CN115369481A - 一种直拉单晶的收尾方法、设备以及计算机存储介质 - Google Patents

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CN115369481A CN202110553454.1A CN202110553454A CN115369481A CN 115369481 A CN115369481 A CN 115369481A CN 202110553454 A CN202110553454 A CN 202110553454A CN 115369481 A CN115369481 A CN 115369481A
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Abstract

本发明公开一种直拉单晶的收尾方法、设备以及计算机存储介质，涉及拉晶技术领域，以解决在实际的收尾过程中，晶体直径越来越小，无法继续使用捕捉图像的方式控制收尾工序的技术问题。上述直拉单晶的收尾方法包括：当直拉单晶进入收尾工序时，实时获取晶体尾部的实际质量；利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整；其中，收尾模型中的晶体尾部与实时获取的晶体尾部具有相同长度；利用调整后的收尾参数，控制收尾工序，以使收尾工序中的晶体尾部形状与收尾模型中的晶体尾部形状相同。

Description

一种直拉单晶的收尾方法、设备以及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及拉晶技术领域，尤其涉及一种直拉单晶的收尾方法、设备以及计算机存储介质。
背景技术
直拉法制备单晶硅，是将多晶硅料放入石英坩埚中，加热熔化形成硅熔体，然后经过拉晶工艺后形成单晶硅棒，拉晶工艺包括调温、引晶、放肩、转肩、等径及收尾等步骤。在上述工艺过程中，晶体等径生长完成后，如果将晶体与硅熔液立即分开，由于热应力会在晶体中产生位错和滑移线，并沿晶体向上延伸，该延伸线向上延伸的长度约为晶体生长的直径大小，为了避免这种情况发生，必须将晶体直径慢慢缩小，直至缩尖再与硅熔液分离，这一过程即为收尾。
在实际的收尾过程中，晶体直径越来越小，无法继续使用捕捉图像的方式控制收尾工序。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直拉单晶的收尾方法、设备以及计算机存储介质，以解决在实际的收尾过程中，晶体直径越来越小，无法继续使用捕捉图像的方式控制收尾工序的技术问题。
第一方面，本发明提供一种直拉单晶的收尾方法，应用于单晶炉中，直拉单晶的收尾方法包括：
当直拉单晶进入收尾工序时，实时获取晶体尾部的实际质量。
利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整。其中，收尾模型中的晶体尾部与实时获取的晶体尾部具有相同长度。
利用调整后的收尾参数，控制收尾工序，以使收尾工序中的晶体尾部形状与收尾模型中的晶体尾部形状相同。
在采用上述方案的情况下，本发明提供的直拉单晶的收尾方法利用实时获取的晶体尾部的实际质量，与收尾模型中同一尾部长度的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序中的收尾参数进行调整，从而控制收尾工序。基于此，可以仅利用晶体尾部的实际质量和理论质量控制收尾工序，解决现有技术中由于晶体直径越来越小，无法继续使用捕捉图像的方式控制收尾工序的技术问题。且本发明利用收尾参数控制收尾工序，可以使晶体尾部的实际质量的变化量趋向于收尾模型中晶体尾部的理论质量的变化量，进而保证收尾工序中的晶体尾部形状与收尾模型中的晶体尾部形状相同。
在一种可能的实现方式中，单晶炉包括底部加热器和坩埚，底部加热器用于对所述坩埚中的熔料进行加热。收尾参数包括收尾工序中晶体的提拉速度，以及底部加热器的加热功率。
在采用上述方案的情况下，在收尾工序中，影响晶体尾部形状的因素包括对晶体进行提拉时的提拉速度以及坩埚中熔料的温度。坩埚中熔料的温度主要受底部加热器的加热功率影响。而本发明中收尾参数包括晶体的提拉速度以及底部加热器的加热功率，故利用本发明中的收尾参数可以实现对晶体尾部的精确控制。
在一种可能的实现方式中，当晶体尾部的实际质量小于收尾模型中的晶体尾部的理论质量时，对收尾工序的收尾参数进行调整包括：降低晶体的提拉速度，降低底部加热器的加热功率。
当晶体尾部的实际质量大于收尾模型中的晶体尾部的理论质量时，对收尾工序的收尾参数进行调整包括：提高晶体的提拉速度，提高底部加热器的加热功率。
在采用上述方案的情况下，在晶体尾部的实际质量小于或大于收尾模型中的晶体尾部的理论质量的情况下，对晶体的提拉速度或者底部加热器的加热功率进行不同的调整。基于此，可以更加精准的控制收尾工序中的晶体尾部形状。
在一种可能的实现方式中，单晶炉包括还拉晶装置，拉晶装置包括重量传感器。重量传感器用于实时获取晶体尾部的实际质量。
在一种可能的实现方式中，收尾模型为根据多个收尾工序中晶体尾部的直径与收尾长度之间的关系建立的模型。
在采用上述方案的情况下，由于本发明中的收尾模型是根据多个收尾工序中晶体的直径与收尾长度之间的关系建立的，故收尾模型为根据实际收尾工序建立，当利用该收尾模型中的晶体尾部的实际质量对收尾工序的收尾参数进行调整时，可以更加精确的控制收尾工序后得到的晶体尾部的形状。
在一种可能的实现方式中，利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整包括：
基于PI控制方法，利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整；
基于PI控制方法，对晶体的提拉速进行调整的表达式为：
Figure BDA0003076243020000031
其中，所述Vi为所述晶体的当前提拉速度，所述V0为所述晶体的收尾工序开始时的起始拉速，所述W1i为所述晶体尾部i时刻的实际质量，所述W0i为所述晶体尾部i时刻的理论质量，所述P1为所述晶体的提拉速的比例系数，所述I1为所述晶体的提拉速度的积分系数；
基于PI控制方法，对底部加热器的加热功率进行调整的表达式为：
Figure BDA0003076243020000032
其中，Qi为调整后的所述底部加热器的加热功率，Q0为所述收尾工序开始时所述底部加热器的加热功率，所述P2为所述底部加热器的加热功率的比例系数，所述I2为所述底部加热器的加热功率的积分系数。
在采用上述技术方案的情况下，本发明利用PI控制方法，根据实时获取的收尾过程中晶体尾部的实际质量与晶体尾部的理论质量变化量的差值，调整晶体在收尾工程中的提拉速度以及加热器即热功率，使得实际晶体的尾部形状按照收尾模型中的晶体尾部形状进行生长，提高了收尾的准确性，便于自动收尾的控制。
在一种可能的实现方式中，所述直拉单晶的收尾方法还包括：当提拉速度为初始提拉速度时，对初始提拉速度进行修正；其中，初始提拉速度为等径工序结束是晶体生长的平均速度；
对初始提拉速度进行修正的表达式为：
V0'＝V0*K标；
其中，V0'为修正后的初始提拉速度，V0为初始提拉速度，K标为不同尾部长度下所述晶体的理论提拉速度变化率。
所述直拉单晶的收尾方法还包括：对加热器加热功率进行修正；
对初始功率进行修正的表达式为：
Q0'＝Q0*L标；
其中，Q0'为修正后的初始功率，Q0为初始功率，所述L标为不同尾部长度下加热功率的修正系数
在采用上述技术方案的情况下，对初始提拉速度以及初始加热功率进行了修正，以解决在实际的拉晶过程中，直接获取的初始提拉速度或初始加热功率由于各种原因存在不同程度的偏差的技术问题，提高了本发明中初始提拉速度以及初始加热功率的准确性。
第二方面，本发明还公开了一种直拉单晶的收尾设备，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，以实现上述直拉单晶的收尾方法。
第三方面，本发明还公开了计算机存储介质，计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现上述直拉单晶的收尾方法。
本发明中第二方面、第三方面及其各种实现方式的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式的有益效果相同，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示出了本发明实施例提供的一种直拉单晶的收尾方法的步骤流程图；
图2示出了本发明实施例提供的一种收尾模型的示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种晶体直径系数与收尾长度的关系曲线图；
图4示出了本发明实施例提供的一种收尾长度与晶体尾部理论质量的关系曲线图；
图5示出了本发明实施例提供的一种收尾长度与晶体尾部理论质量和收尾长度与晶体尾部实际质量的对比曲线图；
图6示出了本发明实施例提供的一种直拉单晶的收尾设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
直拉法制备单晶硅，是将多晶硅料放入石英坩埚中，加热熔化形成硅熔体，然后经过拉晶工艺后形成单晶硅棒，拉晶工艺包括调温、引晶、放肩、转肩、等径及收尾等步骤。在上述工艺过程中，晶体等径生长完成后，如果将晶体与硅熔液立即分开，由于热应力会在晶体中产生位错和滑移线，并沿晶体向上延伸，该延伸线向上延伸的长度约为晶体生长的直径大小，为了避免这种情况发生，必须将晶体直径慢慢缩小，直至缩尖再与硅熔液分离，这一过程即为收尾。
在实际的收尾过程中，晶体直径越来越小，无法继续使用捕捉图像的方式控制收尾工序。
基于此，本发明实施例公开了一种直拉单晶的收尾方法，应用于单晶炉中，单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶硅棒的设备。本发明实施例中，单晶炉包括底部加热器和坩埚。其中，底部加热器用于对坩埚中的熔料进行加热。
参照图1，上述直拉单晶的收尾方法包括：
S101、当直拉单晶进入收尾工序时，实时获取晶体尾部的实际质量。
在本发明实施例中，晶体尾部的实际质量可以根据收尾工序开始时获取的晶体质量与晶体工序进行时获取的晶体质量之间的差值来确定。例如：收尾工序开始时获取的晶体质量为M1，晶体工序进行时获取的晶体质量为M2，则晶体尾部的实际质量M＝M2-M1。
具体的，可以利用重量传感器获取收尾工序开始时获取的晶体质量和晶体工序进行时获取的晶体质量。该重量传感器可以位于单晶炉的拉晶装置中的籽晶绳的上部，籽晶绳的下部用于牵引晶体，以进行拉晶工序。
S102、利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整。其中，收尾模型中的晶体尾部与实时获取的晶体尾部具有相同长度。
在本发明实施例中，收尾模型为根据多个收尾工序中晶体尾部的直径与收尾长度之间的关系建立的模型。且随着收尾长度的增加，晶体尾部的直径逐渐减小，直至收尾过程结束时，晶体尾部的直径为0。
基于此，由于本发明中的收尾模型是根据多个收尾工序中晶体的直径与收尾长度之间的关系建立的，故收尾模型为根据实际收尾工序建立，当利用该收尾模型中的晶体尾部的实际质量对收尾工序的收尾参数进行调整时，可以更加精确的控制收尾工序后得到的晶体尾部的形状。
示例性的，利用晶体尾部直径D随着收尾长度h变化的关系构建收尾模型，该收尾模型的拟合表达式可以为：
gain＝-0.000000006*h4-0.000001*h3+0.0002*h2-0.0164*h+0.9997
D＝D0*gain
对于收尾模型中晶体尾部的理论质量的计算可以为：利用旋转体体积的计算公式，计算不同收尾长度下对应的晶体尾部体积，从而结合晶体的密度计算晶体尾部的理论质量。
具体的，根据步骤S101实时计算得到的晶体尾部的实际质量为M，此时对应的晶体尾部的收尾长度为h1。当晶体尾部的收尾长度为h1时，按照上边收尾模型的表达式计算得到的晶体尾部直径为y1。在收尾长度为h1的情况下，根据旋转体体积的计算公式以及晶体的密度得到收尾模型中晶体尾部的理论质量为m。此时，根据晶体尾部的实际质量为M与晶体尾部的理论质量为m之间的关系，对收尾工序的收尾参数进行调整。
作为另一种示例，上述晶体尾部的实际质量也可以为晶体尾部的实际质量的变化量，上述晶体尾部的理论质量也可以为晶体尾部的理论质量的变化量。
本发明实施例假设t0为晶体质量发生变化的开始时间，由于在拉晶工序中，收尾开始时，晶体的质量变化量很小，为此结合生产实际以收尾开始一段时间后，检测到晶体质量发生变化时对应的时刻t0为起点，对于本领域技术人员来说，晶体质量发生变化也可以从收尾开始时刻计算，即t0＝0。
本发明实施例对实际收尾过程中的相关数据进行统计分析，利用晶体尾部直径D随着收尾长度h变化的关系构建收尾模型。该收尾模型的表达式可以为：
gain＝-0.000000006*h4-0.000001*h3+0.0002*h2-0.0164*h+0.9997
D＝D0*gain
对于收尾模型中晶体尾部的理论质量的计算可以为：结合旋转体体积的计算公式，计算不同收尾长度下对应的晶体尾部体积变化量，从而结合晶体的密度计算晶体尾部的理论质量变化量。
图2示出了本发明实施例提供的一种收尾模型的示意图，图3示出了一种晶体直径系数与收尾长度的关系曲线图，其中，横坐标表示收尾长度，收尾长度单位为mm，纵坐标表示直径系数，该收尾模型表示收尾工序开始直至收尾工序结束，刚开始收尾工序时的直径为D0，收尾长度为h时晶体尾部的直径为D＝D0*gain，根据收尾长度h与晶体直径D的关系计算尾部增加的理论重量。
作为一种具体的示例，图4提供了一种收尾长度与晶体尾部理论质量的关系曲线图。其中，横坐标表示收尾长度，纵坐标表示尾部理论质量。假设收尾起始直径为D0＝220mm，则收尾长度到h＝5mm时的利用收尾模型计算的晶体尾部的理论重量计算如下
gain＝-0.000000006*54-0.000001*53+0.0002*52-0.0164*5+0.9997
＝0.9226
D＝D*gain＝220*0.9226＝202.97mm
Figure BDA0003076243020000081
W0＝V*ρ＝53.92*2.33＝125.63g。
通过单晶炉内的重量传感器直接获取实际晶体尾部的质量变化量W1。
本发明实施例中收尾开始时整体称重显示为285075g，模型记录初始重量，收尾长度到h时，实际称重变化为285201g得到的晶体尾部的实际质量变化量W1＝285201g-285075g＝126g。
且上述收尾过程中实时获取的晶体尾部的实际长度与收尾模型中的晶体尾部的长度相同。
在实际中，在收尾工序中，影响晶体尾部形状的因素包括对晶体进行提拉时的提拉速度以及坩埚中熔硅的温度。坩埚中熔硅的温度主要受加热器加热功率影响。而本发明实施例中收尾参数包括晶体的提拉速度以及加热器加热功率，故利用本发明实施例中的收尾参数可以实现对晶体尾部形状的精确控制。
利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整可以为：当晶体尾部的实际质量小于收尾模型中的晶体尾部的理论质量时，降低晶体的提拉速度，降低底部加热器加热功率。或，当晶体尾部的实际质量大于收尾模型中的晶体尾部的理论质量时，提高晶体的提拉速度，提高底部加热器加热功率。
可以看出，在本发明实施例中，在晶体尾部的实际质量小于或大于收尾模型中的晶体尾部的理论质量的情况下，对晶体的提拉速度或者底部加热器加热功率进行不同的调整。基于此，可以更加精准的控制收尾工序中的晶体尾部形状。
在一个具体的实施例中，利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整可以包括：
基于PI控制方法，利用晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序的收尾参数进行调整；
基于PI控制方法，对晶体的提拉速进行调整的表达式为：
Figure BDA0003076243020000091
其中，所述Vi为所述晶体的当前提拉速度，所述V0为所述晶体的收尾工序开始时的起始拉速，所述W1i为所述晶体尾部i时刻的实际质量，所述W0i为所述晶体尾部i时刻的理论质量，所述P1为所述晶体的提拉速的比例系数，所述I1为所述晶体的提拉速度的积分系数。
基于PI控制方法，对底部加热器的加热功率进行调整的表达式为：
Figure BDA0003076243020000092
其中，Qi为调整后的所述底部加热器的加热功率，Q0为所述收尾工序开始时所述底部加热器的加热功率，所述P2为所述底部加热器的加热功率的比例系数，所述I2为所述底部加热器的加热功率的积分系数。
基于以上描述，本发明实施例通过实施获取收尾过程中晶体尾部的实际重量与晶体尾部的理论重量的差值，调整晶体收尾过程中的提拉速度、加热器的加热功率，使得实际晶体收尾过程按照预设的晶体生长模型进行，提高了收尾的准确性，便于自动收尾的控制。
进一步的，由于在拉晶过程中，直接获取的初始提拉速度或初始加热功率由于各种原因存在不同程度的偏差。故本发明实施例对初始提拉速度以及初始加热功率进行了修正。
对初始提拉速度进行修正的表达式为：V0'＝V0*K标；其中，V0'为修正后的初始提拉速度，V0为初始提拉速度，K标为不同尾部长度下所述晶体的理论提拉速度变化率。其中，初始提拉速度为等径工序结束是晶体生长的平均速度。
对初始提升速率进行修正的表达式为：Q0'＝Q0*L标；其中，Q0'为修正后的初始加热功率，Q0为初始加热功率，所述L标为不同尾部长度下晶体的理论加热功率变化率。其中，初始加热功率为等径阶段结束时所述底部加热器的加热功率。
，图5示出了收尾长度与晶体尾部理论质量和收尾长度与晶体尾部实际质量的对比曲线图，其中，横坐标表示收尾长度，纵坐标表示尾部理论质量。本发明实施例中随着收尾长度的增加，晶体尾部的理论质量质量和晶体尾部实际质量不断增长趋势如下表：
序号 收尾长度(mm) 理论晶体重量变化量(kg) 实际晶体重量变化量(kg)
1 20 0.44 0.43
2 40 0.81 0.79
3 70 1.08 1.06
S103、利用调整后的收尾参数，控制所述收尾工序，以使收尾工序中的晶体尾部形状与收尾模型中的晶体尾部形状相同。
本发明实施例提供的直拉单晶的收尾方法利用实时获取的晶体尾部的实际质量，与收尾模型中同一尾部长度的晶体尾部的理论质量之间的差值，对收尾工序中的收尾参数进行调整，从而控制收尾工序。基于此，可以仅利用晶体尾部的实际质量和理论质量控制收尾工序，解决现有技术中由于晶体直径越来越小，无法继续使用捕捉图像的方式控制收尾工序的技术问题。且本发明实施例利用收尾参数控制收尾工序，可以使晶体尾部的实际质量的变化量趋向于收尾模型中晶体尾部的理论质量的变化量，进而保证收尾工序中的晶体尾部形状与收尾模型中的晶体尾部形状相同。
参照图6，上述直拉单晶的收尾设备执行的动作可以作为计算机指令存储在直拉单晶的收尾设备的存储器220中，存储器220中存储的计算机指令由处理器210来执行。
直拉单晶的收尾设备200包括：处理器210和通信接口230，通信接口230和处理器210耦合，处理器210用于运行计算机程序或指令。
如图6所示，上述处理器210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230可以为一个或多个。通信接口230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6所示，上述直拉单晶的收尾设备200还可以包括通信线路240。通信线路240可包括一通路。
可选的，如图6所示，直拉单晶的收尾设备200还可以包括存储器220。存储器220用于存储执行本发明方案的计算机指令，并由处理器210来控制执行。处理器210用于执行存储器220中存储的计算机指令。
如图6示，存储器220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220可以是独立存在，通过通信线路240与处理器210相连接。存储器220也可以和处理器210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6所示，处理器210可以包括一个或多个CPU，如图6中的CPU0和CPU1。
在具体实现中，作为一种实施例，如图6所示，直拉单晶的收尾设备200可以包括多个处理器210，如图6中的处理器210和处理器250。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。
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直拉单晶的收尾设备执行的功能。
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。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计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例的流程或功能。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。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，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。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。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 (11)

1.一种直拉单晶的收尾方法，其特征在于，应用于单晶炉中，所述直拉单晶的收尾方法包括：
当所述直拉单晶进入收尾工序时，实时获取晶体尾部的实际质量；
利用所述晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对所述收尾工序的收尾参数进行调整；其中，所述收尾模型中的晶体尾部的长度与所述实时获取的所述晶体尾部的长度相同；
利用调整后的所述收尾参数，控制所述收尾工序，以使所述收尾工序中的晶体尾部形状与所述收尾模型中的晶体尾部形状相同。
2.根据权利要求1所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，所述单晶炉包括底部加热器和坩埚，所述底部加热器用于对所述坩埚中的熔料进行加热；
所述收尾参数包括所述收尾工序中所述晶体的提拉速度，以及所述底部加热器的加热功率。
3.根据权利要求2所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，当所述晶体尾部的实际质量小于所述收尾模型中的晶体尾部的理论质量时，所述对所述收尾工序的收尾参数进行调整包括：降低所述晶体的提拉速度，降低所述底部加热器的加热功率。
4.根据权利要求2所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，当所述晶体尾部的实际质量大于所述收尾模型中的晶体尾部的理论质量时，所述对所述收尾工序的收尾参数进行调整包括：提高所述晶体的提拉速度，提高所述底部加热器的加热功率。
5.根据权利要求1所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，所述单晶炉包括还拉晶装置，所述拉晶装置包括重量传感器；
所述重量传感器用于实时获取所述晶体尾部的实际质量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，所述收尾模型为根据多个收尾工序中晶体尾部的直径与收尾长度之间的关系建立的模型。
7.根据权利要求3-5任一项所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，所述利用所述晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对所述收尾工序的收尾参数进行调整包括：
基于PI控制方法，利用所述晶体尾部的实际质量，与收尾模型中的晶体尾部的理论质量之间的差值，对所述收尾工序的收尾参数进行调整；
基于PI控制方法，对所述晶体的提拉速进行调整的表达式为：
Figure FDA0003076243010000021
其中，所述Vi为所述晶体的当前提拉速度，所述V0为所述晶体的收尾工序开始时的起始拉速，所述W1i为所述晶体尾部i时刻的实际质量，所述W0i为所述晶体尾部i时刻的理论质量，所述P1为所述晶体的提拉速度的比例系数，所述I1为所述晶体的提拉速度的积分系数；
基于PI控制方法，对所述底部加热器加热功率进行调整的表达式为：
Figure FDA0003076243010000022
其中，Qi为调整后的所述底部加热器的加热功率，Q0为所述收尾工序开始时所述底部加热器的加热功率，所述P2为所述底部加热器的加热功率的比例系数，所述I2为所述底部加热器的加热功率的积分系数。
8.根据权利要求7所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，所述直拉单晶的收尾方法还包括：
当所述提拉速度为初始提拉速度时，对所述初始提拉速度进行修正；其中，所述初始提拉速度为等径工序结束时晶体生长的平均速度；
对所述初始提拉速度进行修正的表达式为：
V0'＝V0*K标；
其中，所述V0'为修正后的初始提拉速度，所述V0为初始提拉速度，所述K标为不同尾部长度下所述晶体的理论提拉速度的变化率。
9.根据权利要求7所述的直拉单晶的收尾方法，其特征在于，所述直拉单晶的收尾方法还包括：
当所述底部加热器的加热功率为初始加热功率时，对所述底部加热器的加热功率进行修正；其中，所述初始加热功率为等径阶段结束时所述底部加热器的加热功率；
对所述初始加热功率进行修正的表达式为：
Q0'＝Q0*L标；
其中，所述Q0'为修正后的初始加热功率，所述Q0为初始加热功率，所述L标为不同尾部长度下所述晶体的理论加热功率的变化率。
10.一种直拉单晶的收尾设备，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，以实现权利要求1～9任一项所述的直拉单晶的收尾方法。
11.一种计算机存储介质，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，实现权利要求1～9任一项所述的直拉单晶的收尾方法。
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