CN111043992A

CN111043992A - 石英坩埚内周面的评价方法和石英坩埚内周面的评价装置

Info

Publication number: CN111043992A
Application number: CN201910977442.4A
Authority: CN
Inventors: 清水泰顺; 高梨启一; 内田俊彦
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: US20200118286A1; TWI704110B; JP2020063160A; JP6935790B2; CN111043992B; TW202026256A; US11361462B2

Abstract

本发明涉及石英坩埚内周面的评价方法和石英坩埚内周面的评价装置。提供能够简便且短时间地对石英坩埚内周面进行评价的石英坩埚内周面的评价方法。根据本发明的石英坩埚内周面的评价方法包括：第1工序，进行石英坩埚的所述内周面的拍摄来取得所述内周面的图像，所述石英坩埚进行了硅单晶锭的提拉；第2工序，对所述图像施行图像处理来得到划定方石英与玻璃的边界后的边缘图像；第3工序，提取所述边缘图像中的所述边界所包围的闭区域；第4工序，针对所述提取出的所述闭区域中的所述边界的坐标信息进行基于所述方石英的轮形形状的运算来求取运算值；第5工序，基于所述运算值来判定所述边界所包围的闭区域是所述方石英和所述玻璃哪一个；以及第6工序，合成将判定为所述方石英的闭区域重合后的整体图像。

Description

石英坩埚内周面的评价方法和石英坩埚内周面的评价装置

技术领域

本发明涉及石英坩埚内周面的评价方法和石英坩埚内周面的评价装置。

背景技术

将由硅单晶培养装置培养出的硅单晶锭切片得薄并经过平面研削（研磨（lapping））工序、蚀刻工序和镜面研磨（抛光（polishing））工序等来制造用作半导体器件的基板的硅晶圆。作为硅单晶锭的培养方法之一，已知有提拉（CZ；Czochralski）法。在CZ法中，在石英坩埚中贮存硅熔液。然后，使籽晶与该坩埚内的硅熔液接触，一边慢慢地旋转一边提拉，由此，培养硅单晶锭。

然而，在硅单晶锭的晶体提拉中，熔解的硅熔液与石英接触，由此，在石英坩埚内周面生成晶体化层（称为“方石英”）。在图1的照片中示出晶体提拉后的在石英坩埚内周面生成的方石英的一个例子。方石英与透明玻璃（石英）的边界称为棕环，在图1中确认了茶色的圆环和圆弧连结后的形状。

在晶体提拉中，当将在石英坩埚内周面生成的方石英一部分剥离而向硅熔液导入时，到达培养中的硅单晶锭的固液界面，认为引起有位错化。因此，尝试了难以在内周面生成方石英的石英坩埚和提法手法或与其相反地特意在内周面的整个区域生成方石英的石英坩埚和拉起手法的开发。

例如在专利文献1中公开了使石英坩埚的内周面的表层部包括2ppm以上的氧化钙且使用了OH含有量为100ppm以上的合成石英玻璃的石英坩埚。在专利文献1中，在提拉升温时在石英坩埚的内周面整个区域形成方石英而想要防止在硅熔液中混入方石英。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-292213号公报。

发明要解决的课题

虽然在专利文献1中提及了在石英坩埚的内周面生成方石英，但是，未公开具体地评价方石英的生成状况等的手法。在现有技术中，为了定量评价方石英的生成状况，作业员对石英坩埚的内周面进行利用手作业的素描，基于得到的略图来定量地评价了方石英的生成面积率等。

在现有技术中，由于进行基于略图的方石英的评价，所以认为实际上生成的方石英的生成状况和略图中的方石英的生成状况的误差较大，也必然产生每个作业员的评价偏差。此外，由于是手作业，所以在略图的制作作业中需要长时间（对石英坩埚进行10分割而每1个约90分钟），因此，现实中，素描对象限于石英坩埚的一部分。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够简便且短时间地对石英坩埚内周面进行评价的评价方法及用于在其中使用的石英坩埚内周面的评价装置。

用于解决课题的方案

本发明人们为了解决上述课题而进行了专心讨论。然后，发现了：针对进行了硅单晶锭的提拉的石英坩埚的内周面的拍摄图像进行基于方石英的轮形形状的运算处理，由此，能够判定是方石英还是玻璃。本发明是基于上述见解而完成的，其主旨结构如以下那样。

（1）一种石英坩埚内周面的评价方法，其特征在于，包括：

第1工序，进行石英坩埚的所述内周面的拍摄来取得所述内周面的拍摄图像，所述石英坩埚进行了硅单晶锭的提拉；

第2工序，对所述拍摄图像施行图像处理来得到提取方石英与玻璃的边界后的边缘图像；

第3工序，提取所述边缘图像中的所述边界所包围的闭区域；

第4工序，针对所述提取出的所述闭区域中的所述边界的坐标信息进行基于所述方石英的轮形形状的运算来求取运算值；

第5工序，基于所述运算值来判定所述边界所包围的闭区域是所述方石英和所述玻璃哪一个；以及

第6工序，合成将判定为所述方石英的闭区域重合后的整体图像。

（2）根据前述（1）所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第4工序中，计算根据所述边界的坐标信息而求取的微分值的直线近似式。

（3）根据前述（2）所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第5工序中，基于所述直线近似式的斜率的值来进行所述判定。

（4）根据前述（1）所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第4工序中，根据所述边界的坐标信息计算近似于与所述边界内接的圆的近似圆。

（5）根据前述（4）所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第5工序中，基于所述近似圆的中心坐标和所述闭区域的位置关系来进行所述判定。

（6）根据前述（1）~（5）的任一个所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第5工序中，求取使用由所述第4工序得到的运算值和在求取该运算值时用的数据数来进行加权后的判定值，基于该判定值进行判定。

（7）根据前述（1）~（6）的任一项所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，还包括基于由所述第6工序得到的所述整体图像来定量评价在所述内周面形成的所述方石英的、第7工序。

（8）一种石英坩埚内周面的评价装置，其特征在于，具有：

在石英坩埚的内侧以能在该坩埚中心轴上进退且能以该中心轴为轴转动的方式设置的摄像机；以及

对由所述摄像机拍摄出的所述石英坩埚的内周面的拍摄图像进行处理的运算器，

在由所述运算器进行的处理中，

（i）对所述拍摄图像施行图像处理来得到提取方石英与玻璃的边界后的边缘图像；

（ii）提取所述边缘图像中的所述边界所包围的闭区域，针对该闭区域中的所述边界的坐标信息进行基于所述方石英的轮形形状的运算来求取运算值；

（iii）基于所述运算值来判定所述边界所包围的闭区域是所述方石英和所述玻璃哪一个；

（iv）合成将判定为所述方石英的闭区域重合后的整体图像。

发明效果

根据本发明，能够提供能够简便且短时间地对石英坩埚内周面进行评价的评价方法及用于在其中使用的石英坩埚内周面的评价装置。

附图说明

图1是示出在石英坩埚（quartz crucible）的内周面形成的方石英（cristobalite）的一个例子的照片。

图2是用于对根据本发明的石英坩埚内周面的评价方法的一个实施方式进行说明的流程图。

图3是能够在根据本发明的石英坩埚内周面的评价方法中应用的评价装置的示意图。

图4是示出由根据本发明的评价方法的第1工序取得的拍摄图像的一个例子的照片。

图5是示出根据本发明的评价方法的第2工序的一个方式的流程图。

图6A是示出在根据本发明的评价方法的第1工序中取得的拍摄图像的一部分的具体例。

图6B是对图6A在根据本发明的评价方法的第2工序中二值化图像处理后的二值化图像。

图6C是针对图6B而在根据本发明的评价方法的第2工序中取得的边缘图像。

图7是示出根据本发明的评价方法的第3工序~第5工序的一个方式的流程图。

图8A是在图6C所示的边缘图像中标注提取对象区域a~c后的图像。

图8B是在图8A中的区域a中提取出的闭区域。

图8C是在图8A中的区域b中提取出的闭区域。

图9A是用于对根据本发明的评价方法的第4工序中的运算处理的一个具体例进行说明的概念图。

图9B是接着图9A的、对运算处理的一个具体例进行说明的概念图。

图9C是接着图9B的、对运算处理的一个具体例进行说明的概念图。

图10A是对在根据本发明的评价方法的第4工序中从在图8A中的区域c中提取出的闭区域求取运算值的手法的一个具体例进行说明的图。

图10B是对在根据本发明的评价方法的第4工序中从在图8A中的区域b中提取出的闭区域求取运算值的手法的一个具体例进行说明的图。

图11A是对在根据本发明的评价方法的第4工序中从在图8A中的区域c中提取出的闭区域求取运算值的手法的另一具体例进行说明的图。

图11B是对在根据本发明的评价方法的第4工序中从在图8A中的区域b中提取出的闭区域求取运算值的手法的另一具体例进行说明的图。

图12是将根据图8A的边缘图像判定为方石英的闭区域重合而取得的合成图像。

图13A是实施例中的、石英坩埚的内周面的拍摄图像的一部分。

图13B是利用现有技术从图13A取得略图（sketch drawing）并对其二值化后的图像。

图13C是利用本发明技术从图13A求取的合成图像。

图13D是取得图13B与图13C的差分（AND处理）后的图像。

具体实施方式

以下，参照附图并详细地说明本发明的一个实施方式。再有，在图3中，为了便于说明，夸张地示出了各结构的纵横比，与实际的纵横比不同。

（1. 石英坩埚内周面的评价方法）

参照图2的流程图。根据本发明的一个实施方式的石英坩埚内周面的评价方法包括：第1工序（S10），进行石英坩埚的前述内周面的拍摄来取得前述内周面的拍摄图像，所述石英坩埚进行了硅单晶锭的提拉；第2工序（S20），对前述拍摄图像施行图像处理来得到提取方石英与玻璃的边界后的边缘图像；第3工序（S30），提取前述边缘图像中的前述边界所包围的闭区域；第4工序（S40），针对前述提取出的前述闭区域中的前述边界的坐标信息进行基于前述方石英的轮形形状的运算来求取运算值；第5工序（S50），基于前述运算值来判定前述边界所包围的闭区域是前述方石英和前述玻璃哪一个；以及第6工序（S60），合成将判定为前述方石英的闭区域重合后的整体图像。以下，依次说明各工序的细节。

＜第1工序＞

在第1工序（S10）中，进行石英坩埚的内周面的拍摄来取得该内周面的拍摄图像，所述石英坩埚进行了硅单晶锭的提拉。参照图3的示意图来说明本工序中的图像取得手法的一个例子。

图3所示的石英坩埚内周面的评价装置100具有摄像机10。也可以在摄像机10的两侧设置照明11，通过这样做，从而能够可靠地防止反射光的映入。此外，在图3中，摄像机10由十字臂31和手柄（handle）32支承，因此，在石英坩埚80的内侧以能在该坩埚80的中心轴上进退且能以该中心轴为轴转动的方式设置摄像机10。在图3中，摄像机10经由摄像机链接电缆21与由解析用的计算机等构成的运算器20连接。再有，虽然未图示，但是，也可以在石英坩埚80的底部残留残余晶体来作为残渣。

只要使用这样的评价装置100的摄像机10来取得对石英坩埚80的内周面上的规定的摄像范围80A进行拍摄的拍摄图像即可。使摄像机10在坩埚80的中心轴上转动并依次取得拍摄图像，由此，也能够取得石英坩埚80的内周面的整个区域的拍摄图像。在图4中，作为代表例示出使摄像机10各36°地转动并依次拍摄而取得的10个拍摄图像之中的1个。再有，图4是为了将本说明书所登载的图像鲜明化而进行着色处理后的图。在以下的第2工序以后的具体例的图像是对该着色后的拍摄图像进行以下的图像处理后的图像。但是，即使不进行这样的着色也不妨碍进行第2工序以后的图像处理。

＜第2工序＞

在第2工序（S20）中，对在第1工序（S10）中取得的拍摄图像施行图像处理，得到提取方石英与玻璃的边界后的边缘图像。如之前在图1中示出石英坩埚的内周面的一个例子那样，在进行了硅单晶锭的提拉后的石英坩埚的内周面生成方石英。方石英是透明的，未结晶化的玻璃也是透明的。虽然由于两者均是透明的所以在拍摄图像中不会感觉到两者的区别，但是能够在方石英与玻璃的边界观察到棕环（brown ring）。因此，在本工序中将棕环看作方石英和玻璃的边界，以得到提取棕环后的边缘图像的方式进行图像处理。作为具体的图像处理，只要进行包括二值化处理等的通常的滤波处理即可，参照图5、图6且掺杂具体例并在以下进行说明。

＜＜第2工序的一个方式＞＞

图5示出第2工序（S20）的一个方式的流程图。首先，在第1工序中得到的拍摄图像（以下，称为原图像）是彩色图像，因此，对其进行单色变换处理（S21），取得多灰度单色图像。接着，对单色图像依次进行中值（Median）滤波处理（S22）、平滑（Smoothing）处理（S23）、索贝尔（Sobel）滤波处理（S24）。对经过索贝尔（Sobel）滤波处理（S24）后的单色图像进行二值化处理（S25），取得二值化图像。对该二值化图像进一步进行中值（Median）滤波处理（S26），进行微粒像素除去处理（S27）。再有，微粒像素除去处理（S27）是指对连结的像素信息的面积设置规定的阈值面积而将该阈值面积的范围内的连结的像素信息看作对方石英的判定没有影响的微小的像素信息来反转二值化后的像素信息。

＜＜第2工序的一个具体例＞＞

参照图6A~图6C，示出依照图5的流程图取得的边缘图像的具体例。图6A是在第1工序中得到的拍摄图像的一部分，将其作为原图像。

对图6A的原图像进行单色变换处理（S21），取得256灰度的单色图像，依次进行了20次中值（Median）滤波处理（S22）、3次平滑（Smoothing）处理（S23）、1次索贝尔（Sobel）滤波处理（S24）。然后，针对滤波处理后的256灰度单色图像设定阈值灰度5（使0为黑并且使255为白），进行使超过阈值的像素为黑色像素并且使不足阈值的像素为白色像素的二值化处理（S25），取得了二值化图像。在图6B中示出二值化图像。

进而，对该二值化图像在本具体例中进行30次中值（Median）滤波处理（S26），最后进行将阈值面积设定为450像素（pixel）后的微粒像素除去处理（S27），由此，取得了图6C所示的边缘图像。

再有，关于为了取得图6C所示的边缘图像而进行的上述各处理（S21~S27）中的滤波处理次数、阈值设定（灰度和面积的阈值）、单色图像的灰度数等，例示了一个例子。只要以棕环形状变得明确的方式适当设定这些即可。在图5所示的流程图中，也还是只不过示出滤波处理的一个例子，也可以适当进行噪声除去用的公知的滤波处理，也可以调换滤波处理的顺序。此外，图6B、图6C是在二值化处理时将源自棕环的边界处理为白色像素后的图。当然理解到：如果将源自棕环的边界处理为黑色像素，则边界内部的闭区域相反地为白色像素。为了便于说明，在以下以第2工序的具体例所示的像素处理为基准来进行说明。

＜第3工序~第5工序＞

在第2工序（S20）之后，依次进行：提取边缘图像中的边界所包围的闭区域的第3工序（S30）、针对提取出的闭区域中的边界的坐标信息进行基于方石英的轮形形状的运算来求取运算值的第4工序（S40）、以及基于运算值来判定边界所包围的闭区域是方石英和玻璃哪一个的第5工序（S50）。通过进行从第3工序到第5工序的各工序来判别边缘图像中的边界所包围的区域是方石英和玻璃哪一个。

参照图7所示的示出从第3工序到第5工序的一个方式的流程图并掺杂具体例来说明各工序。如图7所示那样，首先，提取源自棕环的边界所包围的闭区域（S30）。接着，作为第4工序（S40），提取边界坐标（x, y）（S41），提取边界坐标的微分值（x, dy）（S42），根据该微分值取得直线近似式（dy=ax+b；a为斜率，b为dy坐标的截距）（S43），进而，从该直线近似式提取近似系数（a、n、R；a为上述斜率，n为导出直线近似式时的数据数，R为相关系数）（S44）。然后，作为第5工序（S50），计算判定系数j（S51），依照判定条件来判定在第3工序中提取出的闭区域是源自方石英还是源自玻璃（S52）。在以下依次说明各处理。

首先，在第3工序中提取边缘图像中的边界所包围的闭区域（S30）。图8A是在前述的图6C中标注具体的提取对象区域a~c后的图像，参照图8A~图8C来说明第3工序。再有，为了便于说明，使图8A~图8C的浓淡从图6C起发生变化，但是，保持二值化图像的状态进行图像处理。图8A的提取对象区域a被示出源自棕环的边界（白色像素）的像素信息包围，将该边界的内部的黑色像素全部处理为一块。在图8B的例子中，将边界内部的黑色像素反转而白色像素化。以包括源自边界的白色像素和进行反转而白色像素化后的白色像素的方式作为通过接下来的第4工序求取运算值的对象的闭区域。参照图8A的区域b也说明另一具体例。图8A的区域b被示出源自棕环的边界（白色像素）的像素信息包围，将该边界的内部的黑色像素全部处理为一块，将边界内部的黑色像素反转而白色像素化，提取了图8C所示的闭区域。对各边界内的像素信息进行这样的反转处理等，提取全部闭区域。再有，在此，关于相当于边缘图像的断开处的四边，也处理为相当于源自棕环的边界（白色像素）。

接着，参照图7的流程图所示的处理S41~S44和图9A~图9C来说明第4工序S40的一个具体例。图9A~图9C示出根据提取出的闭区域的边界的坐标信息求取微分值（数值微分值）来计算该微分值的直线近似式的概念图。再有，图9A中的影线部分和边界线相当于已述的具体例的提取图像中的白色像素。

作为边界坐标的提取处理（S41），在从黑色像素较多之处开始扫描的情况下扫描到白色像素为最大之处，相反地在从白色像素较多之处开始扫描的情况下扫描到黑色像素为最大之处。如参照图9A、图9B的具体例那样，对提取出的闭区域（白色像素部分）进行从x轴（相当于黑色像素）起进行+y方向扫描来求取边界的坐标信息（x, y）的、提取处理（S41）。接着，如参照图9B、图9C那样，针对得到的边界的坐标信息（x, y）提取微分值dy。微分值dy依照下述式［1］。再有，式［1］中的k为微分间隔，设想计算后述直线近似式的情况而从1~10左右的整数适当选择。

【数式1】

。

根据图9B所示的边界的坐标信息（x, y）得到微分坐标（x, dy）。求取该微分坐标系中的直线近似式（dy=ax+b；a为斜率，b为dy坐标的截距）（S43、参照图9C）。在求取直线近似式时只要进行最小2乘法等公知的计算即可。再有，在图9C所示的微分坐标系中存在dy的不连续点。因此，图示了对各个进行各自的直线近似后的式子（dy=a₁x+b₁、dy=a₂x+b₂；a₁、a₂分别为直线近似式的斜率，b₁、b₂为各个直线近似式的截距）。只要在dy的值设置阈值来判断是连续还是不连续即可。

在图7的流程图所示的一个具体例中，从得到的直线近似式分别提取近似系数（a、n、R；a为直线近似式的斜率，n为导出直线近似式时的数据数，R为相关系数），并采用为运算值（S44）。

在图7的流程图所示的一个具体例中，接下来计算判定系数j（作为一个例子，j=a₁×n₁×R₁ ²+a₂×n₂×R₂ ²）（S51）。然后，针对判定系数j确定判定条件，依照该条件来判定在第3工序中提取出的闭区域是源自方石英还是源自玻璃（S52）。说明能够进行这样的判定的理由。

在石英坩埚的内周面生成的棕环（方石英的轮廓）的形状伴随着方石英的生长而为接近圆形的形状或圆的一部分连结后的轮形形状。因此，棕环的轮形形状的内部区域相当于方石英。因此，在图9A、图9B所示的xy坐标系中，如果边界坐标的轨跡为相对于x轴向下凸的曲线，则能够判断为闭区域的边界内为源自方石英的像素信息并且闭区域的边界外为源自玻璃的像素信息。因此，采用判定系数j，以使能够根据在第4工序中求取的运算值来判定边界坐标的轨跡是向下凸的曲线或者向上凸的曲线。原理上，仅通过上述直线近似式的斜率（即，边界坐标的2阶微分值）的正负，也能够判定是源自方石英还是源自玻璃。但是，如本例那样，方石英存在呈轮形形状连结后的形状的情况，在该情况下，得到多个直线近似式。在这样的情况下，使用用斜率a、数据数n、相关系数R进行加权后的判定系数j更能够更高精度地进行判定。

此外，当针对其他的3个方向（在本例的情况下为+x方向扫描、-x方向扫描、-y方向扫描）也求取这样的直线近似式时，求取了基于方石英的轮形形状的更适当的运算值，因此，是优选的。关于扫描方向，可以仅为一个方向，也可以组合它们。为了最高精度地进行判定，优选进行4个方向扫描来对判定系数进行加权。具体而言，将源自+x方向扫描的判定系数记载为j₁，将源自-x方向扫描的判定系数记载为j₂，将源自+y方向扫描的判定系数记载为j₃，将源自-y方向扫描的判定系数记载为j₄，优选使用判定系数J=j₁+j₂+j₃+j₄来进行判定。在后述的实施例中，使用了该判定系数J。

再有，在之前的第3工序（S30）中进行像素的反转处理等来提取闭区域。因此，在第4工序（S40）中求取运算值时，无论在+x方向扫描、-x方向扫描、+y方向扫描和-y方向扫描哪一个的情况下，作为运算对象的结果而判断的方石英和玻璃的判断结果都是相同的。

＜＜利用第4工序的运算的一个具体例＞＞

参照图10A、图10B来依次说明利用第4工序（S40）的运算的具体例。在图10A左方示出在第3工序（S30）中提取出的闭区域（图8A的区域c）。是白色像素的区域为判定对象的闭区域。再有，为了便于说明，在图10A中以画影线的方式图示了非判定对象的黑色像素部分。后述图10B、图11A、图11B也是同样的。

参照图10A。沿-x方向进行扫描而取得了边界的坐标信息（图10A中央）。使微分间隔为4像素来计算了dx的微分坐标系（dx、y）（图10A右方）。在该情况下，dx=（x_i+4-x_i）/4。求取该微分坐标系的直线近似式并在图10A右方进行了图示。再有，如果在微分坐标系（dx、y）中为dx的阈值范围外（dx＜-1.5、dx＞1.5）则看作不连续范围而设定了连续范围。再有，在图10A的例子的情况下，从（dx, y）求取的直线近似式的斜率为负，因此，判定对象的闭区域（白色像素部分）能够判定为源自方石英。

在图10B左方示出在第3工序（S30）中提取出的闭区域（图8A的区域b）。是白色像素的区域为判定对象的闭区域。沿-x方向进行扫描而取得了边界的坐标信息（图10B中央）。使微分间隔为4像素来计算了dx的微分坐标系（dx、y）（图10B右方）。根据该微分坐标形状得到直线近似式。再有，与图10A同样地，如果在微分坐标系（dx、y）中为dx的阈值范围外（dx＜-1.5、dx＞1.5）则看作不连续范围而设定了连续范围。此外，在图10B的例子中，当进行上述的加权来求取判定值j（=Σa×n×R²）时，对dx的斜率进行加权后的判定值j为正。因此，本例中的判定对象的闭区域（白色像素部分）能够判定为源自玻璃。再有，在计算中不使用不连续区域中的直线近似。

如参照图10A、图10B来具体地说明那样，能够进行对根据边界的坐标信息（x, y）求取的微分值的直线近似式进行计算的运算来求取利用第4工序的运算值（即，包括直线近似式的斜率a）。然后，在第5工序中，能够基于该直线近似式的斜率a的值来进行判定。

＜＜利用第4工序的另一运算具体例＞＞

代替参照了图10A、图10B的一个具体例，参照图11A、图11B依次说明利用第4工序（S40）的运算的另一具体例。在图11A左方示出为与图10A相同的闭区域且在第3工序（S30）中提取出的闭区域（图8A的区域c）。是白色像素的区域为判定对象的闭区域。沿-x方向进行扫描而取得了边界的坐标信息（图11A右方）。根据边界的坐标信息（x, y）计算近似于与边界内接的圆的近似圆，求取中心坐标（x_c, y_c），将其重合于坐标信息（x, y）来进行了图示（图11A右方）。如果近似圆的中心坐标（x_c, y_c）位于判定对象的闭区域（白色像素区域）内，则判定对象的闭区域（白色像素部分）能够判定为源自方石英。

在图11B左方示出为与图10B相同的闭区域且在第3工序（S30）中提取出的闭区域（图8A的区域b）。是白色像素的区域为判定对象的闭区域。沿-x方向进行扫描而取得了边界的坐标信息（图11B右方）。根据边界的坐标信息（x, y）计算近似于与边界内接的圆的近似圆，求取各个中心坐标（x_c1, y_c1）、（x_c2, y_c2）、（x_c3, y_c3），将它们重合于坐标信息（x, y）来进行了图示（图11B右方）。哪一个近似圆的中心坐标都不位于判定对象的闭区域（白色像素区域）内（位于黑色像素区域），因此，判定对象的闭区域（白色像素部分）能够判定为源自玻璃。如图11B的例子的情况那样，在得到多个近似圆的中心坐标的情况下，也可以基于中心坐标位于判定对象的闭区域的近似圆的个数的多少来进行判定。此外，也可以进行组合了近似圆的半径、数据数、相关系数等的加权来求取判定系数。

像这样，通过根据边界的坐标信息计算近似于与边界内接的圆的近似圆，也能够进行第4工序（S40）。在该情况下，在第5工序（S50）中，能够基于近似圆的中心坐标和闭区域的位置关系来进行判定。

再有，参照图10A、图10B和图11A、图11B来进行了说明的运算处理只不过是具体例，只要是基于源自方石英的形状的处理，则是任意的。针对而后得到的运算值，求取使用由第4工序（S40）得到的运算值和在求取该运算值时用的数据数来进行加权后的判定值，优选基于该判定值来进行利用第5工序（S50）的判定。

此外，关于提取闭区域时的阈值或进行运算处理时的阈值等，只要适当设定即可。

＜第6工序＞

在第6工序（S60）中，合成将到第5工序（S50）为止判定为方石英的闭区域重合后的整体图像。只要通过OR处理重合判定为方石英的闭区域即可。在图12中示出其一个例子。再有，由于图8A中的区域b（即图8C的白色像素区域）被判定为玻璃而不是方石英，所以在OR处理中排除。在第3工序中将闭区域内白色像素化，因此，整体图像中的白色像素区域能够称为源自方石英的像素。

如果使用根据本发明的评价方法，则能够简便且短时间（几分钟左右）地评价源自方石英的二值化图像的整体图像。此外，由于不是由作业员进行的略图制作，所以不会产生每个作业员的偏差，能够使图像的取得对象为石英坩埚的内周面整个区域。进而，如在实施例中后述那样，如果使用根据本发明的评价方法和现有技术中的由作业员得到的略图进行对比，则本发明方法的误差率充分低。

＜第7工序＞

此外，根据本发明的评价方法也优选还包括基于由第6工序（S60）得到的整体图像来定量评价在石英坩埚的内周面形成的方石英的、第7工序。除了实际上生成的方石英相对于整体的内周面的面积的面积率或方石英的大小、连结数、每单位面积的密度、分布指标等之外，还能够适当使用整体图像和提取出的各闭区域来计算基于它们的统计指标（平均值、偏差、变化率等）。

此外，还能够使用这样定量评价的特征量来对石英坩埚的制造条件或硅单晶的提拉条件进行反馈。例如，能够调查方石英相对于石英坩埚的内周面整体的面积的面积率与石英坩埚的制造条件的定量的关系，以方石英的面积率变小的方式变更石英坩埚的制造条件。

（2. 石英坩埚内周面的评价装置）

参照图3。根据本发明的石英坩埚内周面的评价装置100具有在石英坩埚80的内侧以能在该坩埚中心轴上进退且能以该中心轴为轴转动的方式设置的摄像机10、以及对由摄像机10拍摄出的石英坩埚的内周面的拍摄图像进行处理的运算器20。然后，由运算器20进行的处理是以下的处理：（i）对前述拍摄图像施行图像处理来得到提取方石英与玻璃的边界后的边缘图像；（ii）提取前述边缘图像中的前述边界所包围的闭区域，针对该闭区域中的前述边界的坐标信息进行基于前述方石英的轮形形状的运算来求取运算值；（iii）基于前述运算值来判定前述边界所包围的闭区域是前述方石英和前述玻璃哪一个；（iv）合成将判定为前述方石英的闭区域重合后的整体图像。由运算器20进行的上述（i）~（iv）的各处理的细节如在评价方法的实施方式中叙述那样，省略重复的说明。运算器20优选进行优选应用于评价方法的实施方式的方式。再有，摄像机10能够使用使用了固体摄像元件的数字摄像机等，运算器20能够使用通用计算机等电子计算机。此外，作为以能在坩埚中心轴上进退且能以该中心轴为轴转动摄像机10的方式设置的机构，除了图3所图示的十字臂31之外，还可以代替其而使用在多关节机械臂的顶端安装摄像器的机构。

（3. 具体的方式）

以下，说明石英坩埚的具体的方式，但是，本发明的应用对象丝毫不会限制于该具体的方式。

通常，使用内侧的石英坩埚和外侧的石墨坩埚的二重构造的坩埚来进行利用CZ法的硅单晶锭的培养。也可以在作为本发明的应用对象的石英坩埚的外周面设置石墨坩埚等由石英以外的材料构成的坩埚。

此外，石英坩埚的直径比拉伸的硅单晶锭的直径大，具体而言较多地使用22英寸（约550mm）以上的石英坩埚。

【实施例】

＜图像取得＞

使用图3所示意性地示出的评价装置100的摄像机10来取得了石英坩埚的内周面整个区域的拍摄图像。作为代表例，在图13A中示出拍摄图像的一部分。

＜以往例＞

如以往进行那样，作业员针对包括图13A的拍摄图像的内周面整个区域制作了略图。在略图的制作中需要90分钟。在图13B中示出将与图13A的拍摄图像对应的部分的略图二值化后的图像。

＜本发明例＞

依照图2、图5、图7的流程图来合成了将判定为方石英的闭区域重合后的整体图像。在图13C中示出合成图像。再有，在图像处理时，使用了市售的产业用图像处理软件。

＜对比＞

为了确认图13B的图像与图13C的图像的差，取得了两者的差分（AND处理）。在图13D中示出结果。当以方石英的面积率为基准时，通过两者判定的方石英面积率的误差为几%左右，确认了本发明方法具有充分的精度。如果是本发明方法，在能够迅速且客观评价的方面与现有技术相比极其有利。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供能够简便且短时间地对石英坩埚内周面进行评价的评价方法和用于在其中使用的石英坩埚内周面的评价装置。

附图标记的说明

10 摄像机

11 照明

20 运算器

21 摄像机链接电缆

31 十字臂

32 手柄

80 石英坩埚

80A 摄像范围

100 评价装置。

Claims

1.一种石英坩埚内周面的评价方法，其特征在于，包括：

第3工序，提取所述边缘图像中的所述边界所包围的闭区域；

2.根据权利要求1所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第4工序中，计算根据所述边界的坐标信息而求取的微分值的直线近似式。

3.根据权利要求2所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第5工序中，基于所述直线近似式的斜率的值来进行所述判定。

4.根据权利要求1所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第4工序中，根据所述边界的坐标信息计算近似于与所述边界内接的圆的近似圆。

5.根据权利要求4所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第5工序中，基于所述近似圆的中心坐标和所述闭区域的位置关系来进行所述判定。

6.根据权利要求1~5的任一项所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，在所述第5工序中，求取使用由所述第4工序得到的运算值和在求取该运算值时用的数据数来进行加权后的判定值，基于该判定值进行判定。

7.根据权利要求1~5的任一项所述的石英坩埚内周面的评价方法，其中，还包括基于由所述第6工序得到的所述整体图像来定量评价在所述内周面形成的所述方石英的、第7工序。

8.一种石英坩埚内周面的评价装置，其特征在于，具有：

在由所述运算器进行的处理中，