单晶的制造方法和制造装置与流程

本发明涉及单晶的制造方法和制造装置，特别地，涉及在基于czochralski法(以下称为“cz法”)的硅单晶的提拉工序中测量其晶体直径的方法、以及采用其的单晶制造装置。

背景技术：

成为半导体设备的基板材料的硅单晶大多通过cz法来制造。cz法中，将籽晶浸渍在容纳于石英坩埚内的硅融液中，在使籽晶和坩埚旋转的同时缓慢提拉籽晶，由此在籽晶的下端生长出大直径的单晶。

为了切实地从一根硅单晶获得规定直径的硅片，重要的是抑制硅单晶的直径变动。为了将硅单晶的直径控制为恒定，需要在提拉过程中测量单晶的直径，并基于测量结果来控制提拉条件从而使晶体直径达到恒定。专利文献1中记载了下述方法：用二维照相机拍摄提拉过程中的单晶直径，在单晶与融液面的交界部产生熔融环，由与所述熔融环相交叉的扫描线上的两个亮度峰之间的距离求出直径的方法。此外，记载了通过在颈部基于二维测量法对图像数据进行处理、并且在主体部基于一维测量法对图像数据进行处理，从而遍及单晶生长的整个工序以良好的精度进行直径控制。

预先在石英坩埚周围设置加热器，石英坩埚内的硅融液通过来自加热器的辐射热而被加热，从而维持其熔融状态。加热器具有圆筒状的外观，更详细而言，例如如专利文献2、3中所记载那样，通过使细长的带状构件沿上下蛇形弯曲并在圆周方向上延展，从而形成圆筒状的外观。

图12为示出加热器的结构的图，(a)为简略立体图，(b)为侧面的示意图。

如图12(a)所示，圆筒状的加热器15的圆周方向上交替配置有从上端朝向下方的缝15a以及从下端朝向上方的缝15b。因此，圆筒状的加热器15具有沿上下方向蛇形弯曲且在圆周方向上延伸的一根电流路径，且在加热器15的上端或下端设有折返的u字状拐角。加热器15具有这样的形状时，如图12(b)所示，在上端拐角和下端拐角处电流集中从而使该部分的发热变大，辐射光变强，另一方面，由于在其两侧存在缝，从该部分不产生辐射光，因此在圆周方向上产生光的强弱。

另一方面，测量单晶直径时所参照的熔融环为在单晶与融液面的交界部形成的环状高亮度区域，是在单晶与融液面的交界部形成的融液的折射面(弯月面)所反射的光，因此，如果来自加热器15的这样的光入射至弯月面，则熔融环的圆周方向的亮度分布中也产生强弱。即，由于来自加热器15的辐射光，导致所产生的熔融环具有受到强辐射光影响的高亮度部分、和受到弱辐射光影响的低亮度部分，熔融环的圆周方向的亮度分布中产生不均匀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-149368号公报

专利文献2：日本特开平11-139895号公报

专利文献3：日本特开平2005-179099号公报。

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，以往的硅单晶的直径测量方法由于进行直径测量而未考虑到因如上所述的加热器15的结构而引起的熔融环亮度分布的不均匀的影响，因此存在直径测量误差变大的情况。即，采用受到来自加热器15的强辐射光的影响的熔融环的高亮度部分来求出晶体直径时，会测量到比原本的晶体直径更大的直径，基于该测量直径进行直径控制时，实际培育的单晶的直径变得比目标直径小。

因此，本发明的目的在于，提供下述单晶的制造方法和制造装置，其在单晶的提拉工序中测量其直径时，能够正确地测量晶体直径而不受来自加热器的辐射光强弱的影响。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，根据本发明所述的单晶的制造方法的特征在于，基于czochralski法的单晶的提拉工序中，用照相机拍摄前述单晶与融液面的分界部的图像，将在前述分界部出现的熔融环的圆周方向的最高亮度分布中至少小于最大值的值设定为阈值，将前述最高亮度分布中最高亮度达到前述阈值以下的区域指定为直径测量区域，对提拉中的单晶进行直径测量处理。根据本发明，在单晶的提拉工序中测量其直径时，能够正确地测量晶体直径而不受来自加热器的辐射光强弱的影响。

此外，根据本发明所述的单晶制造装置的特征在于，具备：

承载融液的坩埚、

加热前述融液的加热器、

从前述融液中提拉单晶的提拉轴、

控制前述坩埚的上下方向的位置的坩埚升降机构、

拍摄前述单晶与前述融液的分界部的图像的照相机、

对用前述照相机拍摄的图像进行处理的图像处理部、以及

控制前述加热器、前述提拉轴和前述坩埚升降机构的控制部；

前述图像处理部将在前述分界部出现的熔融环的圆周方向的最高亮度分布中至少小于最大值的值设定为阈值，将前述最高亮度分布中最高亮度达到阈值以下的区域指定为直径测量区域，对提拉中的单晶进行直径测量处理。

本发明中，前述照相机的拍摄图像是以与前述单晶的提拉轴方向相正交的方向作为行方向、且以与前述提拉轴方向相平行的方向作为列方向的二维图像，前述直径测量处理优选为在前述直径测量区域中设定至少一根与前述熔融环相交差且沿前述行方向延伸的测定线，由前述熔融环与前述测定线的交点位置求出前述单晶的直径。根据该方法，可以正确且容易地由拍摄图像中的熔融环求出单晶的直径。

本发明中，优选在前述拍摄图像的各行的最高亮度中具有前述阈值以下的最高亮度的行上设定前述测定线。由此，能够扩大直径测量区域的范围，能够提高测定线的设定位置的自由度。此外，可以设定两根以上的测定线。

本发明中，优选在前述拍摄图像的各行的最高亮度中具有该最高亮度的最小值的行上设定前述测定线。由此，能够将来自加热器的强辐射光的影响最小的区域指定为直径测量区域，能够使直径测量误差非常小。

本发明中，优选将前述拍摄图像在前述列方向上进行分割，在多个分割区域的每一个中，选择该分割区域内的各行的最高亮度中具有该最高亮度的最小值的行，在选自前述多个分割区域的每一个中的多个行中的至少一个上设定前述测定线。由此，能够抑制亮度分布异常的影响，从而提高测定线的设定可靠性。此外，可以设定两根以上的测定线。

本发明中，优选将前述拍摄图像在前述列方向上进行分割，在多个分割区域的每一个中，选择该分割区域内的各行的最高亮度的平均值中该平均值达到最小的分割区域，在该所选择的分割区域内设定前述测定线。像这样，从在列方向上分割的拍摄图像的多个分割区域中选择应设定测定线的分割区域时，通过使用各分割区域内的各行的最高亮度的平均值，从而能够抑制亮度分布异常的影响，提高测定线的设定可靠性。

本发明中，优选在具有前述各行的最高亮度的极大值的行上设定分割线从而对前述拍摄图像进行分割。由此，设定多个测定线时，能够挑选出越过最高亮度分布的峰而远离的两个最高亮度的最小值，能够拉开两根测定线间的间隔。

本发明中，优选从设定于前述单晶的提拉轴的延长线上的原点起分别设定相隔第一距离和第二距离的第一测定线和第二测定线，计算前述第一测定线与前述熔融环的两个交点间的第一间隔，计算前述第二测定线与前述熔融环的两个交点间的第二间隔，基于前述第一间隔和第二间隔、以及第一距离和第二距离，从而计算位于前述提拉轴的延长线上的前述熔融环的中心位置。通过这样的方式，能够由熔融环的一部分求出其中心位置，能够使用该中心位置正确地求出晶体直径。

发明效果

根据本发明，能够提供下述单晶的制造方法和制造装置，其能够正确地在单晶的提拉工序中测量晶体直径而不受来自加热器的辐射光强弱的影响。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的实施方式所述的单晶制造装置的构成的侧面截面图。

图2是示出根据本实施方式所述的硅单晶的制造工序的流程图。

图3是示出硅单晶锭的形状的简略截面图。

图4是示意性地示出用ccd照相机20拍摄的单晶3与融液2的分界部的图像的立体图。

图5是用于说明计算熔融环4的直径r的示意图。

图6是用于针对熔融环的亮度分布进行说明的图，各自示出的是：(a)为拍摄图像，(b)为示出y轴方向(列方向)的亮度分布的图，(c)为示出x轴方向(行方向)的亮度分布的图。

图7为用于说明测定线的设定方法的第1例的图。

图8为用于说明测定线的设定方法的第2例的图。

图9为用于说明测定线的设定方法的第3例的图。

图10为用于说明测定线的设定方法的第4例的图。

图11为示出根据实施例和比较例所述的单晶的直径变动的图。

图12是示出加热器的结构的图，(a)为简略立体图，(b)为侧面的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，并针对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

图1是示意性地示出根据本发明的实施方式所述的单晶制造装置的构成的侧面截面图。

如图1所示，单晶制造装置1具备水冷式的室10、室10内保持硅融液2的石英坩埚11、保持石英坩埚11的石墨坩埚12、支承石墨坩埚12的旋转轴13、驱动旋转轴13进行旋转和升降的轴驱动机构14、配置于石墨坩埚12的周围的加热器15、位于加热器15的外侧且沿着室10的内面进行配置的隔热材料16、配置于石英坩埚11上方的热遮蔽体17、位于石英坩埚11的上方且在配置于与旋转轴13同轴上的单晶提拉用的丝18、以及配置于室10的上方的丝卷取机构19。

室10由主室10a、以及连接于主室10a的上部开口的细长圆筒状的拉起室10b而构成，在主室10a内设有石英坩埚11、石墨坩埚12、加热器15、和热遮蔽体17。拉起室10b中，设有用于向室10内导入氩气等惰性气体(吹扫气体)、掺杂物气体的气体导入口10c，在主室10a的下部设有用于排出室10内的氛围气体的气体排出口10d。此外，在主室10a的上部设有观察窗10e，从观察窗10e能够观察硅单晶3的培育状況。

石英坩埚11为具有圆筒状的侧壁部和弯曲的底部的石英玻璃制容器。石墨坩埚12为了维持因加热而软化的石英坩埚11的形状而密合于石英坩埚11的外表面，从而以包住石英坩埚11的方式将其保持。石英坩埚11和石墨坩埚12构成在室10内承载硅融液的双重结构的坩埚。

石墨坩埚12被固定于旋转轴13的上端部，旋转轴13的下端部贯穿室10的底部并与设置于室10的外侧的轴驱动机构14相连接。石墨坩埚12、旋转轴13和轴驱动机构14构成石英坩埚11的旋转机构和升降机构。

加热器15为了将填充于石英坩埚11内的硅原料熔解从而生成硅融液2而使用，并且还为了维持硅融液2的熔融状态而使用。加热器15为碳制的电阻加热式加热器，以包围石墨坩埚12内的石英坩埚11的方式进行设置。进一步，在加热器15的外侧上，以包围加热器15的方式设置隔热材料16，由此提高室10内的保温性。

如图12所示，加热器15通过使细长的带状构件沿上下蛇形弯曲并在圆周方向上延展，从而形成圆筒状的外观，因此，来自加热器15的辐射光的强度在圆周方向上具有强弱。如果来自加热器的这样的光入射至弯月面，则在熔融环的圆周方向的亮度分布中也会产生不均匀。即，熔融环变得具有受到来自加热器的强辐射光影响的高亮度部分、和受到来自加热器的弱辐射光影响的低亮度部分，这样的亮度分布的不均匀成为直径测量误差的原因。

设置热遮蔽体17，从而抑制硅融液2的温度变动而在晶体生长界面附近形成适当的热区，并且防止因来自加热器15和石英坩埚11的辐射热而导致的硅单晶3的加热。热遮蔽体17为石墨制构件，其覆盖除硅单晶3的提拉路径以外的硅融液2的上方区域，具有例如从下端朝向上端开口尺寸变大的倒截头圆锥形状。

热遮蔽体17的下端的开口17a的直径大于硅单晶3的直径，由此可以确保硅单晶3的提拉路径。热遮蔽体17的开口17a的直径小于石英坩埚11的口径、且热遮蔽体17的下端部位于石英坩埚11的内侧，因此即使石英坩埚11的边沿上端上升至比热遮蔽体17的下端更上方的位置，热遮蔽体17也不会与石英坩埚11相干涉。

尽管在硅单晶3生长的同时石英坩埚11内的融液量会减少，但通过使石英坩埚11上升以使融液面与热遮蔽体17的下端之间的间隔δg达到恒定，从而可以抑制硅融液2的温度变动，并且使在融液面附近流动的气体的流速达到恒定，从而可以控制来自硅融液2的掺杂物的蒸发量。因此，可以提高硅单晶3的提拉轴方向的晶体缺陷分布、氧浓度分布、电阻率分布等的稳定性。

在石英坩埚11的上方设有作为单晶3的提拉轴的丝18、和卷取丝18的丝卷取机构19。丝卷取机构19具有使单晶3与丝18一起旋转的功能。丝卷取机构19被配置于拉起室10b的上方，丝18由丝卷取机构19起穿过拉起室10b内而向下方延伸，丝18的前端部到达主室10a的内部空间。图1中，示出培育过程中的硅单晶3被吊设在丝18上的状态。提拉单晶3时，分别使石英坩埚11和单晶3旋转，并且缓慢地将丝18提拉，由此使单晶3生长。

在主室10a的上部，设有用于观察内部的观察窗10e，在观察窗10e的外侧设置ccd照相机20。ccd照相机20的拍摄图像可以为灰度，也可以为彩色。单晶提拉工序中，ccd照相机20从斜上方拍摄能够由观察窗10e透过热遮蔽体17的开口17a看见的硅单晶3与硅融液2的分界部。将通过ccd照相机20得到的拍摄图像用图像处理部21进行处理，处理结果在控制部22中用于控制提拉条件。

图2是示出根据本实施方式所述的硅单晶的制造工序的流程图。此外，图3是示出硅单晶锭的形状的简略截面图。

如图2所示，根据本实施方式所述的硅单晶的制造中，通过将石英坩埚11内的硅原料用加热器15进行加热而熔解，从而生成硅融液2(工序s11)。接着，使固定于丝18的前端部的籽晶下降，从而在硅融液2中浸液(工序s12)。其后，维持与硅融液2接触的状态，并缓慢地提拉籽晶，从而实施培育单晶的单晶的提拉工序(工序s13~s16)。

单晶的提拉工序中，按顺序实施：为进行无位错化而形成晶体直径较细收束的颈部3a的成颈工序(工序s13)、形成晶体直径缓慢变大的肩部3b的肩部培育工序(工序s14)、形成将晶体直径维持于规定的直径(例如300mm)的主体部3c的主体部培育工序(工序s15)、以及形成晶体直径缓慢变小的尾部3d的尾部培育工序(工序s16)，最终单晶从融液面脱离。通过以上操作，完成了具有如图3所示的颈部3a、肩部3b、主体3c和尾部3d的硅单晶锭3。

在单晶3的提拉工序中，为了控制其直径，用ccd照相机20对单晶3与融液面的分界部的图像进行拍摄，由分界部所生成的熔融环的中心位置和熔融环的两个亮度峰间距离求出单晶3的直径。此外，为了控制融液2的液面位置，由熔融环的中心位置求出液面位置。控制部22控制丝18的提拉速度、加热器15的功率、石英坩埚11的旋转速度等提拉条件以使得单晶3的直径达到目标直径。此外，控制部22控制石英坩埚11的上下方向的位置以使得融液面与热遮蔽体17下端的间隔达到恒定。

图4是示意性地示出用ccd照相机20拍摄的单晶3与融液2的分界部的图像的立体图。

如图4所示，图像处理部21根据在单晶3与融液2的分界部生成的熔融环4的中心c0的坐标位置、以及熔融环4上的任意一点的坐标位置来计算熔融环4的半径r和直径r=2r。也即是说，图像处理部21计算固液界面处的单晶3的直径r。熔融环4的中心c0的位置为单晶3的提拉轴的延长线5与融液面的交点。

ccd照相机20由于从斜上方拍摄单晶3与融液面的分界部，因此无法将熔融环4捕捉为正圆。但是，只要将ccd照相机20在设计上确定的位置处以确定的角度正确地进行设置，则能够基于对融液面的观测角度将略微椭圆状的熔融环4补正为正圆，能够在几何学上由经补正的熔融环4计算其直径。

熔融环4为由在弯月面处反射的光所形成的环状高亮度区域，在单晶3的整个周缘均产生，但从观察窗10e不能观察到单晶3的背面侧的熔融环4。此外，从热遮蔽体17的开口17a与单晶3之间的间隙观察熔融环4时，在单晶3的直径大的情况下，位于观测方向的最靠前侧(图4中的下侧)的熔融环4的一部分也被热遮蔽体17的背面侧所遮挡，因此也无法进行观察。因此，熔融环4的能够观测到的部分仅为从观测方向看到的靠前左侧的一部分4l和靠前右侧的一部分4r。本发明即使在像这样只能观察到熔融环4的一部分的情况中，也能够由该一部分计算其直径。

图5是用于说明计算熔融环4的直径r的示意图。

如图5所示，熔融环4的直径r的计算中，在用ccd照相机20拍摄的二维图像中设定一根测定线l1。测定线l1是与熔融环4交叉两次、并且与提拉轴的延长线5相正交的直线。测定线l1设定于与熔融环4的中心c0相比更下侧的位置。应予说明，拍摄图像的y轴与提拉轴的延长线5相平行，x轴被设定为与提拉轴的延长线5相正交的方向。应予说明，图5所示的熔融环4是与单晶的外周相一致的理想形状。

以熔融环4的中心c0相对于拍摄图像的xy坐标原点o(0,0)的坐标为(x0,y0)时，从中心c0至测定线l1的距离y=(y1-y0)。

接着，检测测定线l1与熔融环4的两个交点d1、d1'。以熔融环4与第一测定线l1的一侧的交点d1的坐标作为(x1,y1)，以另一侧的交点d1'的坐标作为(x1',y1)。熔融环4与测定线l1的交点d1、d1'的大概位置为测定线l1上的亮度峰的位置。针对熔融环4与测定线l1的交点d1、d1'的详细位置，在下文说明。

并且，将测定线l1上的两个交点d1、d1'间的距离作为x=(x1'-x1)、将熔融环4的直径作为r、将半径作为r＝r/2时，得到(1)式。

r²=(r/2)²=(x/2)²+y²　　　　・・・(1)。

因此，根据(1)式，熔融环4的直径r如(2)式所述。

r={x²+4y²}^1/2　　　　　　　・・・(2)。

由于熔融环为具有一定宽度的带状的高亮度区域，因此为了正确地求出与测定线l1的交点的坐标，需要将熔融环4制成线图案。因此，在熔融环4与测定线l1的交点的检测中，使用亮度的参照值，由拍摄图像检测熔融环4的边缘图案，将该边缘图案与测定线的交点作为熔融环4的交点。熔融环4的边缘图案是由具有与亮度的参照值相一致的亮度的像素所构成的图案。为了定义边缘图案而使用的亮度的参照值可以为对拍摄图像中的最高亮度乘以规定的系数(例如0.8)而得到的值。

测定线l1的设定位置并非只要能够与熔融环4交差则可以为任意位置，而是存在能够更正确地测量直径的适当位置。其理由在于，加热器15的辐射光入射至在单晶与融液面的分界部形成的弯月面从而产生熔融环，但如上述那样，加热器15的辐射光的圆周方向的强度分布中存在不均匀时，对于来自加热器15的强光所入射的位置而言，因其影响而导致熔融环的亮度峰变得非常大，在直径测量时参照这样的强亮度峰的情况下，测量误差会变大。

图6是用于针对熔融环的亮度分布进行说明的图，各自示出的是：(a)为拍摄图像，(b)为示出y轴方向(列方向)的亮度分布的图，(c)为示出x轴方向(行方向)的亮度分布的图。

如图6(a)所示，硅单晶3的左侧出现的熔融环4l为从拍摄图像的右下朝向左上弯曲的线状高亮度区域。熔融环4l的最高亮度pm的y轴方向的分布如图6(b)所示，在195至235的范围内变动，具有最高亮度pm达到极大的两个峰。如上所述，加热器15的辐射光的圆周方向的强度分布中存在不均匀，因此，由来自加热器15的辐射光映入弯月面而产生的熔融环在强辐射光入射的位置处呈现高亮度、在弱辐射光入射的位置处呈现低亮度。另一方面，固液界面部的亮度在190附近为基本恒定。因此，熔融环4的最高亮度pm在极大值附近处与固液界面部的亮度pi之差变得非常大，在极小值附近处与固液界面部的亮度pi之差变得非常小。

如图6(c)所示，对于穿过熔融环的最高亮度pm的极大值附近的测定线la上的亮度分布，最高亮度pm与固液界面部的亮度pi相比非常大，而且最高亮度pm的位置位于与固液界面部的亮度pi的位置相比更靠左侧(从单晶观察为融液侧)的位置。因此，在将熔融环4的亮度比最高亮度pm稍低的位置挑选为固液界面部的亮度pi的位置时，无法正确挑选该固液界面部的亮度pi的位置，直径测量时会参照熔融环中产生最高亮度pm的位置的附近位置，导致直径测量误差变大。

但是，对于穿过熔融环的最高亮度pm的极小值附近的测定线lb上的亮度分布，由于最高亮度pm与固液界面部的亮度pi几乎没有区别，因此在将熔融环的亮度比最高亮度pm稍低的位置挑选为固液界面部的亮度pi时，能够正确地挑选该固液界面部的亮度pi的位置，能够减小直径测量误差。

从以上理由出发，本发明中在熔融环的最高亮度尽可能低的行上设定测定线来进行直径测量。以下，针对测定线的设定方法进行说明。

图7为用于说明测定线的设定方法的第1例的图。

如图7所示，在该设定方法中，首先分别提取包括熔融环的拍摄图像100的各行的最高亮度，求出最高亮度的列方向(y轴方向)的分布101。拍摄图像100中具有最高亮度的像素为熔融环4的构成像素。熔融环4受到加热器15的辐射光强弱的影响，在拍摄图像100的列方向上具有最高亮度的强弱。并且，根据这样的最高亮度的列方向的分布101，在具有最高亮度的最小值p1的行上设定测定线l1。具体而言，将以类似亮度达到一定范围以上而存在的像素的亮度作为固液界面部的亮度pi，将固液界面部的亮度pi与同一像素列内的最高亮度pm相比较，将固液界面部的亮度pi与最高亮度pm的亮度差达到最小的x轴方向的像素列作为直径测量对象区域。通过这样的方式，可以避免受到来自加热器15的强辐射光影响的熔融环4的一部分成为直径测量对象，由此能够提高晶体直径的测量精度。

图8为用于说明测定线的设定方法的第2例的图。

如图8所示，在该设定方法中，根据最高亮度的列方向的分布101，在具有阈值h以下的最高亮度的行上设定测定线l1。具体而言，将以类似亮度达到一定范围以上而存在的像素的亮度作为固液界面部的亮度pi，将固液界面部的亮度pi与同一像素列内的最高亮度pm相比较，将固液界面部的亮度pi与最高亮度pm的亮度差达到阈值h以下的x轴方向的像素列作为直径测量对象区域。如图7那样，在具有最高亮度的最小值p1的行上设定测定线时，仅能够在该一行上设定测定线，因此图像处理方面的限制大，此外也无法设定多个测定线。但是，在只要为阈值h以下则可以为任意部位的情况下，可以使测定线的设定范围具有一定的宽度，能够提高测定线的设定位置的自由度。此外，还可以在拍摄图像中设定两根以上的测定线。

阈值h必须小于列方向的最高亮度分布的最大值，优选为列方向的最高亮度分布中最大值与最小值的偏差的50%的值(中央值)加上最小值而得到的值以下，进一步优选为所述偏差的20%的值加上最小值而得到的值以下。对于阈值h，与列方向的最高亮度分布中的最小值的偏差的阈值h越接近最小值，则越能够抑制来自加热器15的强辐射光的影响，从而越能够提高直径测量精度，但测定线的设定自由度变得越低。应予说明，将阈值h设定为列方向的最高亮度分布中的最小值时，则变得与图7所示的第1例相同。像这样，通过将熔融环的圆周方向的最高亮度分布相对低的区域指定为直径测量区域来设定测定线l1、l2，可以进行直径测量而不受来自加热器15的强辐射光的影响。

图9为用于说明测定线的设定方法的第3例的图。

如图9所示，在该设定方法中，将拍摄图像100在列方向上进行分割，求出多个分割区域a1~a12内的各行的最高亮度的平均值(用正方形的标绘点表示)，在该平均值达到最小的分割区域内设定测定线。在此，在平均值达到最小的分割区域a6内设定测定线l1。通过这样的方式，能够抑制亮度分布异常的影响，从而提高测定线的设定可靠性。

图10为用于说明测定线的设定方法的第4例的图。

如图10所示，该设定方法中，在最高亮度的列方向的分布101中的极大值的位置处将拍摄图像100进行分割，在多个分割区域a1~a3内的每一个中选择具有最高亮度的最小值的行。因此，例如在具有第一分割区域a1内的最高亮度的最小值p1的行上设定第一测定线l1、在具有第二分割区域a2内的最高亮度的最小值p2的行上设定第二测定线l2、在具有第三分割区域a3内的最高亮度的最小值p3的行上设定第三测定线l3。

熔融环4的最高亮度分布沿其圆周方向交替出现高亮度和低亮度，因此在最高亮度分布中的极大值的位置处进行分割、并且在每个分割区域中设定测定线时，能够挑选出越过最高亮度分布的峰而远离的两个最高亮度的最小值(例如p1和p2)，能够拉开两根测定线(例如l1、l2)间的间隔。

如以上所说明那样，对于根据本实施方式所述的硅单晶的制造方法，由于指定在单晶与融液面的分界部出现的熔融环的圆周方向的最高亮度分布中最高亮度相对低的区域来进行直径测量处理，因此能够正确地测量晶体直径而不受来自加热器的辐射光强弱的影响。

以上，针对本发明的优选实施方式进行说明，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围，可以进行多种变更，自不必说，这些也包括在本发明的范围内。

例如，尽管在上述实施方式中举出制造硅单晶的例子，但本发明不限定于此，可以应用于通过cz法进行培育的多种单晶的制造。

实施例

使用图1所示的单晶制造装置1，通过cz法制造直径300mm硅片用的硅单晶锭。此时，用照相机拍摄单晶与融液面的分界部，并对拍摄图像进行处理来控制提拉条件。

实施例所述的单晶的提拉工序中，测定线穿过拍摄图像中的熔融环的圆周方向的最高亮度达到几乎最小的位置，由所述测定线上的亮度峰间距离测量晶体直径，基于该测量结果，以使实际的晶体直径接近目标直径的方式来对提拉条件进行反馈控制。

比较例所述的单晶的提拉工序中，测定线穿过拍摄图像中的熔融环的圆周方向的最高亮度达到几乎极大的位置，由所述测定线上的亮度峰间距离测量晶体直径，基于该测量结果，以使实际的晶体直径接近上述目标直径的方式来对提拉条件进行反馈控制。

图11是示出实施例和比较例所述的单晶的直径测量结果的图，分别示出的是：横轴示出从硅单晶锭的顶部起算的晶体生长方向上的位置，纵轴示出晶体直径相对于目标直径的偏差(晶体直径的规格值)。此外，分别示出的是：图a示出熔融环为低亮度的位置处的测量直径(实施例)、图b示出熔融环为高亮度的位置处的测量直径(比较例)、菱形的标绘点示出用游标卡尺测量的实际的晶体直径。

由图11可知，示出熔融环的最高亮度为相对低的位置处的测量直径的图a与实际的晶体直径几乎一致，而示出熔融环的最高亮度为相对高的位置处的测量直径的图b呈现总是大于实际的晶体直径的值。也即是说，通过抑制熔融环的最高亮度的不均匀的影响，能够减小直径测量误差。

附图标记说明

1单晶制造装置

2硅融液

3硅单晶(锭)

3a颈部

3b肩部

3c主体部

3d尾部

4熔融环

4l、4r熔融环的一部分

5提拉轴的延长线

10室

10a主室

10b拉起室

10c气体导入口

10d气体排出口

10e观察窗

11石英坩埚

12石墨坩埚

13旋转轴

14轴驱动机构

15加热器

15a、15b加热器的缝

16隔热材料

17热遮蔽体

17a热遮蔽体的开口

18丝

19丝卷取机构

20ccd照相机

21图像处理部

22控制部

100拍摄图像

101最高亮度的列方向的分布