CN113493926A - 一种提拉速度控制方法及设备、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提拉速度控制方法及设备、系统，涉及晶体生长技术领域，以在单晶硅等晶体生长过程中，抑制晶体生长界面的液面波动，从而降低单晶生长过程中晶体位错发生的可能性。所述方法包括：获取晶体径向参数的测量值d；根据所述晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k确定晶体的提拉速度控制信号在每个提拉控制周期内包括的第一控制信号和第二控制信号；根据第一控制信号在第一时段控制晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长，并抑制所述晶体径向参数的偏差值；根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长。所述设备用于执行所述提拉速度控制方法。本发明提供的提拉速度控制方法用于晶体生长。

Description

一种提拉速度控制方法及设备、系统

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，尤其涉及一种提拉速度控制方法及设备、系统。

背景技术

直拉法又称为切克劳斯基法，是由切克劳斯基(Czochralski)建立起来的一种单晶生长方法，简称CZ法。目前，常以单晶炉为生长设备，采用直拉法生长单晶硅。

相关技术中，采用单晶炉生长单晶硅时，将单晶炉内石英坩埚230所容纳的高纯度多晶硅熔化成硅熔体，接着将籽晶硅与石英坩埚230内的硅熔体表面充分接触，然后再进行引晶、放肩、转肩、等径、收尾等晶体生长工艺。在单晶硅整个生长过程中，坩埚和籽晶硅同时转动，并且向上提拉籽晶硅，使得籽晶硅逐渐生长形成单晶硅棒。

在等径生长阶段，为了抑制单晶硅在晶体生长过程中的直径偏差，需要以采用PID方法根据单晶硅直径的偏差值控制单晶硅的提拉速度。但是，采用PID方法控制单晶硅的提拉速度波动较大，容易引起单晶硅与硅液的生长界面(下文简称晶体生长界面)液面波动，导致单晶硅的晶体生长过程出现位错。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提拉速度控制方法及设备、系统，以在单晶硅等晶体生长过程中，抑制晶体生长界面的液面波动，从而降低单晶生长过程中晶体位错发生的可能性。

第一方面，本发明提供一种提拉速度控制方法。该提拉速度控制方法包括：获取晶体径向参数的测量值d；根据所述晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k确定所述晶体的提拉速度控制信号，晶体的提拉速度控制信号在每个提拉控制周期内包括第一控制信号和第二控制信号；根据第一控制信号在第一时段控制晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长，根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长。第一提拉速度V₁用于在第一时段抑制晶体径向参数的偏差值。由此可见，本发明提供的提拉速度控制方法基于脉宽调制技术，将每个提拉控制周期的速度控制时序调制为两个时段。在此基础上，可以在每个提拉控制周期将提拉速度的控制过程分为两个时段，并控制每个时段以恒定提拉速度提拉晶体，以降低晶体生长界面液面波动问题，从而减少晶体位错产生的可能性。并且，本发明提供的提拉速度控制方法中引入晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，因此，可以以晶体径向参数的偏差值缩小为目标，确定晶体的提拉速度控制信号在每个提拉控制周期内包括第一控制信号和第二控制信号，保证晶体可以在每个提拉控制周期逼近晶体的目标径向参数d₀。

在一种可能的实现方式中，上述晶体径向参数的测量值d为晶体直径、晶体半径或晶体周长，但不仅限于此。上述晶体径向参数的偏差值为晶体的直径偏差、晶体的半径偏差或晶体的周长偏差，但不仅限于此。应理解，只要能够体现晶体径向尺寸的参数均可以作为晶体径向参数的测量值d，此处仅示例性的列举一些可能的实现方式。在实际应用中，当晶体径向参数的测量值d为晶体直径时，晶体径向参数的偏差值可以为晶体的直径偏差，当然也可以为晶体的半径偏差或晶体的周长偏差。当晶体径向参数的偏差值为晶体的直径偏差，晶体径向参数的偏差值不是晶体的直径偏差时，在获取晶体直径后，需要对晶体直径进行适当的数学转换，以使得最终转换后的数据与所选用的晶体径向参数的偏差值匹配。当然，也可以对晶体的直径偏差进行转换，使得转换后的数据与晶体的直径匹配。

在一种可能的实现方式中，根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k确定晶体的提拉速度控制信号包括：根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定第一时段的占空比R；根据第一时段的占空比R和第一提拉速度V₁，确定第一控制信号；根据第一时段的占空比R和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号。

可以理解的是，在一个提拉控制周期内，两个时段中任一时段的占空比已知，可以间接的获取到另一个时段的占空比，因此，确定第二控制信号的过程中，需要根据第一时段的占空比R和提拉控制周期确定第二时段的占空比，然后再根据第二时段的占空比和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号。

在一种可能的实现方式中，上述第一时段的占空比R满足：R＝k|d-d₀|，d₀为晶体的目标径向参数，R大于0且小于1。该晶体径向参数的测量值d为在提拉控制周期的初始时刻，晶体在固液生长界面处的晶体径向参数。

当选择提拉控制周期的初始时刻的晶体径向参数的测量值d，晶体径向参数的测量值d与晶体的目标径向参数d₀的差值(定义为晶体径向参数的初始偏差值)最大化。此时根据晶体径向参数的初始偏差值和预设增益系数k所确定的第一时段的占空比最大。而在第一时段以第一提拉速度V₁提拉晶体，是为了在第一时段抑制晶体径向参数的偏差值，因此，当第一时段的占空比最大，可以保证以第一提拉速度V₁提拉晶体的时间尽可能长，从而确保晶体径向参数的偏差值抑制效果最佳。由此可见，选择晶体径向参数的测量值d的测量时刻，可以使得晶体径向参数在该提拉控制周期结束时最大化趋近晶体的目标径向参数d₀。

在一种可能的实现方式中，上述第一控制信号包括第一提拉速度V₁和第一时段的时长T1。应理解，本发明中第一时段的时长T1为广义的时长，可以是以占空比的形式表达，也可以以狭义的时长形式表达。

鉴于占空比是指高电平在一个周期内所占的时间比率。在此基础上，当第一时段的占空比R和提拉控制周期T已知的情况下，可以根据第一时段的占空比R和提拉控制周期T确定第一时段的时长T1。例如：当第一时段的时长T1以狭义的时长形式表达时，该第一时段的时长T1满足T1＝R*T，T为提拉控制周期。

在一种可能的实现方式中，第二控制信号包括第二提拉速度V₂和第二时段的时长T2。当第一提拉速度V₁用于在第一时段抑制晶体径向参数的偏差值，在第二时段可以认为晶体径向参数的偏差值已经得到充分抑制，因此，以第二提拉速度V₂进行晶体生长的过程中，可以令第二提拉速度V₂等于参考速度V₀，以参考速度V₀提拉晶体生长即可。

对于提拉控制周期来说，每个提拉控制周期包括第一时段和第二时段。在第一时段的时长T1已知的情况下，可以根据提拉控制周期T和第一时段的时长T1获得第二时段的时长T2。应理解，本发明中第二时段的时长T2为广义的时长，可以是以占空比的形式表达，也可以以狭义的时长形式表达。当第二时段的时长T2以占空比的形式表达，则第二时段的时长T2满足T2＝1-R。当第二时段的时长T2以狭义的时长形式表达，则第二时段的时长T2满足T2＝T(1-R)。

在一种可能的实现方式中，上述获取晶体径向参数的测量值d后，根据所述第一时段的占空比R和第一提拉速度V₁，确定第一控制信号前，上述提拉速度控制方法还包括：根据晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定第一提拉速度V₁。

获取晶体径向参数的测量值d后，根据第一时段的占空比R和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号前，上述提拉速度控制方法还包括：设定参考速度V₀为第二提拉速度V₂。

由上可见，第一提拉速度V₁不仅与晶体的目标径向参数d₀有关，还与晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀有关。而晶体径向参数的测量值d和晶体的目标径向参数d₀的差值，可以反映出晶体径向参数的偏差值大小。基于此，可以结合参考速度V₀和晶体径向参数的偏差值，确定出第一提拉速度V₁，使得所确定的第一提拉速度V₁不仅可以抑制晶体径向参数的偏差值，还可以尽可能的接近作为第二提拉速度V₂的参考速度V₀。此时，在第一时段向第二时段转换的过程中，晶体生长界面的液面波动程度比较小，可以进一步降低晶体位错，提高晶体质量。

在一种可能的实现方式中，鉴于提拉速度越快，晶体生长速度越慢这一规律，根据晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定第一提拉速度V₁，包括：

确定晶体径向参数的测量值d小于晶体的目标径向参数d₀的情况下，对参考速度V₀进行降速处理，获得第一提拉速度V₁。此时所确定的第一提拉速度V₁虽然比参考速度V₀略小，但是其可以保证以第一提拉速度V₁进行晶体生长时，晶体径向尺寸可以快速增加，使得晶体径向参数与晶体的目标径向参数d₀的差距逐渐缩小，从而抑制晶体径向参数的偏差值。

确定晶体径向参数的测量值d大于晶体的目标径向参数d₀的情况下，对参考速度V₀进行提速处理，获得第一提拉速度V₁。此时所确定的第一提拉速度V₁虽然比参考速度V₀略大，但是其可以保证以第一提拉速度V₁进行晶体生长时，晶体径向尺寸的增长速度尽可能慢。并且，由于第一提拉速度增加，因此，在第一时段的下一时刻，虽然晶体径向尺寸仍然以比较缓慢的速度增长，但是晶体径向尺寸增长位置已经与原来位置的距离比较远，从而有效抑制原来位置的晶体径向尺寸增长。

确定晶体径向参数的测量值d等于晶体的目标径向参数d₀的情况下，设定参考速度V₀为第一提拉速度V₁。此时，说明以参考速度V₀进行晶体生长，对晶体的径向参数的实时测量值没有影响，可以在第一时段以参考速度V₀为第一提拉速度V₁进行晶体生长。

在一种可能的实现方式中，确定晶体径向参数的测量值d小于晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1-A)，A为补偿系数，A大于0且小于1。确定晶体径向参数的测量值d大于晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1+A)，A为补偿系数，A大于0且小于1。确定晶体径向参数的测量值d等于晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁等于参考速度V₀。A可以为经验值，也可以根据是根据实际需要确定。在确定A的大小时，一方面可以参考第一提拉速度V₁和第二提拉速度V₂的大小差异，以降低二者差异过大所导致的晶体生长界面的液面波动程度；另一方面，需要结合晶体径向参数的偏差值大小，以尽量抑制晶体径向参数的偏差值。由此可见，可以通过平衡液面波动程度和晶体径向参数的偏差值两方面因素，确定A的大小。

在一些可能的实现方式，上述参考速度V₀可以是存储在执行该提拉速度控制方法的终端设备内，也可以是从外部设备(如测速仪)获取的参考速度V₀。当参考速度V₀从外部设备获取的参考速度V₀，则根据晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定第一提拉速度V₁前，上述提拉速度控制方法还包括：获取参考速度V₀。

在一种可能的实现方式中，根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长后，上述提拉速度控制方法还包括：更新晶体径向参数的测量值d，至于更新时间，可根据所需采集的晶体径向参数的测量值d的要求选取。例如：当晶体径向参数的测量值d为在提拉控制周期的初始时刻，晶体在固液生长界面处的晶体径向参数，那么在一个提拉控制周期结束瞬间，或者新的提拉控制周期开启的瞬间，测量晶体径向参数的测量值d并更新。

当然，在一些情况下，还可以更新参考速度V₀或者既更新测量晶体径向参数的测量值d，又更新参考速度V₀。至于更新时间，可以选取任何时间，也可以选择在根据所述第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长后，更新参考速度V₀，这样可以保证所选取的参考速度V₀更为准确。例如：当参考速度V₀为一定时间段内的提拉速度平均值，那么该时间段越长，所确定的提拉速度平均值的普适性也就越高，对晶体生长的控制也就越准确。

在一种可能的实现方式中，根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定第一时段的占空比R后，根据第一控制信号在第一时段控制晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长前，上述提拉速度控制方法还包括：确定提拉速度的控制信号累计时长对提拉控制周期的取模结果小于第一时段的时长T1。根据取模公式可以知道，取模结果实质是在一个提拉控制周期内晶体生长的时长。由此可见，当该取模结果小于第一时段的时长T1，说明提拉控制周期处在第一时段。此时，可以根据第一控制信号在第一时段控制晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长。

在一种可能的实现方式中，根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定第一时段的占空比R后，根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长前，上述提拉速度控制方法还包括：确定提拉速度的控制信号累计时长对提拉控制周期的取模结果大于或等于第一时段的时长T1。根据取模公式可以知道，取模结果实质是在一个提拉控制周期内晶体生长的时长。由此可见，当该取模结果大于或等于第一时段的时长T1，说明提拉控制周期处在第二时段。此时，可以根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长。

第二方面，本发明提供一种终端设备。该终端设备包括：处理器和通信接口。通信接口和处理器耦合，处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如第一方面或第一方面中任一可能实现方式所描述的提拉速度控制方法。

第三方面，本发明提供一种拉晶控制系统。该拉晶控制系统包括：第二方面所描述的终端设备，以及与该终端设备通信的驱动设备。驱动设备可以为驱动电机或其它可实现提拉功能的驱动设备。

在一种可能的实现方式中，上述拉晶控制系统还包括测量单元。该测量单元可以用于测量晶体径向参数。例如：第一检测设备可以为Ircon直径检测系统、SIMS(ScannedImage Measurement System)直径测量系统、CCD(charge coupled device，缩写为CCD)摄像扫描系统。当然，也可以采用基于双目视觉测量策略的检测设备。

在一种可能的实现方式，上述测量单元还包括测速仪。测速仪可以直接或间接的检测提拉速度。例如：测速仪可以实时采集提拉晶体的驱动电机的转速，并在一定时间段进行数学变化和平均化，转换为该时间段内的平均提拉速度，在需要更新参考速度V₀时，可以将平均提拉速度作为参考速度V₀上传至终端设备。

第四方面，本发明提供一种计算机存储介质。该计算机存储介质中存储有指令，当指令被运行时，使得第一方面或第一方面中任一可能实现方式所描述的提拉速度控制方法被执行。

本发明中第二方面至第四方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的拉晶控制系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的拉晶控制系统所应用的单晶炉的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种拉晶速度控制方法的实现流程图一；

图4为本发明实施例中第一种晶体提拉速度-时间变化图；

图5为本发明实施例中第二种晶体提拉速度-时间变化图；

图6为本发明实施例中第三种晶体提拉速度-时间变化图；

图7为本发明实施例提供的一种拉晶速度控制方法的流程图二；

图8为本发明实施例中第一控制信号和第二控制信号的第一种时序对比图；

图9为本发明实施例中第一控制信号和第二控制信号的第二种时序对比图；

图10为本发明实施例中第一提拉速度的确定流程图；

图11为本发明实施例提供的一种拉晶速度控制方法的流程图三；

图12为本发明实施例提供的另一种拉晶速度控制方法的流程图；

图13为本发明实施例提供的拉晶速度控制装置的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的终端设备的硬件结构示意图；

图15为本发明实施例提供的芯片的结构示意图。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在介绍本发明实施例之前首先对本发明实施例中涉及到的相关名词作如下释义：

脉宽调制(Pulse Width Modulation，缩写为PWM)是一种利用微处理器的数字输出对模拟电路进行控制的技术。

占空比是指高电平在一个周期内所占的时间比率。

增益系数是指单位输入变化量的占空比，单位为/mm。

本发明实施例提供一种提拉速度控制方法，可适用于各种单晶等晶体生长中。该单晶可以为单晶硅、单晶锗等，但不仅限于此。该提拉速度控制方法可以应用于拉晶控制系统。

图1示出本发明实施例提供的拉晶控制系统的结构示意图。如图1所示，该拉晶控制系统包括：终端设备100，以及与该终端设备100通信的驱动设备200。驱动设备200可以为驱动电机221或其它可实现提拉功能的驱动设备200。该终端设备100可以PWM技术为基础，执行提拉速度控制方法。此时，终端设备100可以对提拉速度进行周期性控制，使得驱动电机221在两个时段以匀速方式提拉晶体，从而降低晶体生长界面液面波动的程度，以减少晶体位错产生的可能性，提高晶体质量。

如图1所示，上述终端设备100可以为工控机或可实现工控机功能的手机、平板电脑等终端设备100可以控制单晶炉的拉晶策略。该拉晶策略可以包括晶体的提拉速度控制策略，坩埚控制策略等。例如：终端设备100与驱动电机221等驱动设备200通信时，终端设备100控制驱动电机221等驱动设备200提拉单晶。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，上述拉晶控制系统还包括测量单元200。该测量单元200和驱动设备200均终端设备100相互通信，实现数据传输。通信方式可以是无线通信，也可以是有线通信。无线通信可以基于wifi、zigbee等联网技术进行通信。有线通信可以基于数据线或电力线载波实现通信连接。通信接口可以为标准通信接口。该标准通信接口可以为串行接口，也可以为并行接口。例如：终端设备100与测量单元200可以采用I2C(Inter-Integrated Circuit)总线通信，也可以采用电力线载波通信技术实现通信连接。此时，终端设备100可以用以测量晶体径向参数的测量值、检测提拉速度等，并将测量结果上报至终端设备100。例如：该测量单元200包括第一检测设备201和第二检测设备202。第一检测设备201和第二检测设备202均与终端设备100通信。

如图1所示，第一检测设备201可以检测晶体径向参数。例如：第一检测设备201可以为Ircon直径检测系统、SIMS(Scanned Image Measurement System，缩写为SIMS)直径测量系统、CCD(charge coupled device，缩写为CCD)摄像扫描系统。当然，也可以采用基于双目视觉测量策略的检测设备。

如图1所示，第二检测设备202可以直接或间接的检测提拉速度。第二检测设备202可以为速度传感器等常见测速装置。例如：测速仪可以实时采集提拉晶体的驱动电机的转速，并在一定时间段进行数学变化和平均化，转换为该时间段内的平均提拉速度，在需要更新参考速度V₀时，可以将平均提拉速度作为参考速度V₀上传至终端设备。

图2示例出本发明实施例提供的拉晶控制系统所应用的单晶炉的结构示意图。如图2所示，该单晶炉可以为CZ单晶炉，其主要包括炉体210、提拉头220以及分别位于炉体210内的石英坩埚230、加热部件240和保温桶250。炉体210开设有用真空接口211、惰性气体接入口212，以及排气口213等。保温桶250设在炉体210内的底部。加热部件240和石英坩埚230设在保温桶250内。并且石英坩埚230可以在保温桶250内转动和升降。提拉头220包括驱动电机221以及设在驱动电机221上的籽晶轴222。驱动电机221设在炉体210的顶部，并且籽晶轴222从炉体210顶部伸入炉体210内。应理解，该驱动电机221的类型可以为步进电机，变频电机等，当然也可以根据实际应用场景选择。

如图2所示，为了方便观察炉体210内的情况，上述炉体210还开设有观察孔114，用以观察炉体210内部单晶生长状况。同时，可以定期打开观察孔114，利用测量单元200检测炉体210内部单晶生长状况。当然，也可以将测量单元200设在炉体210上，用以观察炉体210内部情况。

如图1和图2所示，上述单晶炉可以用于各种单晶等晶体生长。以生长单晶硅为例，在石英坩埚230内放入半导体级硅，并利用加热部件240加热石英坩埚230，使得半导体级硅熔融，形成熔体RT；并利用提拉头220控制籽晶轴222将籽晶硅Cys浸入熔体RT表面。在工控机的控制下，籽晶硅Cys在转动的过程中被缓慢的向上提拉，使得籽晶硅Cys下端依次经历引晶、放肩、转肩、等径生长、收尾等晶体生长工艺，从而生长成所需的单晶硅棒。

在等径生长阶段，为了抑制单晶硅在晶体生长过程中的直径偏差，需要以采用PID方法根据单晶硅直径的偏差值控制单晶硅的提拉速度。但是，采用PID方法控制单晶硅的提拉速度波动较大，容易引起单晶硅与硅液的生长界面(下文简称晶体生长界面)液面波动，导致单晶硅的晶体生长过程出现位错。

针对上述问题，本申请实施例提供的一种提拉速度控制方法可以由终端设备执行的步骤，也可以由应用于终端设备中的芯片执行，由驱动电机执行的步骤，也可以由应用于驱动电机中的芯片执行。下面实施例以终端设备为主要执行主体进行描述。

图3示出本发明实施例提供的提拉速度控制方法的示意图。本发明实施例提供的提拉速度控制方法应用于图1所示的拉晶控制系统。如图3所示，本发明实施例提供的提拉速度控制方法包括：

步骤101：终端设备获取测量单元发送的晶体径向参数的测量值d。

示例性的，测量单元包括第一检测设备，其可以检测晶体径向参数。举例描述：当第一检测设备为CCD摄像扫描系统，该CCD摄像扫描系统包括光学成像设备、数字化设备和处理设备。

上述光学成像设备可以选择CCD摄像机。由于晶体生长特点，CCD摄像机可以测量晶体在固液生长界面处的图像，以准确反映在等径生长阶段晶体径向参数。数字化设备可以从光学成像设备获取模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字图像信号。该数字化设备可以为图像采集卡，其设在光学成像设备内，也可以设在光学成像设备。处理设备主要用于存储图像数字信号以及用于对图像数字信号进行分析，从其中提取晶体径向参数的测量值d。处理设备可以独立于终端设备，也可以将其功能集成在终端设备内，以减少不必要的硬件。

当处理设备可以独立于终端设备时，终端设备获取测量单元发送的晶体径向参数的测量值d实质是：测量单元对晶体径向参数的测量值d进行编码的数字信号。此时，终端设备获取测量单元发送的晶体径向参数的测量值d后，对晶体径向参数的测量值d进行解码，即可获得晶体径向参数的测量值d。当处理设备的功能集成在终端设备时，终端设备获取测量单元发送的晶体径向参数的测量值d实质是：测量单元对数字图像信号进行编码后的数字信号。此时，终端设备所获取的晶体径向参数的测量值d为间接体现晶体径向参数的测量值d的数字图像信号。终端设备需要对数字图像信号进行解码和图像识别，获得晶体径向参数的测量值d。

步骤102：终端设备根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k确定晶体的提拉速度控制信号。该晶体的提拉速度控制信号在每个提拉控制周期内包括第一控制信号和第二控制信号。

在实际应用中，可以基于PWM技术预先设置提拉控制周期T。该提拉控制周期T由计数器的使能信号频率决定。采用PWM技术对提拉控制周期T内的控制信号脉宽进行调制时，可以在不改提拉控制周期T的前提下，通过调整其每个提拉控制周期T的脉冲方波占空比，最终确定在每个提拉控制周期内包括第一控制信号和第二控制信号。并且，利用晶体径向参数的测量值d和预设增益系数，确定晶体的提拉速度控制信号，因此，可以以晶体径向参数的偏差值缩小为目标，确定晶体的提拉速度控制信号在每个提拉控制周期内包括第一控制信号和第二控制信号，从而保证晶体可以在每个提拉控制周期逼近晶体的目标径向参数d₀。

步骤103：终端设备根据第一控制信号在第一时段控制晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长。该第一提拉速度V₁用于在第一时段抑制晶体径向参数的偏差值。

在实际应用中，终端设备可以以标准通信接口向驱动电机发送第一控制信号。驱动电机根据第一控制信号在第一时段驱动晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长。该第一提拉速度V₁用于在第一时段抑制晶体径向参数的偏差值。以PWM技术为基础，在对提拉速度进行周期性控制时，所获得的第一控制信号为电压稳定的脉冲信号，因此，驱动电机在第一时段以第一提拉速度V₁提拉晶体的过程是匀速提拉过程，使得提拉速度的控制稳定性提高。由此可见，本发明实施例提供的提拉速度控制方法可以降低因为提拉速度波动所导致的晶体生长界面液面波动的程度，减少晶体位错产生的可能性，提高晶体质量。

步骤104：终端设备根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长。

在实际应用中，终端设备可以以标准通信接口向驱动电机发送第二控制信号。驱动电机根据第二控制信号在第二时段驱动晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长。该第二提拉速度V₂用于在第二时段抑制晶体径向参数的偏差值。

以PWM技术为基础，在对提拉速度进行周期性控制时，所获得的第一控制信号为电压稳定的脉冲信号，因此，驱动电机在第二时段以第二提拉速度V₂提拉晶体的过程是匀速提拉过程，可以降低因为提拉速度波动所导致的晶体生长界面液面波动的程度，从而减少晶体位错产生的可能性，提高晶体质量。

第一提拉速度V₁的大小可以通过第一控制信号的信号强弱体现，也可以由载入第一控制信号的信息体现。同理，第二提拉速度V₂的大小可以通过第二控制信号的信号强弱体现，也可以由载入第二控制信号的信息体现。并且，不管第一提拉速度V₁和第二提拉速度V₂的大小是以何种方式体现，晶体提拉速度-时间变化图均可参考图4～图6。

如图4～图6所示，该晶体提拉速度-时间变化图的横坐标表示时间，单位为s，纵坐标表示提拉速度，单位为mm/hr。在一个提拉控制周期T内，驱动电机根据第一控制信号在第一时段以第一提拉速度V₁恒定的提拉晶体，并进行晶体生长。驱动电机根据第二控制信号在第二时段以第二提拉速度V₂恒定的提拉晶体，并进行晶体生长。由图4～图6可以看出，在一个提拉控制周期内，驱动电机在第一时段至第二时段的过渡瞬间，提拉速度有可能出现略微波动，除此之外，驱动电机在第一时段一直以第一提拉速度V₁恒定的提拉晶体，在第二时段一直以第二提拉速度V₂恒定的提拉晶体，因此，本发明实施例提供的提拉速度控制方法可以有效缓解提拉晶体过程中速度波动过大所导致的晶体位错问题，从而提高晶体生长质量。

作为一种可能的实现方式，不管是以数字图像信号的形式将上述晶体径向参数的测量值d间接发送至终端设备，还是以载入信号的形式直接将上述晶体径向参数的测量值d发送至终端设备，测量单元所发送的晶体径向参数的测量值d只要可以直接或间接体现晶体的径向参数。至于晶体的径向参数的种类，可以为晶体直径、晶体半径或晶体周长等可以表示晶体粗细的参数，但不仅限于此。同理，上述晶体径向参数的偏差值为晶体的直径偏差、晶体的半径偏差或晶体的周长偏差，但不仅限于此。应理解，只要能够体现晶体径向尺寸的参数均可以作为晶体径向参数的测量值d，此处仅示例性的列举一些可能的实现方式。

示例性的，当晶体径向参数的测量值d为晶体直径时，晶体径向参数的偏差值可以为晶体的直径偏差，当然也可以为晶体的半径偏差或晶体的周长偏差。当晶体径向参数的偏差值为晶体的直径偏差，晶体径向参数的偏差值不是晶体的直径偏差时，在获取晶体直径后，需要对晶体直径进行适当的数学转换，以使得最终转换后的数据与所选用的晶体径向参数的偏差值匹配。当然，也可以对晶体径向参数的偏差值进行转换，使得转换后的数据与晶体的直径匹配。

作为一种可能的实现方式，如图7所示，终端设备根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k确定第一控制信号和第二控制信号包括：

步骤1021：终端设备根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定第一时段的占空比R。该第一时段的占空比R满足：R＝k|d-d₀|，晶体径向参数的偏差值Δd＝d-d₀。其中，d₀为晶体的目标径向参数，R、k均为大于0且小于1。

举例说明：设定晶体径向参数的测量值d为单晶直径，d₀为单晶的目标直径。预设增益系数k可以设置为0.6/mm，d＝216mm，d₀＝215mm。

此时，Δd＝d-d₀＝216mm-215mm＝1mm。第一时段的占空比R＝k|d-d₀|＝|216mm-215mm|×0.6/mm＝0.6。

步骤1022：终端设备根据第一时段的占空比R和第一提拉速度V₁，确定第一控制信号。

示例性的，可以将第一时段的占空比R和第一提拉速度V₁进行编码，生成第一控制信号。此时，第一控制信号包括第一提拉速度V₁和第一时段的时长T1。应理解，本发明中第一时段的时长T1为广义的时长，可以是以占空比的形式表达，也可以以狭义的时长形式表达。

在一种示例中，鉴于占空比是指高电平在一个周期内所占的时间比率。在此基础上，当第一时段的占空比R和提拉控制周期T已知的情况下，可以根据第一时段的占空比R和提拉控制周期T确定第一时段的时长T1。例如：当第一时段的时长T1以狭义的时长形式表达时，该第一时段的时长T1满足T1＝R*T，T为提拉控制周期。并且，由于R＝k|d-d₀|，因此，当T1＝R*T时，T1＝kT|d-d₀|。由此可见，当T、d₀和k一定的情况下，确定，d的大小决定第一时段的时长T1。

例如，当d≠d₀时，第一时段的时长T1＞0。并且d-d₀的值越大，第一时段的时长T1也就越长。而当d＝d₀时，T1＝0。这种情况下，可以将第一时段和第二时段看作一个时段，并且驱动电机按照第二提拉速度V₂提拉晶体。当然，也可以将第一时段和第二时段分开看待，只是此时第一时段的时长T1＝0，不管设定的第一提拉速度V₁大小，驱动电机都不会以第一提拉速度V₁提拉晶体，而是以第二提拉速度V₂为提拉速度，在该提拉控制周期T内提拉晶体。

步骤1023：终端设备根据第一时段的占空比R和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号。应理解，步骤1022和步骤1023可以同时执行，也可以分时执行。

在一个提拉控制周期内，两个时段中任一时段的占空比已知，可以间接的获取到另一个时段的占空比。基于此，在实际应用中，可以根据第一时段的占空比R和提拉控制周期T确定第二时段的占空比，然后再根据第二时段的占空比和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号。

示例性的，可以将第二时段的占空比和第二提拉速度V₂进行编码，生成第二控制信号。该第二控制信号包括第二提拉速度V₂和第二时段的时长T2。当第一提拉速度V₁用于在第一时段抑制晶体径向参数的偏差值，在第二时段可以认为晶体径向参数的偏差值已经得到充分抑制，因此，以第二提拉速度V₂进行晶体生长的过程中，可以令第二提拉速度V₂等于参考速度V₀，以参考速度V₀提拉晶体生长即可。

图8和图9示例出第一控制信号和第二控制信号的两种时序对比图。图8和图9的横坐标为时间，单位为s；纵坐标为电压，单位为V。如图8和图9所示，每个提拉控制周期包括第一时段和第二时段。第一控制信号在第一时段为高电平，该高电平为有效控制信号，驱动电机可以响应该高电平。此时，在第一控制信号的控制下，驱动电机可以在第一时段以第一提拉速度V₁提拉晶体。第一控制信号在第二时段为低电平，该低电平为无效控制信号，驱动电机无法响应该低电平。此时，在第一控制信号的控制下，驱动电机无法在第二时段以第一提拉速度V₁提拉晶体。

第二控制信号在第一时段为低电平，该低电平为无效控制信号，驱动电机无法响应该低电平。此时，在第二控制信号的控制下，驱动电机无法在第一时段以第二提拉速度V₂提拉晶体。第二控制信号在第二时段为高电平，该高电平为有效控制信号，驱动电机可以响应该高电平。此时，在第二控制信号的控制下，驱动电机可以在第二时段以第二提拉速度V₂提拉晶体。

由上可见，在第一时段的时长T1已知的情况下，可以根据提拉控制周期T和第一时段的时长T1获得第二时段的时长T2。应理解，第二时段的时长T2为广义的时长，可以是以占空比的形式表达，也可以以狭义的时长形式表达。当第二时段的时长T2以占空比的形式表达，则第二时段的时长T2满足T2＝1-R。当第二时段的时长T2以狭义的时长形式表达，则第二时段的时长T2满足T2＝T(1-R)。

上述第一时段的占空比R不仅与预设增益系数k有关，还与测量单元所提供的晶体径向参数的测量值d有关，而每次所采集的晶体径向参数的测量值d不一定相同，因此，各个提拉控制周期中第一时段的占空比可能相同，也可能不同。同理，各个提拉控制中的第二时段的占空比可能相同，也有可能相同。

如图8和图9所示，相邻两个提拉控制周期T中第一时段之间被第二时段隔开。并且，鉴于各个提拉控制周期的第一时段的占空比可能相同，也可能不同，因此，第一控制信号的时序图中所展示的高电平带宽或者说时长有所不同。相邻两个提拉控制周期中第二时段之间被一个第一时段隔开。并且，鉴于各个提拉控制周期的第二时段的占空比可能相同，也可能不同，因此，第二控制信号的时序图中所展示的高电平带宽有所不同。并且，从图8和图9可以看出，第一控制信号的单个脉宽为第一时段的时长T1，和第二控制信号的单个脉宽为第二时段的时长T2，因此，在同一提拉控制周期T内，第一控制信号的单个脉宽和第二控制信号的单个脉宽之和等于提拉控制周期T。

上述晶体径向参数的测量值d可以为在提拉控制周期的初始时刻，晶体在固液生长界面处的晶体径向参数。定义晶体径向参数的偏差值Δd为晶体径向参数的初始偏差值。由于晶体径向参数的偏差值Δd＝d-d₀，因此，当晶体径向参数的测量值d为在提拉控制周期的初始时刻，晶体在固液生长界面处的晶体径向参数时，晶体径向参数的初始偏差值Δd最大化。在此基础上，根据晶体径向参数的初始偏差值和预设增益系数k所确定的第一时段的占空比最大。而在第一时段以第一提拉速度V₁提拉晶体，是为了在第一时段抑制晶体径向参数的偏差值，因此，当第一时段的占空比最大，可以保证以第一提拉速度V₁提拉晶体的时间尽可能长，从而确保晶体径向参数的偏差值抑制效果最佳。由此可见，选择晶体径向参数的测量值d的测量时刻，可以使得晶体径向参数在该提拉控制周期结束时最大化趋近晶体的目标径向参数d₀。

在一种可选方式中，上述第一提拉速度V₁可以是以晶体径向参数的偏差值Δd为参考的经验值，也可以是以晶体径向参数的偏差值Δd为参考对参考速度V₀进行调整，确定的速度。

为了利用第一提拉速度V₁抑制晶体径向参数的偏差值的同时，减少第一提拉速度V₁和第二提拉速度V₂之间的差异，可以以第二提拉速度V₂为基准，对第一提拉速度V₁进行调整，以保证第一提拉速度V₁和第二提拉速度V₂的差异尽可能小，从而降低晶体生长过程中的位错，提高晶体质量。

当第二提拉速度V₂为参考速度V₀时，如图7所示，上述终端设备获取晶体径向参数的测量值d后，终端设备根据第一时段的占空比R和第一提拉速度V₁，确定第一控制信号前，上述提拉速度控制方法还包括：

步骤1015-1：终端设备根据晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定第一提拉速度V₁。

第一提拉速度V₁不仅与晶体的目标径向参数d₀有关，还与晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀有关。而晶体径向参数的测量值d和晶体的目标径向参数d₀的差值，可以反映出晶体径向参数的偏差值大小。可以结合参考速度V₀和晶体径向参数的偏差值，确定出第一提拉速度V₁，使得所确定的第一提拉速度V₁不仅可以抑制晶体径向参数的偏差值，还可以尽可能的接近作为第二提拉速度V₂的参考速度V₀。此时，在第一时段向第二时段转换的过程中，晶体生长界面的液面波动程度比较小，可以进一步降低晶体位错，提高晶体质量。

示例性的，如图10所示，终端设备根据晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定第一提拉速度V₁，包括：

步骤1051-1a：终端设备根据晶体径向参数的测量值d与晶体的目标径向参数d₀的大小关系。由于晶体径向参数的测量值d与晶体的目标径向参数d₀的差值为晶体径向参数的偏差值Δd，因此，该步骤实质是判断晶体径向参数的偏差值Δd的是否大于0，是否小于0和是否等于0的过程。

当Δd＜0，终端设备执行步骤1051b。当Δd＞0，终端设备执行步骤1051c。当Δd＝0，终端设备执行步骤1051d。

步骤1051-1b：终端设备确定晶体径向参数的测量值d小于晶体的目标径向参数d₀的情况下，对参考速度V₀进行降速处理，获得第一提拉速度V₁。此时，第一提拉速度V₁虽然比参考速度V₀略小，但是其可以保证以第一提拉速度V₁进行晶体生长时，晶体径向尺寸可以快速增加，使得晶体径向参数与晶体的目标径向参数d₀的差距逐渐缩小，从而抑制晶体径向参数的偏差值。应理解，降低处理的强度越大，则晶体径向参数与晶体的目标径向参数d₀的接近速度也就越快。

示例性的，如图8所示，在一个提拉控制周期T内，第一控制信号在第一时段处在高电平状态，电压为U₁，第二控制信号在第二时段处在高电平状态，电压为U₂＞U₁。而由于控制信号电压越高，驱动电机在控制信号的控制下其提拉速度越快。

基于此，如图4所示，终端设备确定晶体径向参数的测量值d小于晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1-A)，A为补偿系数，A大于0且小于1，相应的，驱动电机在第一时段的第一提拉速度V₁小于驱动电机在第二时段的第二提拉速度V₂。

为了防止接近速度过快所导致的晶体径向参数超过晶体的目标径向参数d₀的情况发生。可以在终端设备确定晶体径向参数的测量值d小于晶体的目标径向参数d₀的情况下，兼顾第一时段时长的情况下，设定第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1-A)，A为补偿系数，A大于0且小于1。此时，终端设备根据第一控制信号在第一时段以第一提拉速度V₁进行晶体生长时，晶体径向参数基本等于晶体的目标径向参数d₀时，第一时段刚好结束。

步骤1051-1c：终端设备确定晶体径向参数的测量值d大于晶体的目标径向参数d₀的情况下，对参考速度V₀进行提速处理，获得第一提拉速度V₁。此时，第一提拉速度V₁虽然比参考速度V₀略大，但是其可以保证以第一提拉速度V₁进行晶体生长时，晶体径向尺寸的增长速度尽可能慢。并且，由于第一提拉速度增加，因此，在第一时段的下一时刻，虽然晶体径向尺寸仍然以比较缓慢的速度增长，但是此时晶体径向尺寸增长的位置已经与位置的距离比较远，从而有效抑制原来位置的晶体径向尺寸增长。

示例性的，如图9所示，在一个提拉控制周期T内，第一控制信号在第一时段处在高电平状态，电压为U₁，第二控制信号在第二时段处在高电平状态，电压为U₂＜U₁。而由于控制信号电压越高，驱动电机在控制信号的控制下其提拉速度越快。

基于此，如图5所示，终端设备确定晶体径向参数的测量值d大于所述晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1+A)，A为补偿系数，A大于0且小于1。相应的，驱动电机在第一时段的第一提拉速度V₁大于驱动电机在第二时段的第二提拉速度V₂。

为了防止晶体径向尺寸的增长速度过慢所导致的晶体径向参数无法达到晶体的目标径向参数d₀的问题发生，终端设备确定晶体径向参数的测量值d大于晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1+A)，A为补偿系数，A大于0且小于1。此时，在第一时段的下一时刻，虽然晶体径向尺寸仍然以比较缓慢的速度增长，但是在第二时段以参考速度V₀进行晶体生长可以弥补因为第一时段提拉速度过快，所导致的晶体径向尺寸增长过慢的问题。

步骤1051-1d：终端设备确定晶体径向参数的测量值d等于晶体的目标径向参数d₀的情况下，设定参考速度V₀为第一提拉速度V₁。此时，说明以参考速度V₀进行晶体生长，对晶体的径向参数的实时测量值没有影响，可以在第一时段以参考速度V₀为第一提拉速度V₁进行晶体生长。换句话说，终端设备确定晶体径向参数的测量值d等于晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁等于参考速度V₀。

如图6所示，终端设备确定晶体径向参数的测量值d等于晶体的目标径向参数d₀的情况下，第一提拉速度V₁等于参考速度V₀，相应的，驱动电机在第一时段的第一提拉速度V₁等于驱动电机在第二时段的第二提拉速度V₂。但是，当晶体径向参数的测量值d等于晶体的目标径向参数d₀的情况下，晶体径向参数的偏差值Δd为0时，第一时段的占空比R＝k|d-d₀|＝0。此时，在提拉控制周期T内，第一时段的时长T1＝0。相应的，第二提拉速度的时长T₂＝T。即当晶体径向参数的偏差值|d-d₀|＝0时，在提拉控制周期内以参考速度V₂进行晶体生长。

上述补偿系数A可以为经验值，也可以根据是根据实际需要确定。在确定A的大小时，一方面可以参考第一提拉速度V₁和第二提拉速度V₂的大小差异，以降低二者差异过大所导致的晶体生长界面的液面波动程度；另一方面，需要结合晶体径向参数的偏差值大小，以尽量抑制晶体径向参数的偏差值。由此可见，可以通过平衡液面波动程度和晶体径向参数的偏差值两方面因素，确定A的大小。

例如：补偿系数A＝0.1，参考速度V₀＝50mm/hr。如图4和图8所示，若Δd＝214.5mm-215mm＝-0.5mm＜0，V₁＝V₀(1-A)＝50×(1-0.1)＝45mm/hr。如图5和图9所示，若Δd＝216mm-215mm＝1＞0，V₁＝V₀(1+A)＝50×(1+0.1)＝55mm/hr。如图6和图10所示，若Δd＝215mm-215mm＝0mm，V₁＝V₀＝50mm。并且，由于第一时段的时长T1等于0，因此，虽然设定第一提拉速度V₁＝50mm,但在提拉控制周期T内，实质以参考速度V₀作为第二提拉速度V₂进行晶体生长，且整个提拉控制周期T的提拉速度恒定。

需要说明的是，为了保证第二提拉速度V₂为参考速度V₀，如图7所示，终端设备获取晶体径向参数的测量值d后，终端设备根据第一时段的占空比R和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号前，上述提拉速度控制方法还包括：

步骤1015-2：终端设备设定参考速度V₀为第二提拉速度V₂。

作为第二提拉速度V₂的参考速度V₀可以为经验值，也可以为在一定时间段内提拉速度的平均值。该参考速度V₀可以是存储在执行该提拉速度控制方法的终端设备内，也可以是从外部设备获取的参考速度V₀。

在一些情况下，如图7所示，当参考速度V₀从外部设备获取的参考速度V₀，则终端设备根据晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定第一提拉速度V₁前，上述提拉速度控制方法还包括：步骤1010：终端设备获取测量单元发送的参考速度V₀。

终端设备根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长后，上述提拉速度控制方法还包括：终端设备更新晶体径向参数的测量值d，至于更新时间，可根据所需采集的晶体径向参数的测量值d的要求选取。例如：当晶体径向参数的测量值d为在提拉控制周期的初始时刻，晶体在固液生长界面处的晶体径向参数，那么在一个提拉控制周期结束瞬间，或者新的提拉控制周期开启的瞬间，测量晶体径向参数的测量值d并更新。

在实际应用中，可以利用第二检测设备直接或间接的检测提拉速度。例如：当第二检测设备间接检测一定时间段的提拉速度时，第二检测设备可以为设在获取驱动电机内的速度传感器，用以测量驱动电机在一定时间段的转速，并将驱动电机在一定时间段的转速转换为提拉速度。将该提拉速度作为参考速度V₀发送至终端设备。

鉴于一个提拉控制周期结束后，终端设备需要再次获取晶体径向参数的测量值d，此时，终端设备可以仅更新晶体径向参数的测量值d，也可以更新晶体径向参数的测量值d的同时，更新参考速度V₀。基于此，终端设备根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长后，上述提拉速度控制方法还包括：

终端设备更新晶体径向参数的测量值d。至于更新时间，可根据所需采集的晶体径向参数的测量值d的要求选取。例如：当晶体径向参数的测量值d为在提拉控制周期的初始时刻，晶体在固液生长界面处的晶体径向参数，那么在一个提拉控制周期结束瞬间，或者新的提拉控制周期开启的瞬间，测量晶体径向参数的测量值d并更新。

当终端设备更新测量晶体径向参数的测量值d又更新参考速度V₀时，至于参考速度V₀的更新时间，可以选取任何时间，也可以选择在根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长后，更新参考速度V₀，这样可以保证所选取的参考速度V₀更为准确。例如：当参考速度V₀为一定时间段内的提拉速度平均值，那么该时间段越长，所确定的提拉速度平均值的普适性也就越高，对晶体生长的控制也就越准确。

作为一种可能的实现方式中，如图11所示，终端设备根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定所述第一时段的占空比R后，终端设备根据第一控制信号在第一时段控制晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长前，上述提拉速度控制方法还包括：

步骤1025a：终端设备判断提拉速度控制信号的累计时长对提拉控制周期的取模结果mod是否小于第一时段的时长T1。

在PWM技术中，计时器会输出时钟信号。该时钟信号可以控制提拉控制周期的大小，并反映出提拉速度控制信号的累计时长。也就是说，计时器提供的时钟信号的初始值为提拉速度的第一个提拉控制周期的初始时刻，在任意时刻，终端设备可以根据计时器提供的时钟信号的时间值确定提拉速度控制信号的累计时长。

当取模结果mod＜T1，执行步骤1025b。当取模结果mod≥T1，执行步骤1025c。

步骤1025b：终端设备确定提拉速度控制信号的累计时长对提拉控制周期的取模结果mod小于第一时段的时长T1。

根据取模公式可以知道，取模结果实质是在一个提拉控制周期内晶体生长的时长。由此可见，当该取模结果小于第一时段的时长T1，说明提拉控制周期处在第一时段。此时，终端设备只要保证执行步骤1023后，执行步骤103前，已经执行步骤1025b即可，详细执行顺序则可以根据实际需求设计，此处不做限定。例如：可以在执行步骤1022和步骤1023之后，执行步骤1025b，再执行步骤103。

如图11所示，终端设备根据晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定第一时段的占空比R后，终端设备根据第二控制信号在第二时段控制晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长前，上述提拉速度控制方法还包括：

步骤1025c：终端设备确定提拉速度控制信号的累计时长对提拉控制周期的取模结果mod大于或等于第一时段的时长T1。

根据取模公式可以知道，取模结果实质是在一个提拉控制周期内晶体生长的时长。由此可见，当该取模结果大于或等于第一时段的时长T1，说明提拉控制周期处在第二时段。此时，终端设备只要保证执行步骤1023后，执行步骤104前，已经执行步骤1025c即可，详细执行顺序则可以根据实际需求设计，此处不做限定。例如：可以在执行步骤1022和步骤1023之后，执行步骤1025b，再执行步骤103。

举例说明：若提拉控制周期T＝10s，第一时段的占空比R＝0.6，则第一时段的时长为6s。在此基础上，若计时器的时钟信号当前时刻t＝12s，那么提拉速度控制信号的累计时长为12s。提拉速度控制信号的累计时长对提拉控制周期进行取模(即12Mod10)，取模结果mod＝2s＜提拉控制周期T＝6s。此时，终端设备可以执行步骤103。若计时器的时钟信号当前时刻t＝18s，那么提拉速度控制信号的累计时长为18s。提拉速度控制信号的累计时长对提拉控制周期进行取模(即18Mod10)，取模结果mod＝8s＞提拉控制周期T＝6s。此时，终端设备可以执行步骤104。

需要说明的是，终端设备确定的提拉速度控制信号含有的第一控制信号和第二控制信号可以分阶段输出，也可以一次性输出。

当取模结果mod＜T1，执行步骤103，取模结果mod≥T1，执行步骤104时，可以认为提拉速度控制信号含有的第一控制信号和第二控制信号分阶段发送至驱动电机。

当取模结果mod＜T1，执行步骤1015，取模结果mod≥T1，可以直接将提拉速度控制信号含有的第一控制信号和第二控制信号一次性输出，并在下一提拉控制周期到来时，根据提拉速度控制信号含有的第一控制信号和第二控制信号一次性输出分时段控制晶体提拉速度。应理解，终端设备确定提拉速度控制信号实质为晶体正在经历的提拉控制周期的下一周期的提拉速度控制信号。也就是说，提拉速度控制信号是在该提拉速度控制信号所控制的提拉控制周期的前一周期发送至驱动电机。

为了便于理解本发明，下面以一个提拉控制周期为例描述生长单晶硅的提拉速度控制方法。应理解，为了便于表述，下文用d表示单晶硅直径的测量值，d₀表示单晶硅的目标直径，Δd表示单晶硅直径的初始偏差值。

图12为本发明实施例提供的另一种拉晶速度控制方法的流程图。如图12所示，本发明实施例提供一种提拉速度控制方法包括：

步骤201：终端设备获取测量单元发送的单晶硅直径的测量值d。单晶硅直径的测量值d表示在提拉控制周期的初始时刻，单晶硅在固液生长界面处的直径。

步骤202：终端设备根据单晶硅直径的测量值d与单晶硅的目标直径d₀的差值确定单晶硅直径的初始偏差值Δd。

例如：d₀＝215mm，d＝216mm，则单晶硅直径的偏差值Δd为d-d₀＝216mm-215mm＝1mm。

步骤203：终端设备根据单晶硅直径的初始偏差值Δd、预设增益系数k确定第一时段的占空比R。

例如，预设增益系数k可以设置为0.6/mm。当Δd＝1mm时，控制模块可以根据单晶硅直径的初始偏差值Δd、预设增益系数k按照前文第一时段的占空比R＝k|d-d₀|的公式，确定第一时段的占空比R＝k|Δd|＝1mm×0.6/mm＝0.6。

步骤204：终端设备根据第一时段的占空比R和提拉控制周期T确定第一时段的时长T1。

例如：当第一时段的占空比R＝0.6，则T1＝T*R＝10s×0.6＝6s。

步骤205：终端设备利用提拉速度控制信号的累计时长对提拉控制周期进行取模，获得取模结果mod。应理解，终端设备根据计时器的时钟信号确定提拉速度控制信号的累计时长。并且步骤205可以与步骤204并行，也可以分时执行。

步骤206：终端设备判断取模结果mod是否小于第一时段的时长T1。

如果取模结果mod＜T1，执行步骤207～211。当取模结果mod≥T1，执行步骤212和213。

步骤207：终端设备判断单晶硅直径的测量值d与单晶硅的目标直径的差值d₀的大小关系。

当d＜d₀，执行步骤208。当d＞d₀，执行步骤209。当d＝d₀，执行步骤210。

步骤208：终端设备根据V₁＝V₀(1-A)对参考速度V₀进行降速处理，获得第一提拉速度V₁。该参考速度可以为t1时刻～t2时刻的提拉速度平均值。举例说明：补偿系数A＝0.1，参考速度V₀＝50mm/hr。若d＝214.5mm，d₀＝215mm，因此，d＜d₀，V₁＝V₀(1-A)＝50×(1-0.1)＝45mm/hr。

步骤209：终端设备根据V₁＝V₀(1+A)对参考速度V₀进行提速处理，获得第一提拉速度V₁。该参考速度可以为t1时刻～t2时刻的提拉速度平均值。

举例说明：补偿系数A＝0.1，参考速度V₀＝50mm/hr。若d＝216mm，d₀＝215mm，因此，d＞d₀，V₁＝V₀(1+A)＝50×(1+0.1)＝55mm/hr。

步骤210：终端设备设定参考速度V₀为第一提拉速度V₁。举例说明：补偿系数A＝0.1，参考速度V₀＝50mm/hr。若d＝215mm，d₀＝215mm，因此，d＝d₀，V₁＝V₀＝50mm/hr。

步骤211：终端设备根据第一提拉速度V₁和第一时段的占空比R，确定第一控制信号。

步骤212：终端设备设定参考速度V₀为第二提拉速度V₂。当然，在不受步骤206的节制下，步骤212和步骤213可以与步骤207～步骤211并行。

步骤213：终端设备根据第一提拉速度V1和第二时段的占空比，确定第二控制信号。第二时段的占空比＝1-R。应理解，步骤212和步骤213可以并行，也可以依序进行。

步骤214：终端设备将第一控制信号和第二控制信号作为晶体的提拉速度控制信号输出。

上述主要从终端设备的角度对本发明实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，终端设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本发明能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明实施例可以根据上述方法示例对终端设备等进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在采用对应集成单元的情况下，图13示出本发明实施例提供的提拉速度控制装置400的结构示意图。该提拉速度控制装置400可以为图1所示终端设备100，也可以为应用于图1所示终端设备100的芯片。

如图13所示，该提拉速度控制装置400包括：处理单元401和通信单元402。可选的，该拉速度控制装置400还可以包括存储单元403，用于存储提拉速度控制装置400的程序代码和数据。

在一种示例中，如图13所示，上述通信单元402用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤101。

如图13所示，处理单元401用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤102～104。

在一种可能的实现方式中，如图13所示，上述处理单元401用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤1021～步骤1023。

在一种可能的实现方式中，如图13所示，上述通信单元402还用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤1010。

在一种可能的实现方式中，如图13所示，上述处理单元401还用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤1015-1。

示例性的，如图13所示，上述处理单元401用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤1015-1a～步骤1015-1d。

在一些可能的实现方式中，如图13所示，上述处理单元401还用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤1025a～1025c。

在另一种示例中，如图13所示，上述通信单元402用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤201和步骤214。

如图13所示，上述处理单元401用于支持提拉速度控制装置400执行上述实施例中由图1所示终端设备100执行的步骤202～步骤213。

其中，如图13所示，处理单元401可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)，专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。通信单元402可以是收发器、收发电路或通信接口等。存储单元403可以是存储器。

如图13所示，当处理单元401为处理器，通信单元402为收发器，存储单元为存储器时，本发明实施例所涉及的提拉速度控制装置400可以为图14所示的终端设备的硬件结构示意图。

如图14所示，本发明实施例提供的终端设备500包括处理器510和通信接口530。通信接口530和处理器510耦合。

如图14所示，上述处理器510可以是一个通用中央处理器(central processingunit，CPU)，微处理器，专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。上述通信接口530可以为一个或多个。通信接口530可使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。

如图14所示，上述终端设备500还可以包括通信线路540。通信线路540可包括一通路，在上述组件之间传送信息。

可选的，如图14所示，该终端设备500还可以包括存储器520。存储器520用于存储执行本发明方案的计算机指令，并由处理器510来控制执行。处理器510用于执行存储器520中存储的计算机指令，从而实现本发明实施例提供的提拉速度控制方法。

如图14所示，存储器520可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质，但不限于此。存储器520可以是独立存在，通过通信线路540与处理器510相连接。存储器520也可以和处理器510集成在一起。

可选的，本发明实施例中的计算机指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。

在具体实现中，作为一种实施例，如图14所示，处理器510可以包括一个或多个CPU，如图14中的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，如图14所示，终端设备500可以包括多个处理器510，如图14中的处理器510和处理器550。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。

图15为本发明实施例提供的芯片的结构示意图。如图15所示，该芯片600包括一个或两个以上(包括两个)处理器610和通信接口620。

可选的，如图15所示，该芯片600还包括存储器630，存储器630可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器610提供操作指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)。

在一些实施方式中，如图15所示，存储器630存储了如下的元素，执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集。

在本发明实施例中，如图15所示，处理器610通过调用存储器存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行相应的操作。

如图15所示，处理器610控制终端设备中任一个的处理操作，处理器610还可以称为中央处理单元(central processing unit，CPU)。

如图15所示，存储器630可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器610提供指令和数据。存储器630的一部分还可以包括NVRAM。例如应用中存储器、通信接口以及存储器通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图15中将各种总线都标为总线系统640。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、ASIC、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，实现上述实施例中由终端设备执行的功能。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、终端、用户设备或者其它可编程装置。所述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘(digital video disc，DVD)；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘(solid state drive，SSD)。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种提拉速度控制方法，其特征在于，包括：

获取晶体径向参数的测量值d；

根据所述晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k确定所述晶体的提拉速度控制信号，所述晶体的提拉速度控制信号在每个提拉控制周期内包括第一控制信号和第二控制信号；

根据所述第一控制信号在第一时段控制所述晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长，所述第一提拉速度V₁用于在所述第一时段抑制所述晶体径向参数的偏差值；

根据所述第二控制信号在第二时段控制所述晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长。

2.根据权利要求1所述的提拉速度控制方法，其特征在于，所述晶体径向参数的测量值d为晶体直径、晶体半径或晶体周长；所述晶体径向参数的偏差值为晶体的直径偏差、晶体的半径偏差或晶体的周长偏差。

3.根据权利要求1所述的提拉速度控制方法，其特征在于，所述根据所述晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k确定所述晶体的提拉速度控制信号包括：

根据所述晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定所述第一时段的占空比R；

根据所述第一时段的占空比R和第一提拉速度V₁，确定第一控制信号；

根据所述第一时段的占空比R和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号。

4.根据权利要求3所述的提拉速度控制方法，其特征在于，所述第一时段的占空比R满足：R＝k|d-d₀|，d₀为晶体的目标径向参数，R大于0且小于1，所述晶体径向参数的测量值d为在所述提拉控制周期的初始时刻，所述晶体在固液生长界面处的晶体径向参数。

5.根据权利要求3所述的提拉速度控制方法，其特征在于，

所述第一控制信号包括第一提拉速度V₁和第一时段的时长T1；所述第一时段的时长T1满足T1＝R*T，T为提拉控制周期；和/或，

所述第二控制信号包括第二提拉速度V₂和第二时段的时长T2；所述第二提拉速度V₂等于参考速度V₀，所述第二时段的时长T2满足T2＝T(1-R)，T为提拉控制周期。

6.根据权利要求3所述的提拉速度控制方法，其特征在于，所述获取晶体径向参数的测量值d后，所述根据所述第一时段的占空比R和第一提拉速度V₁，确定第一控制信号前，所述提拉速度控制方法还包括：根据所述晶体径向参数的测量值d、所述晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定所述第一提拉速度V₁；

所述获取晶体径向参数的测量值d后，所述根据所述第一时段的占空比R和第二提拉速度V₂，确定第二控制信号前，所述提拉速度控制方法还包括：设定所述参考速度V₀为所述第二提拉速度V₂。

7.根据权利要求6所述的提拉速度控制方法，其特征在于，所述根据所述晶体径向参数的测量值d、晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定所述第一提拉速度V₁，包括：

确定所述晶体径向参数的测量值d小于所述晶体的目标径向参数d₀的情况下，对所述参考速度V₀进行降速处理，获得第一提拉速度V₁；

确定所述晶体径向参数的测量值d大于所述晶体的目标径向参数d₀的情况下，对所述参考速度V₀进行提速处理，获得第一提拉速度V₁；

确定所述晶体径向参数的测量值d等于所述晶体的目标径向参数d₀的情况下，设定所述参考速度V₀为第一提拉速度V₁。

8.根据权利要求6所述的提拉速度控制方法，其特征在于，所述根据所述晶体径向参数的测量值d、所述晶体的目标径向参数d₀和参考速度V₀确定所述第一提拉速度V₁前，所述提拉速度控制方法还包括：获取所述参考速度V₀。

9.根据权利要求1～8任一项所述的提拉速度控制方法，其特征在于，

确定所述晶体径向参数的测量值d小于所述晶体的目标径向参数d₀的情况下，所述第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1-A)，A为补偿系数，A大于0且小于1；

确定所述晶体径向参数的测量值d大于所述晶体的目标径向参数d₀的情况下，所述第一提拉速度V₁满足V₁＝V₀(1+A)，A为补偿系数，A大于0且小于1；

确定所述晶体径向参数的测量值d等于所述晶体的目标径向参数d₀的情况下，所述第一提拉速度V₁等于参考速度V₀。

10.根据权利要求3～8任一项所述的提拉速度控制方法，其特征在于，所述根据所述晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定所述第一时段的占空比R后，所述根据所述第一控制信号在第一时段控制所述晶体以第一提拉速度V₁进行晶体生长前，所述提拉速度控制方法还包括：确定所述提拉速度控制信号的累计时长对所述提拉控制周期的取模结果小于第一时段的时长T1；和/或，

所述根据所述晶体径向参数的测量值d和预设增益系数k，确定所述第一时段的占空比R后，所述根据所述第二控制信号在第二时段控制所述晶体以第二提拉速度V₂进行晶体生长前，所述提拉速度控制方法还包括：确定所述提拉速度控制信号的累计时长对所述提拉控制周期的取模结果大于或等于第一时段的时长T1。

11.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如权利要求1-10任一项所述提拉速度控制方法。

12.一种拉晶控制系统，其特征在于，包括：

权利要求11所述终端设备；

以及与所述终端设备通信的驱动设备。

13.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，使得权利要求1～10任一项所述提拉速度控制方法被执行。

Images