CN107923065B - 单晶的制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的问题在于提供一种硅单晶的制造方法及装置，其可以判断腔室内的摄影图像的亮度分布的异常的有无并进行校正。在基于切克劳斯基法的单晶的提拉工序中，用相机拍摄单晶（2）与熔液（3）的交界部的图像,并对从单晶（2）的提拉轴的延长线（5）观察时的左侧的区域（6L）的至少一部分的图像与右侧的区域（6R）的至少一部分的图像进行比较，而在两者之差为阈值以上的情况下，判断摄影图像（6）的亮度分布为异常。

Description

单晶的制造方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于切克劳斯基法（以下称“CZ法”）的单晶的制造方法及装置，尤其涉及一种检查拍摄腔室内的相机的摄影图像的亮度分布的异常并进行校正的方法及装置。

背景技术

成为晶片硅晶片的材料的硅单晶的大部分是通过CZ法制造。CZ法是将籽晶浸渍于容纳在石英坩埚内的硅熔液，使籽晶及坩埚旋转的同时缓慢地提拉籽晶，从而使大直径的单晶在籽晶的下端生长的方法。

为了提高晶片硅晶片的制造产率，抑制单晶的直径变动是重要的。作为将单晶的直径控制为恒定的方法，已知有测量提拉中的单晶的直径且基于测量结果控制提拉条件而使直径成为恒定的方法。例如在专利文献1中记载有用相机拍摄单晶与熔液的交界部的图像，根据该图像测量单晶的直径及中心位置，基于该测量结果控制加热器的功率及提拉装置的各动作的方法。

又，在专利文献2中记载有，使用一维图像传感器检测单晶、熔液面及其间产生的融合环的方法。还有在专利文献3中记载有，在用光学传感器检测融合环的位置并基于该检测结果测定单晶的直径的方法中，在坩埚周围壁与被提拉的单晶之间配置遮光板，排除由坩埚导致的光学性影响而降低直径的测定误差的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-12395号公报

专利文献2：日本特开昭61-122188号公报

专利文献3：日本特公平5-49635号公报。

如上所述，在测量单晶的直径时，用相机拍摄腔室的内部，从在单晶与熔液的交界部产生的融合环的图像计算出单晶的直径。腔室内部的拍摄通过设于腔室上部的观察窗进行。

然而，在单晶的提拉工序中的腔室内，通过硅熔液的蒸发而产生SiO气体，因该SiO气体的影响而在观察窗的玻璃面产生朦胧，且存在摄影图像的亮度分布发生不均的情况。在腔室内导入氩气来作为冲洗气体，已在腔室内产生的SiO气体会与氩气一起被排气到腔室外，但由于无法完全去除腔室内的SiO气体，因此难以完全防止SiO气体附着到观察窗的玻璃面。由于腔室的长时间的连续使用，SiO不均匀地附着于观察窗的玻璃面而使摄影图像的横轴方向的亮度分布的不均变大，则有可能会导致误测量单晶的直径，成为单晶的直径变动的原因。

发明内容

本发明的目在于提供一种单晶的制造方法及装置，其可检查拍摄腔室内的相机的摄影图像的亮度分布并校正亮度不均。

用于解决技术问题的方案

为了解决所述问题，本发明的单晶的制造方法，其特征在于：在基于切克劳斯基法的单晶的提拉工序中，用相机拍摄所述单晶与熔液的交界部的图像，根据对比所述单晶的提拉轴的延长线更靠左侧的区域的至少一个像素与比所述延长线更靠右侧的区域的至少一个像素进行比较的结果，判断摄影图像的亮度分布的异常的有无。

根据本发明，着眼于单晶的与熔液的交界部的图像呈左右对称，能够由摄影图像的亮度分布的对称性判断亮度分布的有无，能够轻松地检查摄影图像的亮度分布的异常的有无。因此，能够提供可制造直径变动少的单晶的单晶的制造方法。

本发明的单晶的制造方法优选为：在所述左侧的区域内的第1最大亮度与所述右侧的区域内的第2最大亮度的亮度差为阈值以上的情况下，判断为所述摄影图像的亮度分布为异常。基于该方法，能够以非常少的演算量准确地检测出摄影图像的亮度分布的异常的有无。

本发明中优选为：所述相机通过减光率在面内不同的减光玻璃拍摄所述交界部的图像，在所述摄影图像的亮度分布为异常的情况下，通过所述减光玻璃调整所述摄影图像的亮度分布，以使所述亮度差小于阈值。此时，优选为：所述减光玻璃具有减光率向一方向变化的面内分布，在所述摄影图像的亮度分布为异常的情况下，使所述减光玻璃以所述相机的光学轴为中心旋转而调整所述摄影图像的亮度分布，以使所述亮度差小于阈值。根据该方法，相反地利用减光玻璃所具有的减光率的面内分布的不均，能够减少摄影图像的亮度分布的不均。

本发明的单晶的制造方法优选为：在所述摄影图像的亮度分布为正常的情况下，根据该摄影图像求出在固液界面中的单晶的直径。此时，优选为：根据通过将所述摄影图像进行二值化处理而求得的在所述交界部产生的融合环的边缘图案，求出在所述固液界面中的所述单晶的直径。根据该方法，能够准确地计算出在固液界面中的单晶的直径、熔液的液面水平。因此，能够制造直径变动少且高品质的单晶。

又，本发明的单晶制造装置，其特征在于包括：腔室，设有观察窗；坩埚，在所述腔室内支撑熔液；提拉轴，从所述熔液提拉单晶；相机，拍摄通过所述观察窗观察到的所述单晶与所述熔液的交界部的图像；以及图像处理部，处理所述相机的摄影图像，所述图像处理部根据对比所述单晶的提拉轴的延长线更靠左侧的区域的至少一个像素与比所述延长线更靠右侧的区域的至少一个像素进行比较的结果，判断摄影图像的亮度分布的异常的有无。

根据本发明，着眼于单晶的与熔液的交界部的图像呈左右对称，能够由摄影图像的亮度分布的对称性判断亮度分布的有无，能够轻易地检查摄影图像的亮度分布的异常的有无。因此，能够提供可制造直径变动少的单晶的单晶制造装置。

在本发明中，优选为：所述图像处理部在所述左侧的区域内的第1最大亮度与所述右侧的区域内的第2最大亮度之差为阈值以上的情况下，判断为所述摄影图像的亮度分布为异常。根据该结构，能够以非常少的演算量准确地检测出摄影图像的亮度分布的异常的有无。

本发明的单晶制造装置，优选为：还具备减光玻璃，其设于所述观察窗的外侧，且其减光率在面内不同，在所述摄影图像的亮度分布为异常的情况下，通过所述减光玻璃调整所述摄影图像的亮度分布，以使所述第1最大亮度与所述第2最大亮度之差小于阈值。此时，本发明的单晶制造装置优选为：具有使减光玻璃旋转的旋转机构，使所述减光玻璃以所述相机的光学轴为中心旋转而调整所述摄影图像的亮度分布。根据该结构，相反地利用减光玻璃所具有的减光率的面内分布的不均的特性，能够减少摄影图像的亮度分布的不均。

在本发明中，优选为：所述图像处理部在所述摄影图像的亮度分布为正常的情况下，根据该摄影图像求出在固液界面中的单晶的直径。在该情况下，优选为：所述图像处理部根据通过将所述摄影图像进行二值化处理而求得的在所述交界部产生的融合环的边缘图案，求出在所述固液界面中的所述单晶的直径。根据该方法，能够准确地计算出在固液界面中的单晶的直径、熔液的液面水平。因此，能够制造直径变动少且高品质的单晶。

发明效果

根据本发明，能够提供一种单晶的制造方法及装置，其可以检测用于测量单晶的直径、熔液的液面水平的相机的摄影图像的亮度分布的异常并进行校正。

附图说明

图1是概略示出本发明的实施方式的单晶制造装置的结构的侧面剖视图。

图2是概略示出用CCD相机拍摄的单晶与熔液的交界部的图像的立体图。

图3是用于说明从融合环计算出单晶的中心的位置的方法的示意图。

图4是用于说明摄影图像的亮度分布的检查及校正方法的流程图。

图5是用于说明摄影图像的X轴方向的亮度不均的测定方法的示意图。

图6是用于说明摄影图像的亮度不均的校正方法的示意图。

具体实施方式

以下，参考附图的同时，对本发明的优选实施方式作详细说明。

图1是概略示出本发明的实施方式的单晶制造装置的结构的侧面剖视图。

如图1所示，单晶制造装置1包括：腔室10；隔热材11，沿着腔室10的内表面配置；石英坩埚12，在腔室10内支撑硅熔液3；石墨制的基座（susceptor）13，支撑石英坩埚12；轴14，以可升降及旋转的方式支撑基座13；加热器15，配置在基座13的周围；热屏蔽体16，配置于石英坩埚12的上方；单晶提拉金属线17，在石英坩埚12的上方且与轴14配置在同一轴上；金属线卷取机构18，配置于腔室10的上方；以及CCD相机19，拍摄腔室10内。

腔室10由主腔室10a与副腔室10b构成，该副腔室10b为细长圆筒状且连结于主腔室10a的上部开口，石英坩埚12、基座13、加热器15及热屏蔽体16设在主腔室10a内。基座13被固定于贯穿腔室10的底部中央且沿铅垂方向设置的轴14的上端部，轴14通过轴驱动机构22以升降及旋转的方式驱动。

加热器15为了将已填充于石英坩埚12内的硅原料熔化而生成硅熔液3而使用。加热器15是碳制的电阻加热式加热器，被设置为围绕基座13内的石英坩埚12。

热屏蔽体16的设置是为了防止因来自加热器15及石英坩埚12的辐射热而加热单晶2，并且抑制硅熔液3的温度变动。热屏蔽体16是直径从上方向下方缩小的倒圆锥台形状的部件，被设置为覆盖硅熔液3的上方、并且包围生长中的单晶2。作为热屏蔽体16的材料，优选使用石墨。由于热屏蔽体16的下端部位于石英坩埚12的内侧，因此即使使石英坩埚12上升仍不会干涉到热屏蔽体16。在热屏蔽体16的中央设有大于单晶2的直径的开口部16a，单晶2通过开口部16a而被提拉至上方。

在石英坩埚12的上方，设有作为单晶2的提拉轴的金属线17、及卷取金属线17的金属线卷取机构18。金属线卷取机构18具有使单晶2与金属线17一起旋转的功能。金属线卷取机构18配置于副腔室10b的上方，金属线17从金属线卷取机构18通过副腔室10b内而向下方延伸，金属线17的末端部通达主腔室10a的内部空间。在图1中，示出生长中的单晶2悬吊于金属线17的状态。在提拉单晶2时，将籽晶浸渍于硅熔液3，分别使石英坩埚12与籽晶进行旋转，同时缓缓提拉金属线17，从而使单晶2生长。

在副腔室10b的上部设有用于将氩气导入腔室10内的气体吸气口10c，在主腔室10a的底部设有用于使腔室10内的氩气排气的气体排气口10d。氩气从气体吸气口10c被导入至腔室10内，其导入量由阀控制。又，由于密闭的腔室10内的氩气从气体排气口10d被排气到腔室10的外部，因此可以回收腔室10内的SiO气体、CO气体而将腔室10内保持清净。虽未图示，但在气体排气口10d隔着配管而连接着真空泵，利用真空泵吸引腔室10内的氩气，同时利用阀控制其流量，由此在腔室10内保持恒定的减压状态。

在主腔室10a的上部设有用于观察内部的观察窗10e，CCD相机19设于观察窗10e的外侧。CCD相机19拍摄从观察窗10e通过热屏蔽体16的开口部16a观察到的单晶2与硅熔液3的交界部的图像。CCD相机19的摄影图像优选为灰度，但是也可为彩色图像。CCD相机19被连接于图像处理部20，摄影图像由图像处理部20处理，处理结果被使用于在控制部21中控制提拉条件。

通过CCD相机19拍摄的图像是从与单晶2的提拉轴交叉的单晶制造装置1的斜上方拍摄的图像，因此为歪斜的状态。该歪斜，能够使用理论式或校正表来校正。通过该校正，能够转换成在从与提拉轴平行的方向拍摄的情况下所得的无歪斜的图像。

在观察窗10e的外侧且CCD相机19的光学轴19z上设有减光玻璃24。减光玻璃24是减少对CCD相机19的入射光量的光学部件，使用在玻璃的表面蒸镀金（Au）的耐热性高的部件。但是，由于制造方面的理由，难以使这种减光玻璃24的减光率（透光率）的面内分布完全均匀，减光率的面内分布不均。在大多情况下，减光玻璃24的减光率的面内偏差为5～15%，例如在减光玻璃24的左半部分存在减光率相对较高的区域、在右半部存在减光率相对较低的区域。详细内容将在后面进行叙述，但为了使减光玻璃24的减光率的不均不会对摄影图像的左右对称的亮度分布造成不良影响，通常减光玻璃24的减光率变化最大的方向被设定为与摄影图像的纵轴平行。

本实施方式的减光玻璃24是圆形，且被设置为以CCD相机19的光学轴19z为中心旋转自如。减光玻璃24能够手动旋转、或通过旋转机构25旋转驱动。旋转机构25按照来自控制部21的指示进行动作而使减光玻璃24旋转。控制部21根据基于图像处理部20的图像的处理结果，使减光玻璃24旋转规定量。

在制造硅单晶2时，在石英坩埚12内填充多晶硅等原料，将籽晶安装于金属线17的末端部。接着，利用加热器15加热石英坩埚12内的硅原料而生成硅熔液3。

在单晶的提拉工序中，首先为了将单晶无错位化而进行基于缓冲颈（dash neck）法的籽晶窄化（颈缩）。接着，为了获得所需的直径的单晶，生长直径缓缓地扩大的肩部，在单晶成为所希望的直径之处生长直径维持恒定的体部。将体部生长至规定的长度之后，为了在无错位的状态下将单晶从熔液3断开，进行尾部窄化（尾部的生长）。

在单晶的提拉工序中，为了控制单晶2的直径及熔液3的液面水平，用CCD相机19拍摄单晶2与熔液3的交界部的图像，从摄影图像计算出固液界面中的单晶2的中心位置，进而从该单晶2的中心位置计算出固液界面中的单晶的直径及熔液的液面水平（间隙宽度ΔG）。控制部21为了使单晶2的直径成为目标直径，控制金属线17的提拉速度、加热器15的功率等提拉条件。并且，控制部21为了使液面水平成为目标水平（恒定水平），控制石英坩埚12的上下方向的位置。

关于熔液的液面水平，有两个意义。其中一个意义是石英坩埚12内的液面水平，该液面水平主要通过单晶2生长而消耗熔液而缓缓下降，并且在石英坩埚12变形而其容积发生变化时也会有变化。另一个意义是从加热器15、热屏蔽体16等腔室10内的固定构造物观察时的液面水平，其除了上述石英坩埚12内的液面水平的变化之外，还会通过使腔室10内的石英坩埚12在上下方向上移动而变化。在本说明书中，称作“液面水平”时，只要没有特别限定，则是指后者。

CCD相机19从斜上方拍摄单晶2与熔液3的交界部，因此无法拍摄在交界部产生的整个融合环。因此，必须从融合环的一部分确定单晶2的中心位置，而计算出单晶2的直径及熔液3的液面水平。

图2是概略示出用CCD相机19拍摄的单晶2与熔液3的交界部的图像的立体图。

如图2所示，图像处理部20计算出在单晶2与熔液3的交界部产生的融合环4的中心位置，即在固液界面中的单晶2的中心C₀的位置，从该中心C₀的位置计算出在固液界面中的单晶2的直径及熔液3的液面水平。单晶2的中心C₀的位置是单晶2的提拉轴的延长线5与熔液面的交点。只要以规定的角度将CCD相机19、热屏蔽体16准确地设置于设计上规定的位置，就可以从摄影图像中的融合环4的位置以几何光学的方式计算出单晶2的中心C₀的位置，并且可以进一步计算出单晶2的直径、液面水平。

融合环4是通过被弯月面反射的光形成的环状的高亮度区域，弯月面是通过表面张力形成于与单晶2的交界部的熔液3的曲面。融合环4产生于整个单晶2，但从某一方向观察融合环4时，无法观察到单晶2的背侧的融合环4。又从热屏蔽体16的开口部16a与单晶2的之间的间隙观察融合环4时，在单晶2的直径大的情况下，位于目视方向的最靠近观察者一侧（图中下侧）的融合环4的一部分也由于隐藏于热屏蔽体16的背侧而无法观察到。因此，从目视方向观察时，融合环4的能够目视的部分仅为靠近观察者左侧的一部分4L与靠近观察者右侧的一部分4R。即使如此仅能够观察到融合环4的一部分的情况下，本发明仍可以计算出单晶2的直径、熔液3的液面水平。

图3是用于说明从融合环4计算出单晶的中心C₀的位置的方法的示意图。

如图3所示，在计算单晶的中心C₀的位置时，在用CCD相机19拍摄的二维图像中，设定2条测定线L₁、L₂。2条测定线L₁、L₂是与融合环4交叉2次且与通过单晶的中心C₀的提拉轴的延长线5正交的直线。另外，摄影图像的Y轴（纵轴）被设定为与提拉轴的延长线5一致，X轴（横轴）被设定为与提拉轴的延长线5正交的方向。另外，在图3中示出的融合环4设为与单晶的外周一致的理想形状。

测定线L₁（第1测定线）被设定于比单晶的中心C₀更靠单晶的外周侧且摄影图像的下侧。又，测定线L₂（第2测定线）被设定于比测定线L₁更靠单晶的外周侧（摄影图像的更下侧）。将相对于摄影图像的XY座标的原点Ｏ（0,0）的单晶的中心C₀的座标设为（0,Y₀）时，从中心C₀到测定线L₁的距离（第1距离）成为（Y₁-Y₀），到测定线L₂的距离（第2距离）成为（Y₂-Y₀）。

测定线L₁被设定为比测定线L₂更靠单晶的中心，但若过于接近中心C₀，则在单晶的直径减少时，融合环4会隐藏在单晶的阴影而变得无法检测出中心C₀的位置。因此，测定线L₁优选设定在离中心C₀的位置一定程度之处。另外，初始设定测定线L₁、L₂时，由于单晶的中心C₀的位置不明，因此将籽晶的触液位置设为单晶的临时的中心位置。

接着，检测出测定线L₁与融合环4的2个交点D₁、D₁’及测定线L₂与融合环4的2个交点D₂、D₂’。将融合环4与第1测定线L₁的一个交点D₁的座标设为（X₁,Y₁），另一个交点D₁’的座标设为（X₁’,Y₁），将融合环4与第2测定线L₂的一个交点D₂的座标设为（X₂,Y₂）、另一个交点D₂’的座标设为（X₂’,Y₂）。

然后，将测定线L₁上的2个交点D₁、D₁’之间的间隔（第1间隔）设为W₁=X₁’-X₁，将测定线L₂上的2个交点D₂、D₂’之间的间隔（第2间隔）设为W₂=X₂’-X₂，将融合环4的半径设为R时，得到式（1）及式（2）。

（R/2）²=（W₁/2）²+（Y₁-Y₀）²……（1）

（R/2）²=（W₂/2）²+（Y₂-Y₀）²……（2）

然后，从式（1）及式（2），单晶的中心C₀的Y座标Y₀成为如式（3）。

Y₀={（W₁ ²-W₂ ²）/4（Y₁-Y₂）+（Y₁+Y₂）}/2……（3）

因此，能够求出摄影图像中的单晶2的中心C₀的位置的座标（0,Y₀）。使用如此获得的单晶的中心C₀的位置，能够求出单晶的直径R及熔液3的液面水平。

在检测融合环4与测定线L₁、L₂的交点时，使用融合环4的亮度的阈值将摄影图像进行二值化处理，从该摄影图像检测出融合环4的边缘图案，将该边缘图案与测定线的交点设为融合环4的交点。这是因为融合环是具有恒定的宽度的带状的高亮度区域，因此为了准确地求出交点，需将融合环4设为线状图案。

融合环4的亮度的阈值是对摄影图像中的最大亮度乘以规定的系数（例如为0.8）后的值。系数需设为能够准确地确定融合环的适当的值，也可按照提拉条件在0.6～0.95的范围内进行适当变更。摄影图像中的最大亮度，可以将单独具有最大亮度的一个像素为对象，也可为了抑制干扰的影响而具有最大亮度或与其相近的亮度的多个连续的像素为对象。

如上所述，摄影图像的亮度分布以提拉轴的延长线5为中心成左右对称。然而，在提拉工序中，从熔液3蒸发的SiO会附着于观察窗10e的玻璃面，根据SiO的附着量的增加会使观察窗10e的透光率的面内分布呈不均，由此通过观察窗10e拍摄的图像的亮度分布发生不均。这种亮度不均成为晶体直径的计算误差的原因。例如在生长300mm晶片用单晶时，20%的亮度不均会成为2.0mm的直径测量误差。因此，在本实施方式中，通过在以下示出的方法排除亮度不均的影响。

图4是用于说明摄影图像的亮度分布的检查及校正方法的流程图。又，图5是用于说明摄影图像的X轴方向的亮度不均的测定方法的示意图。

如图4所示，在检查摄影图像的亮度分布时，首先用CCD相机19拍摄单晶的提拉工序中的腔室10内（工序S1）。由于单晶的提拉工序中为了测量直径而通常会拍摄单晶2与熔液3的交界部，因此将该摄影图像用于亮度分布的检查即可。

关于摄影图像的亮度分布的检查，可对在单晶的提拉工序中所拍摄的图像的一部分进行，也可对所有的图像进行。由于亮度分布的检查的处理负载轻，因此容易对所有的图像进行。

亮度分布的最初的检查需在体部生长工序之前进行。通过在开始进行体部生长工序之前排除测量直径的误差原因，能够提高体部的直径控制的精度。在此，在籽晶窄化工序中进行亮度分布的最初的检查的情况下，从提拉工序中的尽可能早期的阶段开始，能够提高直径控制的精度。另一方面，在肩部生长工序中进行的情况下，由于融合环的直径变大到某种程度，因此存在容易检测出亮度不均等优点。

接着，测定摄影图像的X轴方向的亮度不均（工序S2）。在测定亮度不均时，如图5所示，对比摄影图像6中的Y轴、即单晶2的提拉轴的延长线5更靠左侧的区域6L内的最大亮度（第1最大亮度）与比延长线5更靠右侧的区域6R内的最大亮度（第2最大亮度）进行比较。其结果，在两个最大亮度之差（亮度差）为阈值以上时，则判断为摄影图像6的亮度分布为异常（工序S3为“是”）。

例如，将摄影图像6中的最大亮度（第1及第2最大亮度中的任一个）的5%设为阈值，在亮度差为5%以上的情况下，摄影图像的X轴方向的亮度不均变大，亮度分布呈左右非对称，因此判断为亮度分布异常。又在亮度差小于5%的情况下，由于亮度不均落在容许范围内，因此判断为亮度分布正常。而且，在摄影图像的亮度分布为正常的情况（工序S3为“否”）下，按原样持续进行提拉工序。

另一方面，在摄影图像的亮度分布异常的情况下，使减光玻璃24以CCD相机19的光学轴19z为中心旋转而调整减光玻璃24的方向，以使亮度差小于阈值（工序S4）。控制部21按照图像处理部20的处理结果，向旋转机构25发送控制信号，自动调整减光玻璃24的方向。通过改变减光玻璃24的方向，能够使观察窗10e的透光率的不均与减光玻璃24的减光率（透光率）的不均相抵，能够缩小摄影图像的X轴方向的亮度不均。

图6（a）～图6（c）是说明摄影图像的亮度不均的校正方法的示意图。

如图6（a）所示，开始使用新的腔室10时、在刚清洁后的观察窗10e的玻璃面未附着SiO，无透光率的不均。因此，不会有因观察窗10e而使摄影图像6发生亮度不均。此时，由于摄影图像6的亮度不均的原因是减光玻璃24的透光率的不均，因此从摄影图像6排除减光玻璃24的透光率的不均的影响。通常，减光玻璃24的方向被设定为使透光率变化最大的一方向（参考箭头）与摄影图像的纵轴平行。

减光玻璃24的方向能够通过如下设定：使减光玻璃24旋转一圈的同时确认摄影图像6的X轴方向的亮度分布，找出摄影图像6的亮度不均成为最小的减光玻璃24的方向。即，试着改变减光玻璃24的优选方向，从而在得到最佳结果时设定。由此，能够排除减光玻璃24的透光率的不均的影响。减光玻璃24的减光率的不均的方向设定为Y轴方向的情况下，由于摄影图像6的X轴方向的亮度不均不会发生，因此能够缩小测量直径的误差。

如图6（b）所示，若多次进行单晶的提拉工序而使对观察窗10e的玻璃面的SiO的附着量增加，则观察窗10e的玻璃面的透光率会缓缓降低，且透光率的面内分布发生不均。观察窗10e中的右向的箭头显示透光率降低的方向，显示透光率从左向右变小的情况。在观察窗10e的玻璃面发生这种透光率的不均，由此在摄影图像的X轴方向也会发生亮度不均。

为了降低起因于观察窗10e的摄影图像6的亮度不均，如图6（c）所示，调整减光玻璃24的方向。在该例中，通过使减光玻璃24逆时针旋转90度，使观察窗10e的透光率的不均与减光玻璃24的透光率的不均相抵消，而示出摄影图像6的亮度分布呈均匀的状态。如上所述，关于减光玻璃24的方向的调整方法，可以找出使减光玻璃24旋转一圈时的摄影图像6的X方向的亮度不均的最小值，或是在知道应旋转多少次减光玻璃24即可的情况下，也可以使减光玻璃24仅旋转规定的角度。

在通过上述校正而完成将原本异常的情况校正为正常的情况下、或是摄影图像6的亮度分布已经是正常的情况下，从该摄影图像求出单晶的直径（工序S5）。此时，从在单晶2与熔液3的交界部产生的融合环计算出固液界面中的单晶2的中心位置，使用该中心位置的座标与融合环上的任意点（与测定线的交点）的座标，能够计算出固液界面中的单晶2的直径。另外，能够从摄影图像中的单晶2的中心位置计算出熔液的液面水平。

如以上说明，本实施方式的硅单晶的制造方法，从腔室的观察窗10e拍摄融合环，在对比与单晶2的提拉轴的延长线5一致的摄影图像6的Y轴更靠左侧的区域内的最大亮度与右侧的区域内的最大亮度的进行比较时的亮度差为阈值以上的情况下，则判断为亮度分布的异常，因此能够以少量的演算量轻松地检测出由于观察窗10e的玻璃面的朦胧造成的亮度不均。又，在本实施方式中，利用减光玻璃24的减光率的面内分布的不均，在摄影图像6的亮度分布为异常的情况下，调整减光玻璃24的方向，以使所述亮度差小于阈值，因此能够校正摄影图像6的亮度不均，能够提高单晶2的直径的测量精度。

以上，已对本发明的优选实施方式进行说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更，所述变更当然也包含于本发明的范围内。

例如，在上述实施方式中，根据对比单晶2的提拉轴的延长线5更靠左侧的区域6L的最大亮度的一个像素与比延长线5更靠右侧的区域6R的最大亮度的一个像素进行比较的结果，判断亮度分布的异常，但本发明并不限定于这种方法，只要根据对比提拉轴的延长线5更靠左侧的区域6L的至少一个像素与比延长线5更靠右侧的区域6R的至少一个像素进行比较的结果，判断摄影图像6的亮度分布的异常的有无即可。

又，在上述实施方式中，使减光玻璃旋转来调整摄影图像的亮度分布，以使亮度差小于阈值，例如也可使减光玻璃向一方向滑动而调整亮度分布。

并且在上述实施方式中，列举出制造硅单晶的情况，但本发明也可适用于制造除硅以外的单晶。

附图标记说明

1-单晶制造装置，2-硅单晶，3-硅熔液，4-融合环，4L-融合环的靠近观察者左侧的一部分，4R-融合环的靠近观察者右侧的一部分，5-提拉轴的延长线，6-摄影图像，6L-摄影图像的左侧的区域，6R-摄影图像的右侧的区域，10’-腔室，10a-主腔室，10b-副腔室，10c-气体吸气口，10d-气体排气口，10e-观察窗，11-隔热材，12-石英坩埚，13-基座，14-轴，15-加热器，16-热屏蔽体，16a-开口部，17-金属线，18-金属线卷取机构，19-CCD相机，19z-CCD相机的光学轴，20-图像处理部，21-控制部，22-轴驱动机构，24-减光玻璃，25-旋转机构，C₀-单晶的中心位置，D₁、D₁’-融合环与测定线的交点，D₂、D₂’-融合环与测定线的交点，L₁、L₂-测定线，Ｏ-摄影图像的原点，R-固液界面中的单晶的直径，ΔG-间隙宽度。

Claims (10)

1.一种单晶的制造方法，其特征在于，

在基于切克劳斯基法的单晶的提拉工序中，用相机拍摄所述单晶与熔液的交界部处产生的融合环的图像,

根据对比所述单晶的提拉轴的延长线更靠左侧的区域的至少一个像素的亮度与比所述延长线更靠右侧的区域的至少一个像素的亮度进行比较的结果，判断摄影图像的亮度分布的异常的有无。

2.根据权利要求1所述的单晶的制造方法，其中，

在所述左侧的区域内的第1最大亮度与所述右侧的区域内的第2最大亮度的亮度差为阈值以上的情况下，判断为所述摄影图像的亮度分布为异常。

3.根据权利要求2所述的单晶的制造方法，其中，

所述相机通过减光率在面内不同的减光玻璃拍摄所述交界部的图像，

在所述摄影图像的亮度分布为异常的情况下，通过所述减光玻璃调整所述摄影图像的亮度分布，以使所述亮度差小于阈值。

4.根据权利要求3所述的单晶的制造方法，其中，

所述减光玻璃具有减光率向一方向变化的面内分布，

在所述摄影图像的亮度分布为异常的情况下，使所述减光玻璃以所述相机的光学轴为中心旋转而调整所述摄影图像的亮度分布，以使所述亮度差小于阈值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的单晶的制造方法，其中，

在所述摄影图像的亮度分布为正常的情况下，根据该摄影图像求出固液界面中的单晶的直径。

6.根据权利要求5所述的单晶的制造方法，其中，

根据通过将所述摄影图像进行二值化处理而求得的在所述交界部产生的融合环的边缘图案，求出所述固液界面中的所述单晶的直径。

7.一种单晶制造装置，其特征在于，其具备：

腔室，设有观察窗；

坩埚，在所述腔室内支撑熔液；

提拉轴，从所述熔液提拉单晶；

相机，拍摄通过所述观察窗观察到的所述单晶与所述熔液的交界部处产生的融合环的图像；以及

图像处理部，处理所述相机的摄影图像，

所述图像处理部根据对比所述单晶的提拉轴的延长线更靠左侧的区域的至少一个像素的亮度与比所述延长线更靠右侧的区域的至少一个像素的亮度进行比较的结果，判断摄影图像的亮度分布的异常的有无，

所述图像处理部在所述左侧的区域内的第1最大亮度与所述右侧的区域内的第2最大亮度之差为阈值以上的情况下，判断为所述摄影图像的亮度分布为异常，

所述单晶制造装置还具备减光玻璃，其设于所述观察窗的外侧，且其减光率在面内不同，

在所述摄影图像的亮度分布为异常的情况下，通过所述减光玻璃调整所述摄影图像的亮度分布，以使所述第1最大亮度与所述第2最大亮度之差小于阈值。

8.根据权利要求7所述的单晶制造装置，其中，

所述单晶制造装置具有使所述减光玻璃旋转的旋转机构，使所述减光玻璃以所述相机的光学轴为中心旋转而调整所述摄影图像的亮度分布。

9.根据权利要求7或8所述的单晶制造装置，其中，

所述图像处理部在所述摄影图像的亮度分布为正常的情况下，根据该摄影图像求出固液界面中的单晶的直径。

10.根据权利要求9所述的单晶制造装置，其中，

所述图像处理部根据通过将所述摄影图像进行二值化处理而求得的在所述交界部产生的融合环的边缘图案，求出在所述固液界面中的所述单晶的直径。

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