CN113463185A - 单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质 - Google Patents
单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113463185A CN113463185A CN202110753499.3A CN202110753499A CN113463185A CN 113463185 A CN113463185 A CN 113463185A CN 202110753499 A CN202110753499 A CN 202110753499A CN 113463185 A CN113463185 A CN 113463185A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diameter
- length
- monocrystalline silicon
- single crystal
- rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
- C30B15/26—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using television detectors; using photo or X-ray detectors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质。单晶生长控制方法包括：在单晶硅的放肩过程中，实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻；当单晶硅的长度达到Di时，根据单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算单晶硅的直径变化速率；将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。本发明通过直径变化速率控制放肩过程，通过PID去调节晶棒的拉速，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体地说是一种单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质。
背景技术
近几年，直拉单晶行业发展迅猛，直拉单晶的技术也发生了变革。比如说：单晶炉台的尺寸由1300炉台、1400炉台发展到1600炉台(这主要指的是单晶炉台主炉筒的内径，如1600炉台就是指单晶炉台主炉筒的内径为1600mm)，热场尺寸也由前几年的26吋热场、28吋热场发展到现在的32吋热场、36吋热场，甚至是40吋热场。而炉台尺寸越来越大、热场尺寸越来越大的最主要原因就是大幅度增加单炉投料量，增加炉台产能，从而降低直拉单晶的非硅成本，提升产品竞争力。为了进一步提升产能及降低成本，大尺寸单晶技术是一个非常好的方向。
目前的角度放肩是通过判断实际直径与设定直径之间的差值，通过PID对拉速进行调节。但是，在实际拉晶过程中，大尺寸单晶实际晶体的直径与设定晶体的直径差异特别大，导致放肩工艺不稳定，而放肩一旦失败，需要对肩部进行提出或回熔，之后需要重新对炉台进行稳温、引晶和放肩，造成了极大的工时浪费。
因此，如何提供一种适用于大尺寸单晶生产的控制方法是目前亟需解决的一个技术问题。
发明内容
本发明针对现有的角度放肩不适应大尺寸单晶生产的问题，提供一种适用于大尺寸单晶生产的单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质。
第一方面，本发明提供了一种单晶生长控制方法，包括：
在单晶硅的放肩过程中，实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻；
当单晶硅的长度达到Di时，根据单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算单晶硅的直径变化速率；
将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
本方法通过实时监测单晶硅的长度、对应直径及对应时刻，在单晶硅的长度达到预设的值时，计算此时单晶硅的直径变化速率，以直径变化速率控制放肩过程，通过PID去调节晶棒的拉速，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
可选地，单晶硅的长度Di的对应直径为di，根据单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算单晶硅的直径变化速率，包括：
计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti；
计算di与di-1的差值，将差值除以Δti，得到直径变化速率Vi；
将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升，包括：
将直径变化速率Vi、与单晶硅的长度Di对应的直径变化速率设定值V0、与单晶硅的长度Di对应的晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’i，利用晶体控制速率V’i控制单晶硅的提升；
将i+1，继续执行实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻的步骤。
通过计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti，计算单晶硅直径从di-1生长至di时的直径变化速率，以该计算出的直径变化速率与当前单晶硅长度对应的直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值输入至PID函数进行调节，以时长Δti内直径变化速率对放肩过程进行调节，相比于以时长Δti内直径变化值进行调节，调节效果更加精确，放肩过程更加稳定。
可选地，计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti，包括：
将监测到单晶硅的直径为di-1的时刻ti-1减去监测到单晶硅的直径为di的时刻ti，得到时长Δti。
可选地，该方法还包括：
预先存储单晶硅各个生长阶段的长度，其中，第i个生长阶段的长度为Di。
第二方面，本发明还提供了一种单晶生长控制装置，包括：
监测模块，用于实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻；
判断模块，用于判断单晶硅的长度是否达到Di；
计算模块，用于根据单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算单晶硅的直径变化速率；
控制模块，用于将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
本装置采用上述发明方法，对单晶硅的放肩过程进行控制，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
第三方面，本发明还提供了另外一种单晶生长控制方法，包括：
在单晶硅的放肩过程中对单晶硅的直径进行监测，分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di；
根据时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi；
将直径变化率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
该方法通过计算第i个时长Δti周期内的直径变化速率，以该周期内的直径变化速率控制放肩过程，通过PID去调节晶棒的拉速，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
可选地，根据时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi，包括：
计算di与di-1的差值，将差值除以Δti，得到直径变化速率Vi；
将直径变化率输入Vi至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升，包括：
将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，利用晶体控制速度V’i控制单晶硅的提升；
在利用晶体控制速度V’i控制单晶硅的提升之后，方法还包括：
将i+1，继续执行分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di的步骤。
可选地，将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，包括：
获取时长Δti结束时刻单晶硅的长度Di；
获取与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
将直径变化速率Vi、直径变化速率设定值V0以及晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’i。
可选地，获取与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va，包括：
若长度Di位于预存的对应关系列表中，则读取对应关系列表中与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
若长度Di不位于预存的对应关系列表中，则读取对应关系列表中最靠近长度Di的第一长度数值和第二长度数值，按照预定公式根据第一长度数值和第二长度数值对应的直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值，计算与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
其中，对应关系列表包括至少一组对应关系，对应关系包括单晶硅的长度、直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值。
第四方面，本发明还提供了另外一种单晶生长控制装置，包括：
监测模块，用于在单晶硅的放肩过程中对单晶硅的直径进行监测，分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di；
计算模块，用于根据时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi；
控制模块，用于将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
本装置采用计算第i个时长Δti周期内的直径变化速率，以该周期内的直径变化速率控制放肩的方法，对单晶硅的放肩过程进行控制，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
第五方面，本发明还提供了一种单晶生长控制设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器电性连接，存储器中存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述两种单晶生长控制方法的步骤。
第六方面，本发明还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被计算机执行时实现上述两种单晶生长控制方法的步骤。
本发明所提出的两种单晶生长控制方法，均通过直径变化速率控制放肩过程，通过PID去调节晶棒的拉速，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
附图说明
图1为本发明实施例提供的单晶生长控制方法的一种流程示意图；
图2为图1所示方法中单晶生长控制装置的结构框图；
图3为本发明实施例提供的单晶生长控制方法的另一种流程示意图；
图4为图3所示方法中单晶生长控制装置的结构框图；
图5为本发明实施例提供的单晶生长控制设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种适用于大尺寸单晶生产的单晶生长控制方法。图1所示为该单晶生长控制方法的一种可选的实施例的流程图。
如图1所示，该单晶生长控制方法，包括以下步骤：
S100，在单晶硅的放肩过程中，实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻；
S200，当单晶硅的长度达到Di时，根据单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算单晶硅的直径变化速率；
S300，将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
上述步骤中的i为自然数，即取值为1、2、3、……。
通过实时监测单晶硅的长度、对应直径及对应时刻，在单晶硅的长度达到预设的值时，计算此时单晶硅的直径变化速率，以直径变化速率控制放肩过程，通过PID去调节晶棒的拉速，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
可选地，在步骤S100中，实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻，包括以下步骤：
S110，利用CCD实时拍摄单晶硅，记录对应时刻；
S120，利用拍摄的图像计算单晶硅的长度与对应直径。通过CCD相机，对单晶硅的长度、对应直径进行测量，测量方式简单。
可选地，在步骤S200中，计算单晶硅的直径变化速率，包括以下步骤：
S210，计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti；
S220，计算di与di-1的差值，将差值除以Δti，得到直径变化速率Vi。
可选地，在步骤S210中，计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti，包括以下步骤：将监测到单晶硅的直径为di-1的时刻ti-1减去监测到单晶硅的直径为di的时刻ti，得到时长Δti。
对于如何通过直径变化速率控制单晶硅的提升，具体如下：
可选地，在步骤S300中，将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升，包括以下步骤：
S310，将直径变化速率Vi、与单晶硅的长度Di对应的直径变化速率设定值V0、与单晶硅的长度Di对应的晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’i，利用晶体控制速率V’i控制单晶硅的提升；
具体地，PID函数会根据直径变化速率Vi与直径变化速率设定值V0之间的差值，并结合所述晶体控制速度基准值Va，计算出晶体控制速率V’i，即V’i＝P*(直径变化速率Vi-直径变化速率设定值V0)+晶体控制速度基准值Va。其中，P为PID函数中的比例增益系数。
S320，将i+1，继续执行实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻的步骤。
当i取1时，记录单晶硅长度在D1时，单晶硅的对应直径d1和对应时刻t1；
将i+1，即i取2时，记录单晶硅长度在D2时，单晶硅的对应直径d2和对应时刻t2；
计算t1～t2时间段中，根据d1、d2、t1和t2，计算单晶硅的直径变化速率V2，将直径变化速率V2、与单晶硅的长度D2对应的直径变化速率设定值V0、与单晶硅的长度D2对应的晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’2，利用晶体控制速率V’2控制单晶硅的提升。
继续将i+1，即i取3时，记录单晶硅长度在D3时，单晶硅的对应直径d3和对应时刻t3；
计算t2～t3时间段中，根据d2、d3、t2和t3，计算单晶硅的直径变化速率V3，将直径变化速率V3、与单晶硅的长度D3对应的直径变化速率设定值V0、与单晶硅的长度D3对应的晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’3，利用晶体控制速率V’3控制单晶硅的提升。
继续将i+1，重复上述步骤……可选地，在步骤S300中，该方法还包括以下步骤：：
S330，预先存储单晶硅各个生长阶段的长度，其中，第i个生长阶段的长度为Di。预先将单晶硅每个生长阶段的长度D1、D2、D3、D4、……、Di预存至控制程序中，然后对每个阶段的值进行调用。
如图2所示，本发明还提供了一种与图1所示单晶生长控制方法相对应的单晶生长控制装置400。该单晶生长控制装置400包括监测模块401、判断模块402、计算模块403及控制模块404。
其中，监测模块401，用于实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻；
判断模块402，用于判断单晶硅的长度是否达到Di；
计算模块403，用于根据单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算单晶硅的直径变化速率；
控制模块404，用于将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
可选地，监测模块401实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻，包括以下步骤：
利用CCD实时拍摄单晶硅，记录对应时刻；
利用拍摄的图像计算单晶硅的长度与对应直径。
可选地，单晶硅的长度Di的对应直径为di，计算模块403根据单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算单晶硅的直径变化速率，包括以下步骤：：
计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti；
计算di与di-1的差值，将差值除以Δti，得到直径变化速率Vi。
可选地，计算模块403计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti，包括以下步骤：将监测到单晶硅的直径为di-1的时刻ti-1减去监测到单晶硅的直径为di的时刻ti，得到时长Δti。
可选地，控制模块404将直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升，包括以下步骤：
将直径变化速率Vi、与单晶硅的长度Di对应的直径变化速率设定值V0、与单晶硅的长度Di对应的晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’i，利用晶体控制速率V’i控制单晶硅的提升；
将i+1，继续执行实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻的步骤。
可选地，在控制模块404中，包括以下步骤：预先存储单晶硅各个生长阶段的长度，其中，第i个生长阶段的长度为Di。
如图3所示，本发明还提供了另外一种单晶生长控制方法。该单晶生长控制方法包括以下步骤：
S500，在单晶硅的放肩过程中对单晶硅的直径进行监测，分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di；
S600，根据时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi；
S700，将直径变化率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
通过计算单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti，计算单晶硅直径从di-1生长至di时的直径变化速率，以该计算出的直径变化速率与当前单晶硅长度对应的直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值输入至PID函数进行调节，以时长Δti内直径变化速率对放肩过程进行调节，相比于以时长Δti内直径变化值进行调节，调节效果更加精确，放肩过程更加稳定。
可选地，在步骤S600中，根据时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi，包括以下步骤：
计算di与di-1的差值，将差值除以Δti，得到直径变化速率Vi。
可选地，在步骤S700中，将直径变化率输入Vi至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升，包括以下步骤：
S710，将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，利用晶体控制速度V’i控制单晶硅的提升。
可选地，在步骤S710中，将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，包括以下步骤：
S711，获取时长Δti结束时刻单晶硅的长度Di；
S712，获取与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
S713，将直径变化速率Vi、直径变化速率设定值V0以及晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’i。具体地，PID函数会根据直径变化速率Vi与直径变化速率设定值V0之间的差值，并结合所述晶体控制速度基准值Va，计算出晶体控制速率V’i，即V’i＝P*(直径变化速率Vi-直径变化速率设定值V0)+晶体控制速度基准值Va。其中，P为PID函数中的比例增益系数。
可选地，在步骤S700之后，即在利用晶体控制速度V’i控制单晶硅的提升之后，该方法还包括以下步骤：
S800，将i+1，继续执行分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di的步骤。
可选地，在步骤S712中，获取与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va，包括以下步骤：
S7121，若长度Di位于预存的对应关系列表中，则读取对应关系列表中与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
S7122，若长度Di不位于预存的对应关系列表中，则读取对应关系列表中最靠近长度Di的第一长度数值和第二长度数值，按照预定公式根据第一长度数值和第二长度数值对应的直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值，计算与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
其中，对应关系列表包括至少一组对应关系，对应关系包括单晶硅的长度、直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值。
下表1为上述方法中对应关系列表的具体例子。
表1对应关系列表
| 放肩长度(mm) | 直径速率(mm/min) | 晶升速度(mm/hr) |
| 1 | 3 | 60 |
| 10 | 3 | 62 |
| 20 | 4 | 60 |
| 40 | 5 | 57 |
| 60 | 5 | 58 |
| 80 | 6 | 62 |
| 95 | 6 | 62 |
| 110 | 7 | 63 |
| 120 | 6 | 60 |
| 140 | 5 | 55 |
| 150 | 5 | 55 |
上述预定公式为：
V设＝第一长度对应的直径变化速率的设定值+(第二长度数值对应的直径变化速率的设定值-第一长度对应的直径变化速率的设定值)*(Di-第一长度)/(第二长度数值-第一长度数值)
下面根据表1举一个具体的例子。
例如：单晶放肩过程中t1与t2时刻对应的直径d1与d2，则可以计算在时长Δt12内的实际直径变化速率V12，假设计算出的V12＝2.5mm/min。
然后，测得Δt12结束时(即t2时刻)的放肩长度D2。
(1)若D2＝10mm，如表1中的第二行数据，则预设直径变化速率为表1中的3mm/min，则以实际直径变化速率V12＝2.5mm/min与预设直径变化速率3mm/min的差值为基准，通过PID函数进行调节，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
(2)若D2＝15mm，表1中没有对应的预设直径变化速率，则需要计算与D2相对应的预设直径变化速率。
根据表1中最接近15mm的数据10mm和20mm，即表1的第二行与第三行数据，按照预定公式对预设直径变化速率进行计算。
V设＝3+(4-3)*(15-10)/(20-10)＝3.5mm/min，
则以实际直径变化速率V12＝2.5mm/min与计算出的预设直径变化速率3.5mm/min的差值为基准，通过PID函数进行调节，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
如图4所示，本发明还提供了一种与图3所示单晶生长控制方法相对应的单晶生长控制装置800。该单晶生长控制装置800包括监测模块801、计算模块802及控制模块803。
其中，监测模块801，用于在单晶硅的放肩过程中对单晶硅的直径进行监测，分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di；
计算模块802，用于根据时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi；
控制模块803，用于将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升。
本装置采用计算第i个时长Δti周期内的直径变化速率，以该周期内的直径变化速率控制放肩的方法，对单晶硅的放肩过程进行控制，使晶棒的实际直径尽可能按预设的晶体直径进行生长，从而大幅度增加了单晶放肩工艺的稳定性，使其适用于大尺寸单晶的生长。
可选地，计算模块802根据时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi，包括：计算di与di-1的差值，将差值除以Δti，得到直径变化速率Vi。
可选地，控制模块803将直径变化率输入Vi至PID函数，得到晶体控制速度，利用晶体控制速度控制单晶硅的提升，包括：将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，利用晶体控制速度V’i控制单晶硅的提升。
可选地，控制模块803将直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，包括：
获取时长Δti结束时刻单晶硅的长度Di；
获取与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
将直径变化速率Vi、直径变化速率设定值V0以及晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’i。
可选地，控制模块803在利用晶体控制速度V’i控制单晶硅的提升之后，包括：将i+1，继续执行分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di的步骤。
可选地，控制模块803获取与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va，包括：
若长度Di位于预存的对应关系列表中，则读取对应关系列表中与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
若长度Di不位于预存的对应关系列表中，则读取对应关系列表中最靠近长度Di的第一长度数值和第二长度数值，按照预定公式根据第一长度数值和第二长度数值对应的直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值，计算与长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va。
如图5所示，本发明还提供了一种单晶生长控制设备900，包括存储器901和处理器902，存储器901和处理器902电性连接，存储器901中存储有计算机程序，处理器902执行计算机程序时实现上述两种单晶生长控制方法之一的步骤。
此外，本发明还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被计算机执行时实现上述两种单晶生长控制方法的步骤。可选地，计算机存储介质可以包括平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM))、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合，例如一个计算机可读存储介质包含用于随机地生成动作指令序列的计算机可读的程序代码，另一个计算机可读存储介质包含用于进行用于转肩过程的晶体生长控制的计算机可读的程序代码。
在一个实施例中，计算机程序指令在被计算机运行时可以实现根据本发明实施例的用于放肩过程的晶体生长控制装置的各个功能模块，和/或可以执行根据本发明实施例的用于放肩过程的晶体生长控制方法。
在一个实施例中，计算机程序指令在被计算机运行时执行以上用于放肩过程的晶体生长控制方法。
综上所述，根据本发明的单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质，在制造大尺寸单晶硅晶棒时，通过直径变化速率控制放肩过程，由于直径变化速率在直径变化值的基础上，引用时间周期进行控制，使得控制更加准确。结合直径变化速率，通过PID中的比例、积分、微分共同地去调节单晶硅的拉速，从而大幅度增加了大尺寸单晶放肩工艺的稳定性。
上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。
Claims (12)
1.一种单晶生长控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在单晶硅的放肩过程中，实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻；
当所述单晶硅的长度达到Di时，根据所述单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算所述单晶硅的直径变化速率；
将所述直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用所述晶体控制速度控制所述单晶硅的提升。
2.根据权利要求1所述的单晶生长控制方法，其特征在于，所述单晶硅的长度Di的对应直径为di，所述根据所述单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算所述单晶硅的直径变化速率，包括：
计算所述单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti；
计算所述di与di-1的差值，将所述差值除以所述Δti，得到直径变化速率Vi；
所述将所述直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用所述晶体控制速度控制所述单晶硅的提升，包括：
将所述直径变化速率Vi、与单晶硅的长度Di对应的直径变化速率设定值V0、与单晶硅的长度Di对应的晶体控制速度基准值Va输入至PID函数，得到晶体控制速率V’i，利用所述晶体控制速率V’i控制所述单晶硅的提升；
将i+1，继续执行所述实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻的步骤。
3.根据权利要求2所述的单晶生长控制方法，其特征在于，所述计算所述单晶硅的直径从di-1生长至di时的时长Δti，包括：
将监测到所述单晶硅的直径为di-1的时刻ti-1减去监测到所述单晶硅的直径为di的时刻ti，得到所述时长Δti。
4.根据权利要求2所述的单晶生长控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
预先存储单晶硅各个生长阶段的长度，其中，第i个生长阶段的长度为Di。
5.一种单晶生长控制装置，其特征在于，所述单晶生长控制装置包括：
监测模块，用于实时监测单晶硅的长度、对应直径以及对应时刻；
判断模块，用于判断所述单晶硅的长度是否达到Di；
计算模块，用于根据所述单晶硅的对应直径以及对应时刻，计算所述单晶硅的直径变化速率；
控制模块，用于将所述直径变化速率输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用所述晶体控制速度控制所述单晶硅的提升。
6.一种单晶生长控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在单晶硅的放肩过程中对单晶硅的直径进行监测，分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di；
根据所述时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi；
将所述直径变化率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用所述晶体控制速度控制所述单晶硅的提升。
7.根据权利要求6所述的单晶生长控制方法，其特征在于，所述根据所述时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi，包括：
计算所述di与di-1的差值，将所述差值除以所述Δti，得到直径变化速率Vi；
所述将所述直径变化率输入Vi至PID函数，得到晶体控制速度，利用所述晶体控制速度控制所述单晶硅的提升，包括：
将所述直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，利用所述晶体控制速度V’i控制所述单晶硅的提升；
在所述利用所述晶体控制速度V’i控制所述单晶硅的提升之后，所述方法还包括：
将i+1，继续执行所述分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di的步骤。
8.根据权利要求7所述的单晶生长控制方法，其特征在于，所述将所述直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度V’i，包括：
获取所述时长Δti结束时刻单晶硅的长度Di；
获取与所述长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
将所述直径变化速率Vi、所述直径变化速率设定值V0以及所述晶体控制速度基准值Va输入至所述PID函数，得到晶体控制速率V’i。
9.根据权利要求8所述的单晶生长控制方法，其特征在于，所述获取与所述长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va，包括：
若所述长度Di位于预存的对应关系列表中，则读取所述对应关系列表中与所述长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
若所述长度Di不位于预存的对应关系列表中，则读取所述对应关系列表中最靠近所述长度Di的第一长度数值和第二长度数值，按照预定公式根据所述第一长度数值和第二长度数值对应的直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值，计算与所述长度Di对应的直径变化速率设定值V0、晶体控制速度基准值Va；
其中，所述对应关系列表包括至少一组对应关系，所述对应关系包括单晶硅的长度、直径变化速率设定值、晶体控制速度基准值。
10.一种单晶生长控制装置，其特征在于，所述单晶生长控制装置包括：
监测模块，用于在单晶硅的放肩过程中对单晶硅的直径进行监测，分别获取第i个时长Δti内起始时刻和结束时刻单晶硅的直径di-1、di；
计算模块，用于根据所述时长Δti以及直径di-1、di，计算在时长Δti内的直径变化率Vi；
控制模块，用于将所述直径变化速率Vi输入至PID函数，得到晶体控制速度，利用所述晶体控制速度控制所述单晶硅的提升。
11.一种单晶生长控制设备，其特征在于，所述单晶生长控制设备包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器电性连接，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤；
或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至9中任一项所述方法的步骤。
12.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机执行时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤；
或者，所述计算机程序被计算机执行时实现权利要求6至9中任一项所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110753499.3A CN113463185A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110753499.3A CN113463185A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113463185A true CN113463185A (zh) | 2021-10-01 |
Family
ID=77877677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110753499.3A Pending CN113463185A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113463185A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114318512A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 山东有研半导体材料有限公司 | 一种通过监控直拉单晶硅转肩直径自动调节拉速的方法 |
| CN114752996A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-07-15 | 无锡海纳智能科技有限公司 | 一种单晶硅放肩阶段开叉的智能调整方法以及存储介质 |
| CN117187945A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-12-08 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种长晶炉硅晶加工监控方法、装置及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724891A (zh) * | 2009-12-14 | 2010-06-09 | 晶龙实业集团有限公司 | 直拉硅单晶直径自动补偿方法 |
| CN103290470A (zh) * | 2013-05-21 | 2013-09-11 | 杭州海纳半导体有限公司 | 直径转变的直拉单晶硅生长方法 |
| CN109183141A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-11 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种晶体生长控制方法、装置、系统及计算机存储介质 |
| CN112064109A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-12-11 | 南京晶能半导体科技有限公司 | 一种对半导体硅材料晶体长晶放肩形状的控制方法 |
-
2021
- 2021-07-02 CN CN202110753499.3A patent/CN113463185A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724891A (zh) * | 2009-12-14 | 2010-06-09 | 晶龙实业集团有限公司 | 直拉硅单晶直径自动补偿方法 |
| CN103290470A (zh) * | 2013-05-21 | 2013-09-11 | 杭州海纳半导体有限公司 | 直径转变的直拉单晶硅生长方法 |
| CN109183141A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-11 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种晶体生长控制方法、装置、系统及计算机存储介质 |
| CN112064109A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-12-11 | 南京晶能半导体科技有限公司 | 一种对半导体硅材料晶体长晶放肩形状的控制方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114318512A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 山东有研半导体材料有限公司 | 一种通过监控直拉单晶硅转肩直径自动调节拉速的方法 |
| CN114318512B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-11-24 | 山东有研半导体材料有限公司 | 一种通过监控直拉单晶硅转肩直径自动调节拉速的方法 |
| CN114752996A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-07-15 | 无锡海纳智能科技有限公司 | 一种单晶硅放肩阶段开叉的智能调整方法以及存储介质 |
| CN114752996B (zh) * | 2022-03-22 | 2024-05-31 | 无锡海纳智能科技有限公司 | 一种单晶硅放肩阶段开叉的智能调整方法以及存储介质 |
| CN117187945A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-12-08 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种长晶炉硅晶加工监控方法、装置及系统 |
| CN117187945B (zh) * | 2023-09-08 | 2024-08-20 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种长晶炉硅晶加工监控方法、装置及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113463185A (zh) | 单晶生长控制方法、装置、设备及计算机存储介质 | |
| TWI485293B (zh) | 於生長製程中用於控制矽晶錠直徑的方法與設備 | |
| CN111690980A (zh) | 一种用于放肩过程的晶体生长控制方法、装置、系统及计算机存储介质 | |
| US20200255972A1 (en) | Method, device, system, and computer storage medium for crystal growing control | |
| US8150784B2 (en) | Control system and method for controlled object in time variant system with dead time, such as single crystal production device by czochralski method | |
| CN108508870B (zh) | 一种锅炉汽包水位控制系统性能评估及参数优化的方法 | |
| CN1820863A (zh) | 一种快速高精度板带轧制过程自动控制厚度的方法 | |
| KR101623644B1 (ko) | 잉곳 성장장치의 온도제어장치 및 그 제어방법 | |
| CN110528068B (zh) | 直拉硅单晶的引晶方法及其制造方法 | |
| JP2015087781A (ja) | 制御方法および制御装置 | |
| CN113136620A (zh) | 一种单晶炉加热系统的控制方法 | |
| CN113265702A (zh) | 液口距可控的放肩方法 | |
| CN116623277A (zh) | 晶体生长控制方法及计算机可读存储介质 | |
| CN111534853A (zh) | 引晶功率确定方法、装置及电子设备 | |
| JP6017265B2 (ja) | 制御方法および制御装置 | |
| KR102064617B1 (ko) | 잉곳 성장 제어장치 및 이에 적용되는 잉곳 성장 제어방법 | |
| US12043917B2 (en) | Single crystal ingot growth control device | |
| US20030051658A1 (en) | Method and apparatus for controlling the oxygen concentration of a silicon single crystal, and method and apparatus for providing guidance for controlling the oxygen concentration | |
| KR102051024B1 (ko) | 잉곳 성장온도 제어장치 및 이를 구비한 잉곳 성장장치 | |
| US20200149186A1 (en) | Method, device, system, and computer storage medium for crystal growing control | |
| CN114262762B (zh) | 一种调整转炉底吹流量的方法、装置、介质及设备 | |
| CN112824544B (zh) | 一种转炉出钢角度优化方法 | |
| KR101565674B1 (ko) | 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법 | |
| CN117661101A (zh) | 一种基于数字模拟的单晶炉液口用法 | |
| CN110273178A (zh) | 单晶硅的提拉方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211001 |