、センサ２０６はチェンバ２００に対するシリンダ１７６の位置を検知しかつシリンダ１７６が所定の高さより上にある位置に応じてサーボアクチュエイタを作動させる。好ましい実施形態では、センサ２０６はシリンダ１７６の下端に隣接する支持構造１７８が上方向に移動しかつセンサ２０６を通過したときにサーボアクチュエイタを作動させる。液圧ライン（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｌｉｎｅｓ）（図示せず）が使用されてサーボアクチュエイタ、例えば、サーボアクチュエイタ１８３および１８４、をチェンバ２００の外部の液圧ポンプ（図示せず）に結合する。好ましくは技術的によく知られた回転結合部（ｒｏｔａｒｙ  ｕｎｉｏｎ）（図示せず）がチェンバ２００の液圧ラインをチェンバ２００の外部の液圧ラインと接続する。
【００４１】
装置１７０の構造は上に説明したものに限定されないことが理解されるべきである。例えば、装置１７０は４つのサーボアクチュエイタに結合された４つのつかみアームを有することに限定されない。好ましくは、装置１７０は少なくとも３つのつかみアームを有する。言い換えれば、装置１７０におけるつかみアームの数は３つ、５つ、６つ、その他とすることができる。さらに、装置１７０におけるつかみアームはお互いから均等の間隔に配置されることに限定されない。支持構造１７８はシリンダ１７６の下端に隣接することに限定されない。サーボアクチュエイタ、例えば、サーボアクチュエイタ１８３および１８４、は液圧モジュールであることに限定されない。他の形式のサーボ機械モジュールも装置１７０のサーボアクチュエイタとして機能することができる。例えば、装置１７０におけるサーボアクチュエイタは空気または気体モジュール（ｐｎｅｕｍａｔｉｃｍｏｄｕｌｅｓ）、電気的サーボモータモジュール、その他とすることができる。センサ２０６は光学的センサであることに限定されない。支持構造１７８またはシリンダ１７６の位置を検知できる任意のセンサを装置１７０の光学的センサ２０６と置き換えることができる。さらに、センサ２０６は着座ブロック２０４の上に位置することに限定されない。別の実施形態では、センサ２０６は着座ブロックの下に位置しかつシードホルダ１７４の位置を検知することができる。さらに別の実施形態では、センサ２０６は着座ブロックの下に配置されかつインゴット６０のバルブ６６の位置を検知することができる。
【００４２】
装置１７０を使用してインゴット６０を成長するため、単結晶シード６４（図４に示されている）がシードホルダ１７４内に配置される。シャフト１７１がおろされてシード６４を、下部サブチェンバ２０１に配置された、るつぼ１２内に含まれる溶融物１１内に挿入する。支持構造１７８は着座ブロック２０４の上に着座する。シャフト１７４は次に第１の牽引速度で上方向に引かれかつ回転されて第１のネック６５を形成する。適切な長さの転位のない細いネック６５が形成されたとき、牽引速度は低減されかつ次に増大されてネック６５より大きな直径を有するバルブ６６を形成する。バルブ６６は下に面する面６７を有する。第２のネック６８が次にバルブ６６の下に形成される。第２のネック６８の直径はバルブ６６のものより小さくかつ第１のネック６５のものより大きい。細長いボディ６９が牽引速度および／または溶融物１１の温度を調整することによりネック６８の下に形成される。
【００４３】
バルブ６６が形成された後のある時間に、シャフト１７１がリフトブロック１７３がシリンダ１７６と接触しかつ該シリンダ１７６を着座ブロック２０４から上方向に持ち上げるような位置に引き上げられる。シャフト１７１がさらに上方向に引かれると、支持構造１７８はセンサ２０６を通過する。センサ２０６は支持構造１７８の位置を検知しかつサーボアクチュエイタ、例えば、サーボアクチュエイタ１８３および１８４を作動させる。サーボアクチュエイタ１８３および１８４はそれぞれつかみアーム１９３および１９４を作動させる。つかみアーム１９３および１９４の下端はインゴット６０に向かって移動しかつバルブ６６の面６７と接触するようになる。図７に示されていない２つのつかみアームの下端もまたバルブ６６の面６７と接触するようになることに注目すべきである。言い換えれば、４つのつかみアームがバルブ６６をつかむ。４つのつかみアームの各々はバルブ６６に力を加える。バルブ６６に対する４つのつかみアームによって加えられる力の合計力または合成力の水平成分は実質的にゼロである。前記合成力の垂直成分は上方向にありかつインゴット６０の重量と実質的に等しいかあるいはやや小さい。一例として、前記合成力の垂直成分は装置１７０がバルブ６６をつかんだときインゴット６０の重量よりほぼ２０Ｋｇ小さい。好ましくは、装置１７０はインゴット６０の重量がネック６５の破壊点を超える前にバルブ６６をつかむ。従って、ネック６５に対する応力またはストレスが低減される。装置１７０は、例えば、ほぼ３００ｍｍ以上の直径および６５０ｍｍより大きな長さを有する単結晶シリコンインゴットのような大きなインゴットを成長する上で使用するのに適している。
【００４４】
装置７０（図５および図６に示されている）および装置１７０（図７に示されている）は単結晶シリコンインゴット６０と異なる構造および／または異なる化学組成を有するインゴットを成長するために使用できることが理解されるべきである。例えば、装置７０および１７０はゲルマニウム、ガリウムひ素、リン化インジウム（ｉｎｄｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）その他の単結晶インゴットを成長するために使用できる。インゴット６０におけるバルブ６６のようなオーバハングを有する任意のインゴットを装置７０または装置１７０を使用して成長できる。さらに、装置７０および１７０は結晶成長以外の用途において物体を持ち上げるために使用できる。
【００４５】
図８は、本発明の第４の実施形態に係わるインゴット１１０を概略的に示す。インゴット１１０は装置７０（図５および図６に示されている）または装置１７０（図７に示されている）のいずれを使用しても成長することができる。インゴット１１０を形成するため、半導体材料の単結晶シード１１４がシード１１４と同じ材料の溶融物（図示せず）内におろされる。ダッシュ技術を使用する上で、シード１１４はシード１１４から伸びる細いネック１１５を形成するため前記溶融物から引き上げられる。ネック１１５は、例えば、ほぼ３ｍｍおよびほぼ６ｍｍの間の直径を有する。ネック１１５が技術的によく知られた長さに到達したとき、転位は結晶から移動しまたは除去されていることになる。適切な長さの転位のないネック１１５が形成されたとき、牽引速度が低減されかつ次に増大されてネック１１５のものより大きな直径を有するバルブ１１６を形成する。バルブ１１６は下方向に向いたまたは面した面１１７を有する。バルブ１１６の下にショルダ１１８が次に形成される。バルブ１１６に隣接するショルダ１１８の直径はバルブ１１６のものより小さくかつネック１１５のものより大きい。一例として、バルブ１１６の直径はほぼ２０ｍｍおよびほぼ１００ｍｍの間であり、かつバルブ１１６に隣接するショルダ１１８の直径はほぼ１０ｍｍおよびほぼ５０ｍｍの間である。細長いボディ１１９は牽引速度および／または溶融物の温度を調整することによりショルダ１１８の下に形成される。細長いボディ１１９の直径は、例えば、ほぼ２００ｍｍおよびほぼ７００ｍｍの間である。もしインゴット１１０が装置７０（図５および図６に示されている）を使用して成長されれば、装置７０のつかみアームはインゴット１１０の重量がネック１１５の破壊点に到達する前にバルブ１１６をつかむ。つかみアームはシャフト７１（図５および図６に示されている）の運動と実質的に同期した運動で上昇しかつ回転する。装置７０は部分的にインゴット１１０の重量を支えかつネック１１５における応力またはストレスを緩和する。もしインゴット１１０が装置１７０（図７に示されている）を使用して成長されれば、装置１７０のつかみアームはインゴット１１０の重量がネック１１５の破壊点に到達する前にバルブ１１６をつかむ。つかみアームはシャフト１７１（図７に示されている）の運動と実質的に同期した運動で上昇しかつ回転する。装置１７０は、少なくとも部分的に、インゴット１１０の重量を支えかつネック１１５の応力またはストレスを緩和する。
【００４６】
図９は概略的に本発明の第５の実施形態に係わる単結晶半導体インゴット１２０を示す。インゴット１２０は結晶牽引ロッドおよびリングおよび複数のつかみアームから構成されるマルチアーム固定具を有する装置（図示せず）を使用して成長できる。インゴット１２０を成長するために使用される装置は構造的に装置２０（図２に示される）と同様のものである。インゴット１２０を形成するため、単結晶シード１２２がるつぼ１２内に含まれる溶融物１１内におろされる。ダッシュ技術を使用する上で、シード１２２が溶融物１１から引き上げられてシード１２２から伸びかつ、例えば、ほぼ３ｍｍおよびほぼ６ｍｍの間の直径を有するネック１２３を形成する。ネック１２３が技術的によく知られた長さに到達したとき、転位は結晶から移動除去されている。適切な長さの転位のないネック１２３が形成されたとき、牽引速度が第２の牽引速度へと低下されてネック１２３より大きな直径を有するショルダ１２４を形成する。牽引速度は次に徐々に第３の牽引速度に増大されて先細のボディ１２５を形成する。先細のボディ１２５の下側部分はネック１２３の直径より大きくかつ先細のボディ１２５の上側部分の直径より小さな直径を有する。一例として、先細のボディ１２５の下側部分の直径はほぼ２０ｍｍおよびほぼ１５０ｍｍの間である。インゴット１０（図１に示されている）の先細のボディ１８と同様に、先細のボディ１２５はインゴット１２０のオーバハングとして作用する。さらに、先細のボディ１２５はインゴット５０（図３に示されている）の第２のネック５５と同様の方法でインゴット１２０から熱放散を容易に可能とする働きをなす。従って、先細のボディ１２５はまた第２のネックまたは先細のネックと称される。第２のショルダ１２６が先細のネック１２５の下に形成され、かつ細長いボディ１２９が第２のショルダ１２６の下に形成される。インゴット１２０を形成するプロセスの間のある時点で、固定具３０（図２に示されている）のアーム３２，３４および３６と同様のつかみアーム（図示せず）が先細のネック１２５をつかむ。先細のネック１２５の直径はインゴット１０（図１に示されている）の先細のボディ１８のものより小さいから、先細のネック１２５をつかむために使用される固定具と固定具３０との間の差は先細のネック１２５をつかむためのつかみアームが、アーム３２，３４および３６がリング３１（図２に示されている）の中央に移動できるよりも、リングの中央に向かってより近く移動できることである。これは、例えば、つかみアームの下端をリングの中心に向かって曲げることおよび／またはロッド２１上の膨らみ部２６より大きな膨らみ部を結晶牽引ロッド上に形成することのようないくつかの方法によって達成できる。他の相違は、先細のネック１２５をつかむためのつかみアームは固定具３０のアーム３２，３４および３６より短いことである。先細のネック１２５をつかんだ後、固定具はインゴット１２０の運動と実質的に同期した運動で上昇しかつ回転する。固定具は部分的にインゴット１２０の重量を支えかつネック１２３における引っ張り応力およびねじり応力の双方を緩和する。
【００４７】
半導体インゴットが形成された後に、該インゴットの細長いボディは半導体ウエーハを提供するためにスライスすることができる。インゴットを複数のウエーハにスライスする技術は技術的によく知られている。次に該ウエーハ上に半導体装置が製造される。図１０は本発明に従って上に製造された半導体装置１３５を有する半導体ウエーハ１３０の概略図である。ウエーハ１３０は、例えば、インゴット１０（図１に示されている）、インゴット５０（図３に示されている）、インゴット６０（図４に示されている）、インゴット１１０（図８に示されている）、またはインゴット１２０（図９に示されている）のようなインゴットをスライスすることにより製造される。半導体装置１３５は、例えば、酸化物成長、イオン注入、フォトレジストマスキング、エッチング、化学蒸着、その他のような処理工程を使用してウエーハ１３０上に製造される。一般に、ウエーハ１３０はその上に製造された多くの装置を有しかつ装置１３５は代表的な装置として示されている。装置１３５は個別の装置、例えば、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、抵抗、容量、その他、あるいは例えば増幅器、メモリ回路、論理制御回路、アナログ回路、その他のような集積回路要素とすることができる。装置１３５を製造した後、ウエーハ１３０は通常個別のチップあるいはダイまたはダイスへと切断される。該チップは次に単位装置へとパッケージングされる。
【００４８】
【発明の効果】
以上から、単結晶インゴットおよび単結晶インゴットを成長するための方法および装置が提供されたことが理解されるべきである。本発明の単結晶インゴットを成長するため、材料の単結晶シードが該材料の溶融物の中に挿入される。該シードは高い牽引速度で溶融物から引きあげられて細いネックを形成し結晶における結晶転位を最小にする。牽引速度は次に変えられてオーバハングおよびインゴットの細長いメインボディを形成する。マルチアーム固定具が使用されて、少なくとも部分的に、インゴットのオーバハングに力を加えることによって前記インゴットの重量を支える。マルチアーム固定具の上方向の運動および回転運動は実質的に単結晶インゴットのものと同期している。従って、大きなインゴットにより引き起こされる可能性のある細いネックに対する引っ張りおよびねじり応力が実質的に除去または緩和される。本発明の方法および装置は大きな単結晶インゴットを成長する上で使用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるインゴットの正面図である。
【図２】本発明に係わる図１のインゴットを成長するための装置の概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係わるインゴットの正面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係わるインゴットの正面図である。
【図５】本発明に係わる図４のインゴットを成長するための装置を示す概略図である。
【図６】本発明に係わる図４のインゴットを成長するための他の装置を示す概略図である。
【図７】本発明に係わる図４のインゴットを成長するためのさらに他の装置を示す概略図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係わるインゴットの正面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係わるインゴットの正面図である。
【図１０】本発明に従って半導体装置がその上に製造されたウエーハを示す説明図である。
【符号の説明】
１０，５０，６０，１１０，１２０  単結晶インゴット
１１  溶融物
１２  るつぼ
１４，５２，６４，１１４，１２２  単結晶シード
１５，５３，６５，１１５，１２３  細いネック
１６  ショルダ
１８，５８，１２５  先細のボディ
１９，５９，６９，１１９，１２９  細長いボディ
２０，７０  単結晶インゴットを成長する装置
３０  マルチアーム固定具
【図１】
0004357610.tif 000002
【図３】
0004357610.tif 000003
【図２】
0004357610.tif 000004
【図４】
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【図９】
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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１０】
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