JP2002527341A - シリコン結晶成長を制御するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チョクラルスキ単結晶成長装置において、溶融レベルおよび反射体の位置を求めるための方法およびシステムである。この結晶成長装置は、シリコン溶融物を収容する加熱された坩堝を有し、単結晶はこの溶融物から引き揚げられる。この結晶装置は、同様に、中央開口部を有し、坩堝内に配置された反射体を有し、結晶はこの中央開口部を介して引き揚げられる。カメラにより、反射体の一部、および溶融物の上側表面上に映る反射体の反射部の一部の画像が形成される。画像プロセッサは、画素値の関数として画像を処理し、この画像において、反射体のエッジおよび反射部のエッジを検出する。制御回路は、画像における検出されたエッジの相対的位置に基づいて、カメラから反射体までの距離、およびカメラから反射体の虚像までの距離を求める。制御回路は、求められた距離に基づいて、結晶成長装置の状態を示す少なくとも１つのパラメータを求め、求められたパラメータに応じて結晶成長装置を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景） 本発明は、一般に、シリコン結晶成長プロセスの制御に対する改良に関し、と
りわけ、チョクラルスキシリコン結晶成長プロセスにおいて、成長プロセスを制
御する際に用いられる溶融レベルを測定するための観察システムおよび観察方法
に関する。

【０００２】 半導体電子部品を製造するほとんどのプロセスにおいて、単体結晶、または単
結晶シリコンが原材料となる。チョクラルスキ法を用いた結晶引揚装置により、
大部分の単結晶シリコンが製造される。簡単に言えば、チョクラルスキ法は、高
純度の多結晶性シリコンの充填物を、特別に設計された炉内に配置された石英坩
堝の中で溶融することを含む。坩堝内のシリコンが溶融すると、結晶引揚メカニ
ズムが溶融シリコンと接触するように種結晶を降下させる。

【０００３】 結晶ネック部が形成された後、通常のプロセスにより、結晶が所望の直径を有
するまで引揚速度および／または溶融温度を下げることにより、成長する結晶の
直径を大きくする。降下する溶融レベルを補償しながら、引揚速度および溶融温
度を制御することにより、結晶の本体部がほぼ一定の直径を有するように（一般
に、円筒状となるように）、結晶の円筒状本体部を成長させる。成長プロセスの
最終段階近くにおいて、溶融シリコンが坩堝内からなくなる前に、終端円錐（en
d-corn）を形成するために、結晶の直径を徐徐に小さくする。通常、引揚速度お
よび坩堝に供給される熱量を増加させることにより、終端円錐は形成される。直
径が十分小さくなった場合、インゴットは溶融部と分離される。成長プロセス中
、坩堝は溶融物を一方方向に回転させ、結晶引揚メカニズムは、種結晶および結
晶ともに、引揚ケーブルまたは引揚シャフトを反対方向に回転させる。

【０００４】 チョクラルスキ法は、坩堝内の溶融シリコンのレベルの関数として部分的に制
御される。したがって、結晶の品質を確保するためには、結晶成長の異なる段階
において、正確に、かつ高い信頼性で溶融レベルを測定することが必要である。
共通の譲受人に譲渡された米国特許第５，６６５，１５９号、第５，６５３，７
９９号、および米国特許出願第０８／８９６，１７７号（許可された）の開示内
容はここに一体のものとして統合されるが、これらによれば、溶融レベルを含む
数多くの結晶成長パラメータに関して、正確で、信頼性の高い測定を行うことが
できる。これらの特許において、画像プロセッサが、結晶−溶融物の界面の画像
を処理して、溶融レベルを判断する。

【０００５】 米国特許第３，７４０，５６３号および第５，２８６，４６１号の開示内容は
、ここに一体のものとして統合されるが、これらの特許は、溶融レベルを測定す
る手段を開示している。米国特許第３，７４０，５６３号では、移動閉ループ電
子光学システムが溶融レベルを測定し、米国特許第５，２８６，４６１号では、
レーザビームの反射を検出することにより溶融レベルを測定する。

【０００６】 現在利用できるチョクラルスキ成長法は、広範な用途において有用な単結晶シ
リコンを成長させる上で満足できるものであるが、さらにいっそうの改良が求め
られる。例えば、高温域装置は、熱およびガスの流れを制御するために、坩堝内
に配置されることがしばしばある。制御するためには、高温域装置を基準とした
溶融レベルを測定し、異なる高温部品の互いに対する位置を測定することが、し
ばしば好ましい。

【０００７】 １つの既知の方法によれば、例えば、多数の支持部品の寸法および公差の「累
積」に基づいて反射体の位置が予想される。しかしながら、これらの部品のほと
んどは、熱膨張に影響を受けやすいため、満足できる製品品質に要求される精度
で、反射体の実際の位置を知ることができない。別の一般的な方法は、反射体か
らの長さが既知である石英ピンを吊るすことである。溶融物がピンに接触するま
で坩堝を動かすことにより、溶融物に対する反射体の位置を設定する。ただし、
これには、追加的な製造コストを要し、別のプロセス手順を導入し、さらに、引
揚装置の設定時および清掃時において、ピンに損傷を与えることなくピンを正確
に取り付け、利用するように、より多くの注意が必要となる。

【０００８】 米国特許第５，４３７，２４２号は、その開示内容がここに一体のものとして
統合されるが、反射体と溶融物上に映る反射体の反射（部）の間の距離を直接的
に計測することを開示している。この特許の方法は、残念ながら、反射体の位置
を与えることはできない。また、この方法によれば、例えば、三角形、四角形、
または円形の形状を有する機械的な基準マークを反射体に付す必要が生じる。こ
のマークにより、反射体とその反射部の遠くにあるエッジを観察しにくくなり、
追加的な製造コストが必要となる。反射体に機械的な基準マークを用いると、同
様に、引揚装置の設定時に、マークを正確に位置合わせする上で、より多くの注
意を必要とし、さらに反射体自体の熱およびガスの流れ特性に影響を与える。

【０００９】 これらの理由により、追加的な設定手続および処理ステップを行うことなく、
追加的な消耗部品を用いることなく、チョクラルスキ法において、溶融レベルお
よび高温域部品の測定および制御を行うための改良されたシステムおよび方法が
望まれている。

【００１０】 （発明の要約） 本発明は、制御および動作に関する改善された方法およびシステムを提供する
ことにより、上述の要請を満足させ、先行技術が有する問題点を克服するもので
ある。これは、高温域装置、および溶融物の上部表面上に映る高温域装置の反射
部の位置を検出するために、エッジ検出ルーチンを実行する観察システムにより
実現される。本発明によれば、好適にも、基準物および溶融物に対する高温域装
置の位置が求められ、さらに基準物に対する溶融レベルが求められる。加えて、
こうした方法は、効率的で安価に実施することができ、こうしたシステムは、安
価に実現でき、一般的に実現可能なものである。簡単に言えば、本発明の態様を
具現化する方法は、シリコン単結晶を成長させる装置とともに用いられる。この
結晶成長装置は、シリコン溶融物を収容する加熱された坩堝を有し、単結晶はこ
の溶融物から引き揚げられる。この結晶装置は、同様に、中央開口部を有し、坩
堝内に配置された反射体を有し、結晶はこの中央開口部を介して引き揚げられる
。この方法は、反射体の一部、および溶融物の上側表面上に映る反射体の反射部
の一部の画像をカメラを用いて形成することから始まる。また、この方法は、こ
の画像において、反射体のエッジおよび反射部のエッジを検出するために、画素
値の関数として画像を処理するステップを含む。この場合、反射部のエッジは、
反射体である虚像と対応する。さらに、この方法は、画像における検出されたエ
ッジの相対的位置に基づいて、カメラから反射体までの距離、およびカメラから
反射体の虚像までの距離を求めるステップとをさらに有する。結晶成長装置を制
御するために、求められた距離に基づいて、結晶成長装置の状態を示す少なくと
も１つのパラメータが求められる。

【００１１】 一般に、本発明の別の実施形態は、シリコン単結晶を成長させる装置とともに
用いられるシステムである。この結晶成長装置は、シリコン溶融物を収容する加
熱された坩堝を有し、単結晶はこの溶融物から引き揚げられる。この結晶装置は
、同様に、中央開口部を有し、坩堝内に配置された反射体を有し、結晶はこの中
央開口部を介して引き揚げられる。このシステムは、反射体の一部、および溶融
物の上側表面上に映る反射体の反射部の一部の画像を形成するためのカメラを有
する。画像プロセッサは、画像の画素値の関数として画像を処理し、この画像に
おいて、反射体のエッジおよび反射部のエッジを検出する。この場合、反射部の
エッジは、反射体である虚像と対応する。このシステムは、同様に、画像におけ
る検出されたエッジの相対的位置に基づいて、カメラから反射体までの距離、お
よびカメラから反射体の虚像までの距離を求める。制御回路は、求められた距離
に基づいて、結晶成長装置の状態を示す少なくとも１つのパラメータを求め、求
められたパラメータに応じて結晶成長装置を制御する。

【００１２】 択一的には、本発明は、多様なその他の方法およびシステムを有していてもよ
い。その他の目的および特徴が部分的に明らかとなり、以下で部分的に説明され
る。

【００１３】 （好適な実施形態の詳細な説明） ここで図１を参照すると、チョクラルスキ結晶成長装置１３を用いるためのシ
ステム１１が図示されている。本発明によれば、システム１１は、結晶成長プロ
セスを制御するための数多くのパラメータを決定している。図示された実施形態
において、結晶成長装置１３は、坩堝１９を取り囲む真空チャンバ１５を有する
。抵抗ヒータ２１などの加熱手段により、坩堝１９が包囲される。１つの実施形
態において、断熱材２３が真空チャンバ１５、および周囲に水が供給されるチャ
ンバ冷却ジャケット（図示せず）の内壁に並べられる。アルゴンガスの不活性雰
囲気が真空チャンバ１５内に供給されるとき、真空ポンプ（図示せず）により、
真空チャンバ１５内の気体が取り除かれる。

【００１４】 チョクラルスキ単結晶成長法によれば、多量の多結晶性シリコンまたはポリシ
リコンが坩堝１９内に充填される。ヒータ供給電源２７は、抵抗ヒータ２１に電
流を流し、充填物を溶融することにより、シリコン溶融物を形成する。そして、
このシリコン溶融物から単結晶３１が引き揚げられる。当業者には広く知られて
いることであるが、単結晶３１は、引揚シャフトまたは引揚ケーブル３７に固定
された種結晶３５から始まる。図１で示すように、単結晶３１および坩堝１９は
、一般に、共通の回転対称軸３９を有する。

【００１５】 加熱して結晶を引き揚げる間、坩堝駆動ユニット４３は、坩堝１９を（例えば
、時計回り方向に）回転させる。また、坩堝駆動ユニット４３は、成長プロセス
中、必要に応じて、坩堝１９を上昇および下降させることができる。例えば、符
号４５で示す溶融レベルを維持する上で、溶融物が枯渇した場合、坩堝駆動ユニ
ット４３は坩堝１９を所望の高さまで上昇させる。同様に、結晶駆動ユニット４
７は、坩堝駆動ユニット４３が坩堝１９を回転させる方向とは逆方向に、ケーブ
ル３７を回転させる。加えて、結晶駆動ユニット４７は、成長プロセス中、必要
に応じて、溶融レベル４５に対して結晶３１を上昇および下降させる。

【００１６】 １つの実施形態において、結晶成長装置１３は、坩堝１９に収容された溶融物
２９の溶融シリコンとほとんど接触するほど種結晶３５を降下させることにより
、種結晶３５を予備加熱する。予備加熱した後、結晶駆動ユニット４７は、ケー
ブル３７を介して、種結晶３５をさらに降下させて、溶融レベル４５にある溶融
物２９と接触させる。種結晶３５が溶融すると、結晶駆動ユニット４７は、種結
晶３５を溶融物２９からゆっくりと引き出す、または引き揚げる。種結晶３５は
、引き揚げられたとき、溶融物２９からシリコンを引き出して、シリコン単結晶
を成長させる。結晶駆動ユニット４７は、溶融物２９から結晶３１を引き揚げる
とき、結晶３１を基準速度で回転させる。同様に、坩堝駆動ユニット４３は、別
の基準速度で、結晶３１に対して通常反対の方向に坩堝１９を回転させる。

【００１７】 制御ユニット５１は、最初の段階では、結晶３１のネック部を下方に形成する
ために、引揚速度と、供給電源２７がヒータ２１に供給する電力とを制御する。
好適には、種結晶３５が溶融物２９から引き揚げられるとき、結晶成長装置１３
は、結晶ネック部を実質的に一定の直径を有するように成長させる。例えば、制
御ユニット５１は、ネック部の直径を所望する直径の約１５％に、実質的に一定
となるように維持する。ネック部が所望する長さに達したとき、制御ユニット５
１は、結晶本体部が所望する直径を有するようになるまで、回転パラメータ、引
揚パラメータ、および／または加熱パラメータを調整して、円錐状となるように
、結晶３１の直径を大きくする。結晶が所望する直径を有するようになると、制
御ユニット５１は、プロセスが最終段階に近づくまで、成長パラメータを制御し
て、システム１１が測定する直径を比較的に一定に維持する。この段階において
、単結晶３１の終端部において傾斜部分を形成するように直径を小さくするため
に、引揚速度および熱量を増加させる。共通の譲受人に譲渡された米国特許第５
，１７８，７２０号は、その開示内容がすべてここに一体のもとして統合される
が、結晶の直径の関数として結晶および坩堝の回転速度を制御する１つの好適な
方法を開示している。

【００１８】 制御ユニット５１は、溶融レベル４５を含む成長プロセスの複数のパラメータ
を決定するために、少なくとも１つの２次元カメラ５３と協働して作動すること
が好ましい。例えば、カメラ５３は、ソニー（登録商標）製ＸＣ−７５ＣＣＤビ
デオカメラ（７６８×４９４画素の解像度を有する）などのモノクロ電荷結合素
子（ＣＣＤ）アレイカメラである。別の好適なカメラは、ＪＡＶＥＬＩＮ（登録
商標）製のＳＭＡＲＴＣＡＭ ＪＥカメラである。カメラ５３は、チャンバ１５
の覗き窓（図示せず）の上方に取り付けられ、一般には、長手方向軸３９および
溶融レベル４５の交点に向けられる。（図３を参照されたい。）結晶成長装置１
３のオペレータは、例えば、実質的な垂直軸３９に対して、約３４°の角度でカ
メラを配置する。

【００１９】 １つの好適な実施形態において、カメラ５３は、比較的に広い視野（例えば、
約３００ｍｍ以上）を有するレンズ（例えば、１６ｍｍ）を備えている。これに
より、結晶３１の成長プロセス中、坩堝１９内の比較的に広い部分に関するビデ
オ画像を形成することができる。カメラ５３により形成される画像は、好適にも
、溶融物２９および結晶３１の間の界面にあるメニスカス１０１（図３を参照さ
れたい。）の部分を含む。溶融物２９および結晶３１は、本質的に、自ら発光す
るので、外部からの光源を用いることなく、カメラ５３に対して光を放つ。異な
る視野を得るために、別のカメラを用いてもよいことを理解すべきである。

【００２０】 制御ユニット５１は、カメラ５３からの信号を処理することに加えて、他のセ
ンサからの信号を処理する。例えば、光電セルなどの温度センサ５９を用いて、
溶融物の表面温度を測定することができる。

【００２１】 図２は、好適な実施形態に係る制御ユニット５１をブロック図の形態で示す。
カメラ５３は、坩堝１９の内部のビデオ画像を、ライン６１（例えば、ＲＳ−１
７０ビデオケーブル）を介して、エッジ検出および測定値計算を行う映像システ
ム６３に通信する。図２から分かるように、映像システム６３は、ビデオ画像フ
レームバッファ６７、およびビデオ画像を取り込んで処理するための画像プロセ
ッサ６９を有する。次に、映像システム６３は、ライン７５を介して、プログラ
ム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）７１と通信する。一例として、映像シ
ステム６３は、ＣＸ−１００、ＩＭＡＧＥＮＡＴＩＯＮフレームグラバ、または
ＣＯＧＮＥＸ（登録商標）製のＣＶＳ−４４００映像システムである。１つの好
適な実施形態において、ＰＬＣ７１は、テキサス・インスツルメンツ社製のモデ
ル５７５ＰＬＣまたはモデル５４５ＰＬＣであり、ライン７５は、通信インター
フェイス（例えば、ＶＭＥバックプレーンインターフェイス）を意味する。ＰＬ
Ｃ７１を用いた特定のコントローラに依存するが、通信インターフェイス７５は
、例えば、追加的な通信ボード（例えば、ＲＳ−４２２シリアル双方向性ＰＬＣ
ポートを用いたモデル２５７１プログラムポート拡張モジュール）を含むカスタ
ムＶＭＥラックであってもよい。このように、映像システム６３の画像プロセッ
サ６９は、溶融レベル値、タイミング信号、制御信号などをＶＭＥバスを介して
ＰＬＣ７１と通信する。

【００２２】 また、制御ユニット５１は、カメラ５３からの処理された信号の関数として、
中でも、坩堝駆動ユニット４３、単結晶駆動ユニット４７、およびヒータ供給電
源２７を制御するために用いられる、デジタル式またはアナログ式のプログラム
コンピュータを有する。図２で示すように、ＰＬＣ７１は、ライン７９（例えば
、ＲＣ−２３２ケーブル）を介してコンピュータ７７と通信し、ライン８５（例
えば、ＲＳ‐４８５ケーブル）を介してさらに１つ以上のプロセス入出力モジュ
ール８３と通信する。本発明によれば、コンピュータ７７は、結晶成長装置１３
のオペレータが成長させたい特定の結晶に対する所望の一連のパラメータを入力
すことができるようなオペレータインターフェイスを有する。

【００２３】 １つの実施形態において、映像システム６３は、同様に、ライン９１（例えば
、ＲＣ−２３２ケーブル）を介してパーソナルコンピュータと通信する。ビデオ
ディスプレイ９３は、カメラ５３で形成されたビデオ画像を表示し、コンピュー
タ８７は、映像システム６３をプログラムするために用いられる。択一的には、
コンピュータ７７，８７を１つのコンピュータを用いて実現し、結晶成長プロセ
スの自動制御をプログラムし、オペレータインターフェイスを提供するようにし
てもよい。さらに、理解すべきことであるが、特定のシステムを用いて実現され
る映像システム６３は、自らのコンピュータ（図示せず）を有していてもよいし
、パーソナルコンピュータ７７と協働して、取り込まれた画像を処理するために
用いてもよい。

【００２４】 プロセス入出力モジュール８３は、成長プロセスを制御するために、結晶成長
装置１３に対する往復の経路を提供する。例えば、ＰＬＣ７１は、温度センサ５
９から溶融物の温度に関する情報を受け、溶融物の温度を制御するための制御信
号を、プロセス入出力モジュール８３を介して、ヒータ供給電源２７に出力する
ことにより、成長プロセスを制御する。

【００２５】 図３は、溶融して、種結晶３５が溶融して浸漬された後の結晶成長プロセスの
後半段階を図示する。図示するように、結晶３１は、結晶性シリコン（すなわち
、インゴット）からなる一般的に円筒形状の本体部を構成する。理解すべきこと
であるが、結晶３１などの成長したままの結晶は、一般には、円筒形状を有する
ものの、通常均一な直径を有さない。こうした理由から、軸３９に沿った異なる
軸方向位置において、結晶３１の直径が若干異なる。さらに、結晶３１の直径は
、結晶成長（例えば、シード部、ネック部、クラウン部、ショルダ部、本体部お
よび円錐端部）の異なる段階において変化する。溶融物２９の表面９９は、結晶
３１および溶融物２９の間の界面において形成される液体メニスカス１０１を有
する。当業者には広く知られているように、メニスカス１０１上の坩堝１９の反
射部は、結晶３１の近傍において、輝くリングのように見えることがしばしばあ
る。

【００２６】 図３は、シリコン結晶３１が成長する間に、結晶成長装置１３内に配置された
例示的な反射体装置１０３を図示する。当業者には広く知られたように、反射体
装置１０３などの高温域装置は、熱の流れおよび／またはガスの流れを制御する
ために、しばしば坩堝１９内に配置される。例えば、反射体１０３は、一般に、
熱を反射体の下方で、溶融物２９の上方に保持するための熱シールドである。当
業者ならばさまざまな反射体のデザインおよび材料（例えば、グラファイトおよ
び灰色石英）を熟知している。図３で示すように、反射体装置１０３は、中央開
口部を含む内側表面１０５を有する。この開口部を介して、結晶３１が引き揚げ
られる。本発明によれば、システム１１は、反射体１０３の開口部の既知の直径
、溶融物２９の表面上に映る反射体１０３の反射部または虚像１０３’ の測定
値に基づいて、溶融レベルを測定し、制御する。以下で詳細に説明するように、
システム１１は、好適にも、反射体１０３および溶融レベル４５の両方の高さを
計算し、加えて、これら両者間のギャップの測定値ＨＲを求める。

【００２７】 カメラ５３は、チャンバ１５の覗き窓に取り付けられ、一般に、軸３９および
溶融物２９の表面９９の間にある交点に向いている。このように向いているので
、カメラ５３の光学軸１０７は、軸３９に対して鋭角α（例えば、α≒１５−３
５°）を有する。したがって、カメラ５３は、反射体１０３、および溶融物表面
９９上の反射部１０３’の両方の最大直径を含む垂直方向領域を観察する。カメ
ラ５３のレンズは、好適には、反射体１０３の開口部（すなわち、反射体の内側
表面１０５の幅）の最大直径を含む水平方向領域を観察する。カメラ５３および
反射体１０３の間の距離が変わることに主に起因して、光学系の倍率に影響を与
えることがある。例えば、カメラ５３から反射体１０３までの距離が長くなると
、反射体１０３はより小さく見える。さらに、カメラ５３から溶融物２９までの
距離は、反射部１０３’の見え方にも影響を与える。好適にも、カメラ５３は較
正されているので、焦点距離および画像サイズが正確に分かる。図３で示すよう
に、高さＨおよび半径Ｒによりカメラ５３の位置が決まり、高さＨＲにより反射
体１０３の位置が決まる。図示された実施形態において、高さＨおよび高さＨＲ
は、溶融レベル４５に対して測定される。

【００２８】 検査を開始するようにＰＬＣ７１より指令を受けると、映像システム６３のフ
レームバッファ６７は、カメラ５３が定期的な間隔で（例えば、１秒毎に）形成
する坩堝１９の内部の画像を受ける。フレームバッファ６７により取り込まれた
坩堝１９の内部の画像は、それぞれ複数の画素により構成される。当業者には広
く知られるように、各画素は、画像の光学的特性を示す値を有する。例えば、画
素値、または中間調レベルが画素の強度に対応する。本発明の好適な実施形態に
おいて、画像プロセッサ６９は、図４の符号１０９で示す、件の少なくとも２つ
の領域または区域を画定する。これらの領域１０９は、ウィンドウとも呼ばれる
。この実施形態では、画像プロセッサ６９は、これらの領域１０９内にある画素
に対して、画像の光学的特性（例えば、画素の強度または強度勾配）を調べる。
特に、画像プロセッサ６９は、検出された特性に基づいて、画像におけるエッジ
を検出するために、各領域１０９内にある２つのエッジツール１１１（図５を参
照されたい。）を実行する。この映像システムの技術分野において、エッジは、
比較的に微小な空間領域に亙って、中間調レベルの変化が比較的に大きいところ
の画像領域として求められる。理解すべきことであるが、強度や強度勾配に加え
て、あるいはこれらに代わって、色またはコントラストを検出して、エッジ座標
を求めることができる。

【００２９】 図４で示すように、システム１１は、領域１０９内の画像を調べて、反射体１
０３の左側端部１１３、反射部１０３’の左側端部１１５、反射体１０３の右側
端部１１７、および反射部１０３’の右側端部１１９を検出する。この場合、左
側端部１１３および右側端部１１７の間の画像に亙る距離により、反射体１０３
の中央開口部の直径が測定される。同様に、左側端部１１５および右側端部１１
９の間の画像に亙る距離により、反射部１０３’の直径が測定される。

【００３０】 画像プロセッサ６９は、画像が反射体１０３および反射部１０３’を含むと予
想される位置に一般に対応する画像において、事前設定された位置で領域１０９
を画定する。換言すると、画像プロセッサ６９は、画定された中央線（すなわち
、軸３９）に対して領域１０９を画定する。事前設定された位置で領域１０９を
画定することにより、画像プロセッサ６９は、不正確な測定値を与える可能性の
ある、既知の、あるいは予想される反射部、高温域装置などを回避する。１つの
好適な実施形態において、件の領域１０９は、不要な画像を排除するプログラム
可能な矩形領域、寸法、および位置を有する。画像プロセッサ６９は、この領域
１０９内でエッジツール１１１を動的に移動させて、固定された反射体１０３お
よび変動可能な反射部１０３’のエッジを検出する。こうして、画像プロセッサ
６９は、以下説明するように処理することにより、反射体１０３の内側表面１０
５に沿ってエッジ座標を求めるとともに、その対応する反射部１０３’に沿って
エッジ座標を求める。

【００３１】 図５は、エッジツールを含む件の右側の領域１０９の一例を示す拡大図である
。理解すべきことに、左側の領域１０９内でのエッジ検出は、対応する右側の領
域１０９と同様に行われる。本発明の１つの実施形態において、画像内のエッジ
は、画像の底部で左側角部に原点を有する（ｘ，ｙ）座標系において求められる
。映像システム６３は、４つのエッジ検出ツール１１１を領域１０９内に配置し
て、垂直方向に移動させるソフトウェアを実行することにより、左側エッジ１１
３，１１５の「ｘ位置」の最小値、および右側エッジ１１７，１１９の「ｘ位置
」の最大値を検出する。反射体１０３および反射部１０３’の両方に関する「ｘ
位置」の最小値を、「ｘ位置」の最大値から差し引くことにより、それぞれの直
径を画素数で求めることができる。しかし、いくつかの場合（例えば、溶融レベ
ルが極めて低い場合）においては、反射体１０３が反射部の最大直径を遮ること
もある。こうした場合、画像プロセッサ６９は、「ｘ位置」のみならず「ｙ位置
」を含む円形対象物に対する既知の公式を用いて直径を計算する。

【００３２】 好適な走査技術によれば、件の各領域１０９は、２つのエッジ検出ツール１１
１（走査領域ともいう。）を含む。図示された実施形態において、下側（内側）
のエッジツール１１１ａが領域１０９の所定の下側部分を走査し、上側（外側）
のエッジツール１１１ｂが領域１０９の所定の上側部分を走査することにより、
件の領域１０９内にある反射体１０３および反射部１０３’のエッジを検出する
。一例として、下側エッジツール１１１ａは、領域１０９の底部から始まって、
上方向に移動して、領域１０９の６２％を走査し、上側エッジツール１１１ｂは
、領域１０９の頂部から始まって、下方向に移動して、領域１０９の３８％を走
査する。また、図５は、例示的な水平方向の基準線１２１を図示し、上側エッジ
ツール１１１ｂがその周りを走査している。この実施形態において、オペレータ
は、領域１０９の高さの関数として、エッジツール１１１の垂直方向の大きさを
決めるオフセットパラメータをプログラムすることができる。このオフセットパ
ラメータにより、上側走査領域１１１ｂが、水平方向の基準線１２１の周りに垂
直方向の中央に配置されるように、領域１０９を上方向または下方向に移動させ
ることができる。例えば、オフセット値を６２として、下側走査領域１１１ａが
領域１０９の６２％を占め、上側走査領域１１１ｂが領域１０９の３８％を占め
、件の領域の１９％が水平基準線の上方に配置されるようにすることができる。

【００３３】 下側エッジツール１１１ａは、領域１０９の底部から始めて、中心軸３９に対
して領域１０９の内側から外側に向かって水平方向に走査することが好ましい。
換言すると、下側エッジツール１１１ａは、反射部１０３’の右側端部１１９を
検出するために左側から右側に走査する。その後、画像プロセッサ６９は、下側
エッジツール１１１ａを垂直方向の上方向に移動させる。反対に、上側エッジツ
ール１１１ｂは、領域１０９の頂部から始めて、中心軸３９に対して領域１０９
の外側から内側に向かって水平方向に走査する。こうして、上側エッジツール１
１１ｂは、反射体１０３の右側端部１１７を検出するために右側から左側に走査
する。その後、画像プロセッサ６９は、上側エッジツール１１１ｂを垂直方向の
下方向に移動させる。好適には、画像プロセッサ６９は、エッジツール１１１を
用いて、領域１０９の端から端まで１秒間に約３回走査する走査速度で走査する
。

【００３４】 本発明の実施形態によれば、画像プロセッサ６９のエッジツール１１１は、領
域１０９内の１つまたはそれ以上のエッジを検出する。例えば、エッジツール１
１１ａを用いて、端から端まで数回走査した場合、画像プロセッサ６９がエッジ
ツール１１１ａを領域１０９内において上方向に移動させる毎に、反射部１０３
’のエッジが検出される。好適には、画像プロセッサ６９は、右側の領域１０９
において、エッジツール１１１ａ，１１１ｂが検出するエッジの「ｘ位置」の最
大値を選択して、反射体１０３および反射部１０３’の直径を測定するために、
この最大値を用いる。さらに、画像プロセッサ６９は、先に検出されたエッジの
「ｘ位置」の最大値を記録している。図５において、符号１１７’は、反射体１
０３の先の最右端エッジを示し、符号１１９’は、反射部１０３’の先の最右端
エッジを示す。同様に、左側の領域１０９において検出されたエッジの「ｘ位置
」の最小値が同様に選択されて、直径を測定するために用いられる。

【００３５】 ここで図６を参照すると、システム１１は、溶融レベルを測定し、反射体１０
３の開口部の既知の直径に基づいて、さらに反射体１０３およびその反射部また
は虚像１０３’の測定された寸法に基づいて、溶融レベルを制御する。例えば、
平面鏡の場合、虚像は、物体と同じ大きさを有し、鏡に対して前方にある物体ま
での距離と同じ距離だけ鏡から「後方」に配置される。システム１１は、反射体
１０３の既知の直径およびカメラ５３に対する較正情報とともに、反射体１０３
の直径に対する画素数、および反射部１０３’の直径に対する画素数を用いて、
カメラ５３から反射体１０３までの距離Ｄ、およびカメラ５３から反射部１０３
’すなわち反射体１０３の虚像までの距離Ｄ’を計算することができる。１つの
実施形態において、ＰＬＣ７１は、反射体１０３の中央開口部の既知の直径（ミ
リメートル）に較正ファクタ（画素）を掛けて（乗算）、この積を反射体１０３
および反射部１０３’の測定された直径（画素）で割る（除算）ことにより、そ
れぞれ距離ＤおよびＤ’を得る。オペレータは、カメラ５３の仕様に基づいて設
定するとき、較正ファクタを決定する。例えば、カメラ５３のレンズが１２．５
ｍｍの焦点距離を有し、カメラ５３の画像平面が９．８０４×１０^−３ｍｍ／画
素で測定する。本発明によれば、ＰＬＣ７１は、較正ファクタとして、１２．５
／（９．８０４×１０^−３）画素を用いる。この実施例では、反射体１０３は、
他のファクタの中でも成長する結晶３１の大きさに依存するが、数百ミリメート
ルの直径を有する。

【００３６】 １つの好適な実施形態において、表面９９が厳密に平坦でないという事実（坩
堝１９の回転により、表面９９は皿状となる傾向がある。）を考慮して、ＰＬＣ
７１が実行するプログラムにより、距離Ｄ’を求める前に、反射部１０３’の直
径の測定値を補正する。したがって、画像の大きさにおける差異は、カメラ５３
までの距離ＤおよびＤ’の関数となる。

【００３７】 図６において、システム１１は、距離ＤおよびＤ’に基づいて、反射体１０３
および反射部１０３’の「ｙ位置」を計算する。この場合、システム１１は、中
軸上のカメラ５３の高さ位置に原点を有する（ｘ，ｙ）座標系を定義する。また
、システム１１は、引揚装置の中心線（すなわち、軸３９）からカメラ５３まで
の距離Ｘを計算する。好適には、オペレータが結晶成長装置１３の機械的仕様お
よびカメラ５３の実装情報から、距離Ｘを求める。この場合ｘ＝Ｘ＝Ｒである。
これらの寸法を用いて、システム１１は次の値を求める。

【数４】

【００３８】 本出願においては、溶融レベル４５は、カメラ５３から溶融物２９の表面９９
までの垂直距離として求められる。カメラ５３からヒータ２１の頂部までの垂直
距離は固定されているので、この計算に基づいて、溶融レベル４５を同様に求め
ることができる。

【００３９】 動作中、画像プロセッサ６９は、画像の左側および右側における領域１０９を
画定し、エッジツール１１１内における画像の強度勾配特性を検出する。制御ユ
ニット５１は、好適にも、結晶成長プロセスを制御する際に用いられる検出され
たエッジに基づいて、溶融レベルのパラメータＭＬ、および反射体の高さパラメ
ータＨＲを算出することができる。こうして、画像プロセッサ６９は、検出回路
、画定回路、および測定回路を構成し、ＰＬＣ７１は、制御回路を構成する。

【００４０】 図７は、システム１１のための例示的な初期化ルーチン１２３を示す。ステッ
プ１２５で開始して、初期化ルーチンは、ＰＬＣ７１に既知のデータを入力する
ように指示する。この場合、既知のデータとは、反射体１０３の直径と、（較正
するための）カメラ５３のレンズの焦点距離および画像平面寸法と、距離Ｘが含
まれる。距離Ｘは、Ｒともいうが、カメラ５３から中心軸３９（すなわち、引揚
ケーブル３７）までの距離を意味する。１つの好適な結晶成長装置１３において
、カメラ５３は、中心軸３９から約４００ｍｍの位置に配置される。いくつかの
例において、オペレータは、同様に、反射体１０３の垂直方向の厚みを入力し、
反射体の高さに関する未加工の測定値からこの厚みを差し引く。例えば、灰色石
英製の反射体が約４ｍｍの厚みを有し、グラファイト製の反射体が約３３ｍｍの
厚みを有する。

【００４１】 ステップ１２７において、カメラの視野に件の高温域部品（例えば、反射体１
０３および溶融物２９の表面上の反射部１０３’の両方）が入るように、オペレ
ータはカメラ５３を位置合わせする。通常、結晶成長装置１３の覗き窓には、金
製の赤外線フィルタなどのフィルタを有する。ステップ１２７で、オペレータは
、フィルタの数ミリメートル（例えば、２ないし５ｍｍ）の範囲内で、カメラ５
３のレンズを配置する。オペレータは、同様に、除き窓の底部および頂部に対し
て、カメラ５３を配置する。例えば、レンズの底側端部は、覗き窓のフィルタの
底側端部から約４０ないし４５ｍｍのところにある。そうでなければ、カメラ５
３は、覗き窓において、あまりにも高く、中心軸３９に対してあまりにも接近し
すぎる可能性がある。これにより、覗き窓自体が反射体１０３の視野を遮ること
になる。反対に、カメラ５３が覗き窓においてあまりにも低く、中心軸に対して
あまりにも離れる場合、反射体１０３の頂部により、最大直径にある結晶３１の
視野を遮ることになる。好適には、オペレータは、カメラ５３を、覗き窓の左側
および右側に対して中央に配置する。

【００４２】 ステップ１３１の一部として、オペレータは、カメラと観察ツールの最終的な
位置合わせを行う。とりわけ、オペレータは、エッジツール１１１が検出する不
必要なエッジ数を減らすために、領域１０９の大きさと位置をプログラムする。
例えば、オペレータは、件の各領域１０９の高さを垂直方向の画像サイズの関数
として設定する。好適には、領域１０９の頂部付近において最大直径を有する反
射体１０３のエッジを含み、領域１０９の底部付近において、反射部１０３’が
反射体１０３により視野から隠れるまで、反射部１０３’の全体を含むように、
オペレータは高さを設定する。同様に、オペレータは、各領域１０９の幅を水平
方向の画像サイズの関数として設定して、領域１０９の外側付近において、反射
体１０３のエッジを含み、内側のエッジツール走査のためのエッジ「目標」を与
えるために、十分な反射部１０３’を含む。さらにオペレータは、除き窓による
すべてのエッジを取り除くために「精密調整」するように、カメラ５３の位置を
補正することもできる。ステップ１３１において、オペレータは、同様に、外側
および内側（それぞれ、上側および下側）のエッジツール１１１の両方に対して
十分な走査領域を確保することもできる。外側エッジツール１１１は、固定され
た目標（すなわち、反射体１０３のエッジ）を走査するので、これらの領域は、
溶融レベル４５の変動に起因して移動する可能性のある移動目標、つまり反射部
１０３’のエッジに関して走査する内側エッジツール１１１よりもはるかに小さ
くすることができる。

【００４３】 ステップ１３３において、オペレータは、反射体１０３を検出するために、エ
ッジツール１１１に対するエッジ検出閾値を決める。同様に、ステップ１３５に
おいて、オペレータは、反射部１０３’を検出するために、エッジ検出閾値を補
正する。エッジ強度閾値パラメータにより、検出されるエッジと無視されるエッ
ジを制御する。エッジツール１１１は、光の強度変化を測定し、ウィンドウの長
さに沿って、これらの変化に対する「得点（scores）」を計算する。得点が閾値
よりも高い場合に、ツール１１１は、その場所においてエッジ検出したことを出
力する。１つの実施形態において、エッジツール１１１は、最初のエッジをＰＬ
Ｃ７１に出力するように設定される。結晶メニスカス１０１を検出した場合、例
えば、他のエッジ検出ツールは、最強かつ最良のエッジを出力するように設定し
てもよい。エッジツール１１１は方向性を有し、外側エッジに対しては内側方向
に測定し、内側エッジに対しては外側方向に測定する。例えば、オペレータは、
外側エッジツール１１１が反射体１０３の頂部を正確に検出するように、外側エ
ッジの強度閾値を設定する。外側エッジツール１１１は、画像の中央方向に向か
って内側に走査するので、エッジがあまりにも直ちに（反射体１０３より外側で
）検出される場合、この値を増やし、正確なエッジが検出されない場合、この値
を減らす必要があるかも知れない。同様に、オペレータは、内側エッジツール１
１１が反射部１０３’を正確に検出するように内側エッジの強度閾値を設定する
。内側エッジツール１１１は、画像の中央方向から離れるように外側に走査する
ので、エッジがあまりにも直ちに（反射部１０３より内側で）検出される場合、
この値を増やし、正確なエッジが検出されない場合、この値を減らす必要がある
かも知れない。異なる材料で形成される異なる種類の反射体に対して、閾値は異
なることを理解されたい。

【００４４】 ここで図８ａおよび図８Ｂを参照すると、制御ユニット５１を含むシステム１
１は、結晶成長装置１３の閉ループを制御するための初期化処理の後に、フロー
チャート１４１に従って作動する。ステップ１４３から開始して、カメラ５３は
、反射体１０３およびその反射部１０３’を含む坩堝１９の内部の画像を形成す
る。映像システム６３のフレームバッファ６７は、ステップ１４５において、画
像プロセッサ６９が処理できるように、カメラ５３のビデオ画像信号から画像を
取り込む。

【００４５】 映像システム６３は、ステップ１４９において、領域１０９内でエッジ検出を
開始する。ＰＬＣ７１と協働して作動する画像プロセッサ６９は、画像における
エッジを検出するために、画素値の関数として画像を処理する。好適には、プロ
セッサ６９は、画像を分析するために、画定された画像領域における中間調レベ
ルの変化を（画像強度の変化として）分析するためのエッジ検出ルーチンを含む
いくつかの画像分析ルーチンを実行する。画像内のエッジを検出し、計測するた
めのさまざまなエッジ検出のための機械語、またはアルゴリズムが、当業者には
広く知られている。例えば、適当なエッジ検出ルーチンには、カニー（Canny）
アルゴリズムまたはハフ（Hough）アルゴリズムが含まれる。強度に加えて、強
度勾配、色、またはコントラストなどのその他の画像特性を用いて、メニスカス
１０１、または溶融物２９の表面９９上のその他の物体と、溶融物２９とを光学
的に区別することができる。

【００４６】 ステップ１４９において、画像プロセッサ６９は、反射体１０３のエッジを検
出するために、左側の領域１０９の上側エッジツール１１１に関して内側方向に
走査する。ステップ１５１において、エッジが検出されないと画像プロセッサ６
９が判断した場合、ステップ１５３において、画像の左側境界の近傍においてエ
ッジ検出されたことを出力する。換言すると、画像の幅が６４０画素である場合
、画像プロセッサ６９は、第１番画素においてエッジを出力する。これにより、
ＰＬＣ７１は、走査した結果、有効なエッジが検出されなかったことを認識する
。同様に、ステップ１５７において、画像プロセッサ６９は、反射部１０３’の
エッジを検出するために、左側の領域１０９の下側エッジツール１１１に関して
外側方向に走査する。ステップ１５９において、エッジが検出されないと画像プ
ロセッサ６９が判断した場合、ステップ１６１において、画像の右側境界の近傍
においてエッジ検出されたことを出力する。この場合、画像プロセッサ６９は、
第６３９番画素においてエッジを出力することにより、ＰＬＣ７１は、有効なエ
ッジが検出されなかったことを認識する。

【００４７】 右側の領域１０９を処理するためにステップ１６５に進み、画像プロセッサ６
９は、反射部１０３’のエッジを検出するために、右側の領域１０９の下側ツー
ル１１１に関して外側方向に走査する。ステップ１６７において、エッジが検出
されないと画像プロセッサ６９が判断した場合、ステップ１６９において、画像
の左側境界の近傍においてエッジ検出されたことを出力する。換言すると、画像
プロセッサ６９は、第１番画素において無効なエッジを出力する。同様に、ステ
ップ１７５において、エッジが検出されないと画像プロセッサ６９が判断した場
合、ステップ１７７において、画像の右側境界の近傍においてエッジ検出された
ことを出力する。この場合、画像プロセッサ６９は、第６３９番画素において無
効なエッジを出力する。ステップ１７９において、画像プロセッサ６９が領域１
０９の走査を完了した場合、画像プロセッサ６９は、図８Ｂのステップ１８１に
進む。一方、エッジツール１１１が、それぞれの走査領域１０９の端部にない場
合、画像プロセッサ６９は、ステップ１４９から始まる走査ルーチンに戻る。

【００４８】 検出されたエッジに基づいて、画像プロセッサ６９は、反射体１０３および反
射部１０３’の直径を画素数で測定する際に用いられる「ｘ位置」の最大値およ
び最小値を選択する。ステップ１８１において、画像プロセッサ６９は、ステッ
プ１７３で検出された最右側のエッジ、およびステップ１４９で検出された最左
側のエッジの間の差異に基づいて、反射体１０３の直径を求める。同様に、ステ
ップ１８３において、画像プロセッサ６９は、ステップ１６５で検出された最右
側のエッジ、およびステップ１５７で検出された最左側のエッジの間の差異に基
づいて、反射部１０３’の直径を求める。その後、画像プロセッサ６９は、ステ
ップ１８５に進み、求められた直径をＶＭＥバス７５を介して、制御ユニット５
１のＰＬＣ７１に出力する。

【００４９】 ステップ１８９において、ＰＬＣ７１は、反射部１０３’の測定された直径を
受けて、溶融物の表面９９上で坩堝が回転する効果に対して、ある程度補償する
ために、測定された直径を補正する。上述のように、坩堝１９が回転することに
より、表面９９は、完全に平坦ではなく、「皿状」となる。好適な実施形態におい
ては、ＰＬＣ７１は、反射部１０３’の測定された直径に補正係数ＣＦを掛ける
ことにより、坩堝の回転効果を補正する。 補正係数： ＣＦ＝（１−０．０００１２×（１分当たりの回転数）^２）

【００５０】 当業者ならば理解されるように、補正ファクタは、その他の手段を用いて求め
ることができる。例えば、ここに一体のものとして統合される、フェーバ著「物
理学者のための流体動力学（Fluid Dynamic for Physicists）」(１９９５年、
４２頁）によれば、容器内の液体表面上を回転する容器が有する効果について教
示し、補正ファクタが数学的に算出できる方程式を開示している。

【００５１】 ステップ１９１に進んで、ＰＬＣ７１は、反射体１０３の測定された直径およ
び反射部１０３’の補正された直径を用いて、数多くのパラメータを計算する。
本発明のこの実施形態では、ＰＬＣ７１は、カメラ５３から反射体までの距離Ｄ
、およびカメラ５３から対応する虚像（すなわち、反射部１０３’）までの距離
Ｄ’を計算する。これらの計算値に基づいて、ＰＬＣ７１は、反射体１０３の垂
直方向の位置Ｙ、および対応する虚像（すなわち、反射部１０３’）の垂直方向
の位置Ｙ’を求める。最終的に、ＰＬＣ７１は、反射体の高さパラメータＨＲ、
および溶融レベルパラメータＭＬ（図３における高さＨともいう。）を算出する
。制御ユニット５１は、結晶成長装置１３を制御するために、これらの算出され
たパラメータに応じてプログラムを実行する。好適な実施形態においては、制御
ユニット５１のＰＬＣ７１は、結晶成長プロセスのための溶融レベル、反射体の
レベル、および溶融物のギャップに対して責任を有する。とりわけ、ＰＬＣ７１
は、結晶成長装置１３を制御するために、坩堝１９のレベル、ヒータ２１の温度
、回転速度、および／または引揚速度を制御するためのパラメータを算出するこ
とにおいて責任を有する。こうして、閉ループ制御が実行される。

【００５２】 上述の観点において、本発明のいくつかの目的が実現され、他の好適な利点が
得られる。

【００５３】 本発明の範疇を逸脱することなく、上述の構成および方法において、さまざま
な変更を加えることができる。上述の明細書に含まれ、添付図面に図示された事
項は、例示的なものであって、限定的な意味合いをもって解釈すべきではない。

【００５４】 対応する参照符号は、これら図面を通して、対応する部分を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、結晶成長装置、および本発明の好適な実施形態による結
晶成長装置を制御するためのシステムを示す図である。

【図２】 図２は、図１で示すシステムの制御ユニットのブロック図である
。

【図３】 図３は、図１で示す結晶成長装置の概略的な断面図であって、結
晶成長装置内に収容された溶融物から引き揚げられたシリコン結晶、およびシリ
コン結晶の成長時に配置されたときの反射体装置を示す。

【図４】 図４は、図３で示す結晶成長装置の断面斜視図であって、溶融物
から引き揚げられる結晶に対する画像処理領域を示す。

【図５】 図５は、図４で示す一方の画像処理領域の拡大図である。

【図６】 図６は、図３ないし図５で示す反射体装置、および結晶成長装置
の内部画像を形成するカメラの間の位置関係を概略的に示す。

【図７】 図７は、図１で示すシステムのための初期化ルーチンに関する例
示的なフローチャートである。

【図８Ａ】 図８Ａは、図２で示す制御ユニットの動作に関する例示的なフ
ローチャートである。

【図８Ｂ】 図８Ｂは、図２で示す制御ユニットの動作に関する例示的なフ
ローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モーセン・バナン アメリカ合衆国63376ミズーリ州セント・ ピーターズ、ポスト・オフィス・ボックス ８、パール・ドライブ501番、エムイーエ ムシー・エレクトロニック・マテリアル ズ・インコーポレイテッド内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BA04 CF10 EH06 PF04 PF09 PF13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン単結晶を成長させる装置と協働して、使用する方法
   であって、 この結晶成長装置は、シリコン溶融物を収容する加熱された坩堝を有し、単結
   晶はこの溶融物から引き揚げられ、 この結晶装置は、同様に、溶融物の上方にあって、坩堝内に配置された反射体
   を有し、 この反射体は、中央開口部を有する内側表面を有し、結晶はこの中央開口部を
   介して引き揚げられ、 溶融物は、上側表面を有し、この上側表面上に反射体の反射部が映り、 結晶は、一般に中心軸に沿って引き揚げられ、この中心軸は、溶融物の上側表
   面とは実質的に直交し、 この方法は、 反射体の一部、および溶融物の上側表面上に映る反射体の反射部の一部に関し
   、光学的特性を示す値を有する画素を複数有する画像を、カメラを用いて形成す
   るステップと、 この画像において、反射体のエッジ、および反射体の虚像に対応する反射部の
   エッジを検出するために、画素値の関数として画像を処理するステップと、 画像における検出されたエッジの相対的位置に基づいて、カメラから反射体ま
   での距離、およびカメラから反射体の虚像までの距離を求めるステップと、 求められた距離に基づいて、結晶成長装置の状態を示す少なくとも１つのパラ
   メータを求めるステップと、 求められたパラメータに応じて、結晶成長プロセスを制御するステップとを有
   することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、 画像を処理するステップは、 反射体の少なくとも２つのエッジを検出するステップと、 これらエッジ間の距離を測定して、反射体の直径を画素で求めるステップと、 反射部の少なくとも２つのエッジを検出するステップと、 これらエッジ間の距離を測定して、反射部である虚像の直径を画素で求めるス
   テップとを有することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法であって、 反射体の中央開口部は、所定の直径を有し、 反射体の中央開口部の直径およびカメラの較正ファクタの関数として、反射体
   および虚像の測定された寸法を、それぞれ、カメラから反射体までの距離および
   カメラから虚像までの距離に変換するステップをさらに有することを特徴とする
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の方法であって、 パラメータを求めるステップは、 基準物に対する溶融物の上側表面のレベルを示す溶融レベルパラメータと、 基準物に対する反射体の位置を示す反射体位置パラメータと、 溶融物の上側表面に対する反射体の位置を示す反射体の高さパラメータのうち
   、少なくとも１つのパラメータを求めるステップを有することを特徴とする方法
   。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の方法であって、 溶融レベルパラメータを求めるステップは、 ＭＬがカメラの垂直位置に対する溶融レベルで、Ｄがカメラから反射体までの
   距離で、Ｄ’がカメラから反射体の虚像までの距離で、Ｘがカメラから中心軸ま
   での距離であるとき、次式を計算するステップと、 【数１】 Ｙがカメラの垂直位置に対する反射体の位置であるとき、次式を計算するステ
   ップとを有し、 【数２】 反射体の高さパラメータを求めるステップは、 ＨＲが溶融物の上側表面に対する反射体の高さであるとき、次式を計算するス
   テップとを有することを特徴とする方法。 【数３】
6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法であって、 溶融物の上側表面は、結晶成長中、坩堝の回転により平坦でなく、 カメラから反射体の虚像までの距離を求める際、坩堝の回転を補償するステッ
   プと、 補償された距離に基づいて、結晶成長装置の状態を示す少なくとも１つのパラ
   メータを求めるステップとをさらに有することを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法であって、 補償するステップは、坩堝が回転する速度の関数として、カメラから反射体の
   虚像までの求められた距離を補正するステップを有することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法であって、 反射体の中央開口部は、所定の直径を有し、 中央開口部の直径のほぼ半分の距離だけ、中心軸に対して半径方向に配置され
   た位置において、複数の画像ウィンドウ領域を画定するステップをさらに有する
   ことを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法であって、 画像を処理するステップは、 反射体のエッジを検出するために、各ウィンドウ領域内のエッジ検出ツールを
   定義するステップと、 反射部のエッジを検出するために、各ウィンドウ領域内のエッジ検出ツールを
   定義するステップとを有することを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の方法であって、 結晶成長装置は、結晶および坩堝の間を相対的に移動し、 制御するステップは、求められたパラメータに応じて、結晶および坩堝の間の
    相対的な移動、結晶が溶融物から引き揚げられるときの引揚速度、および溶融物
    の温度のうち１つまたはそれ以上を制御するステップを有することを特徴とする
    方法。