CN116497435A - 晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质 Download PDF

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CN116497435A CN202310315819.6A CN202310315819A CN116497435A CN 116497435 A CN116497435 A CN 116497435A CN 202310315819 A CN202310315819 A CN 202310315819A CN 116497435 A CN116497435 A CN 116497435A
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Abstract

一种晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质，所述方法包括：获取前一晶体序列的晶体生长数据；根据每根晶体在预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；根据每根晶体在预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；对第一加热功率和第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在预定长度位置时的目标加热功率，控制下一晶体的生长过程。本申请降低了晶体内原生缺陷的发生率，提高了晶体的良率。

Description

晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质
技术领域
本申请涉及晶体生长技术领域，更具体地涉及一种晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
直拉单晶法又称Czochralski法(柴可拉斯基法，简称为CZ法)，是指将高纯度的多晶硅材料在封闭的高真空或稀有气体(或惰性气体)保护环境下，通过加热熔化成液态，然后再结晶，形成具有一定外形尺寸的单晶硅材料。其中，其中晶体生长的等径过程是最关键的过程，需要控制晶体的直径保持在恒定区间范围内的同时，需要限制晶体的提拉速度也在指定的范围内，以控制晶体内部不产生空穴相关(COP)或位错族相关(A-defect)的缺陷。
相关技术中，采取实时反馈(in-situ)控制、模型前馈(inter-batch)控制等方法控制晶体的生长。其中，实时反馈是根据晶体生长中的晶体直径进行实时监测采集数据，采用闭环PID控制实现对直径的偏差控制以及晶体的拉速控制。模型前馈是根据对多次晶体生长的数据分析，逐步分析出不同晶体长度下，合适的加热器功率的分段曲线(通常把晶体长度分30-100段)作为预设曲线。实际的生长控制中，根据晶体的实际长度X，插值计算出加热器功率P，作为加热器功率控制的目标设定值。
但是，上述方法至少存在以下缺点：
加热器功率或温度曲线的预先设计作为生长控制的前馈条件，前馈条件的偏离容易发生直径和拉速的波动，导致晶体产生原生缺陷；
由于热场中加热器的老化，加热器功率或温度曲线的参数(前馈条件)需要不断修正；
分段曲线的设计通常依靠人为的经验积累和摸索，难度大，试错成本高。
鉴于上述技术问题的存在，本申请提供一种新的晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质，以至少部分地解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题中的至少一个而提出了本申请。根据本申请一方面，提供了一种晶体生长控制方法，包括：获取前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括所述多根晶体中每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际直径进行计算，以得到所述设定时长内的平均直径；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定直径和所述设定时长内的平均直径计算其直径偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差和所述设定直径计算其直径偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差率确定其直径偏差权重。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述直径偏差权重和其自身的所述直径偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率，包括：分别计算每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其直径偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第一加热功率。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际拉速进行计算，以得到所述设定时长内的平均拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定拉速和所述设定时长内的平均拉速计算其拉速偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差和所述设定拉速计算其拉速偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差率确定其拉速偏差权重。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率，包括：分别计算根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其拉速偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第二加热功率。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述拉速偏差权重和其自身的所述拉速偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，包括：根据所述第一加热功率和直径权重因子计算第一权重目标加热功率；根据所述第二加热功率和拉速权重因子计算第二权重目标加热功率；对所述第一权重目标加热功率和所述第二权重目标加热功率进行求和，以得到所述目标加热功率。
在本申请的一个实施例中，在所述下一晶体的等径长度为0～300mm时，所述直径权重因子大于0且小于0.3，所述拉速权重因子大于等于0.3且小于1.0；在所述下一晶体的等径长度大于300mm时，所述直径权重因子大于等于0.3且小于1.0，所述拉速权重因子大于0且小于0.3。
在本申请的一个实施例中，所述方法还包括：获取所述下一晶体生长过程中的实际加热功率和目标加热功率；计算所述下一晶体生长过程中的所述实际加热功率和所述目标加热功率的偏差；基于比例积分微分控制法通过所述偏差修正所述下一晶体生长过程中的所述目标加热功率。
根据本申请再一方面，提供了一种晶体生长控制装置，包括：数据获取模块，用于获取前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括所述多根晶体中每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；第一加热功率计算模块，用于根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；第二加热功率计算模块，用于根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；目标加热功率计算模块，用于对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
根据本申请又一方面，提供了一种晶体生长控制装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述中任意一项所述的晶体生长控制方法。
根据本申请又一方面，提供了一种晶体生长控制装置，包括：传感器，用于采集前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；处理器，用于：根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
根据本申请又一方面，提供了一种晶体生长系统，包括晶体生长炉和上述中任一项所述的晶体生长控制装置。
根据本申请又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述中任意一项所述的晶体生长控制方法。
根据本申请实施例的晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质，通过直径偏差权重和拉速偏差权重分别加权计算相应的功率，再将得到的功率加权计算，得到控制下一晶体生长过程的目标加热功率，使得拉晶控制逐步具有自我迭代和适应调整的能力，适应热场加热器老化的同时，降低了对人为经验的依赖，晶体的实际直径和拉速更加接近目标设定值，晶体内的缺陷得到控制，降低了晶体内原生缺陷的发生率，提高了晶体的良率。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1示出用于实现根据本发明实施例的晶体生长控制方法和装置的示例电子设备的示意性框图。
图2示出根据本申请实施例的晶体生长控制方法的示意性流程图。
图3示出根据本申请实施例的直径偏差率与直径偏差权重的关系图。
图4示出根据本申请实施例的拉速偏差率与拉速偏差权重的关系图。
图5示出根据本申请实施例的晶体生长控制装置的示意结构框图。
图6示出根据本申请实施例的另一晶体生长控制装置的示意结构框图。
图7示出根据本申请实施例的另一晶体生长控制装置的示意结构框图。
图8示出根据本申请实施例的一种晶体生长系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使得本申请的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请中描述的本申请实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其他实施例都应落入本申请的保护范围之内。
首先，参照图1来描述用于实现本发明实施例的晶体生长控制方法和装置的示例电子设备100。
如图1所示，电子设备100包括一个或多个处理器102、一个或多个存储装置104、输入装置106以及输出装置108，这些组件通过总线系统110和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。应当注意，图1所示的电子设备100的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，所述电子设备也可以具有其他组件和结构。
所述处理器102可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制所述电子设备100中的其他组件以执行期望的功能。
所述存储装置104可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器102可以运行所述程序指令，以实现下文所述的本发明实施例中(由处理器实现)的客户端功能以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。
所述输入装置106可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。此外，所述输入装置106也可以是任何接收信息的接口。
所述输出装置108可以向外部(例如用户)输出各种信息(例如图像或声音)，并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。此外，所述输出装置108也可以是任何其他具备输出功能的设备。
示例性地，用于实现根据本发明实施例的晶体生长控制方法和装置的示例电子设备可以被实现诸如手机、电脑、控制器等。
下面，将参考图2至图4描述根据本申请实施例的晶体生长控制方法200。其中，图2示出根据本申请实施例的晶体生长控制方法的示意性流程图；图3示出根据本申请实施例的直径偏差率与直径偏差权重的关系图；图4示出根据本申请实施例的拉速偏差率与拉速偏差权重的关系图。如图2所示，晶体生长控制方法200可以包括如下步骤：
S210，获取前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括所述多根晶体中每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；
S220，根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；
S230，根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；
S240，对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
应了解，步骤S220和步骤S230之间并没有严格的先后关系，可以步骤S220先执行，步骤S230后执行，也可以步骤S230先执行，步骤S220后执行，或者也可以二者同时执行。
在本申请的实施例中，晶体生长控制方法200提供了一种控制下一晶体生长过程中的加热功率的方法。具体而言，晶体生长控制方法200通过直径偏差权重和拉速偏差权重分别加权计算相应的功率，再将得到的功率加权计算，得到控制下一晶体生长过程的目标加热功率，使得拉晶控制逐步具有自我迭代和适应调整的能力，适应热场加热器老化的同时，降低了对人为经验的依赖，晶体的实际直径和拉速更加接近目标设定值，晶体内的缺陷得到控制，降低了晶体内原生缺陷的发生率，提高了晶体的良率。
需要说明的是，所述的前一晶体序列是指，按照晶体的生长顺序在所述下一晶体之前已生长的多根晶体构成的晶体序列。从晶体生长顺序的角度，该前一晶体序列与下一晶体之间可以不存在其他已生长的晶体，或者前一晶体序列与下一晶体之间也可以存在其他已生长的晶体，对此不进行限定。从晶体生长顺序的角度，该前一晶体序列内部相邻的两个晶体之间可以不存在其他已生长的晶体，或者前一晶体序列内部相邻的两个晶体之间可以存在其他已生长的晶体，对此也不进行限定。
示例性地，所述下一晶体之前已生长有10根晶体，可以剔除其中不满足要求的晶体，由余下的满足要求的晶体构成所述下一晶体的前一晶体序列。
在一个示例中，前一晶体序列的晶体满足如下要求：所述前一晶体序列中每根晶体的全段直径和目标直径的偏差为-2.0mm～2.0mm，且每根晶体的等径长度和收尾符合设定条件。
其中，晶体的等径长度和收尾可以符合如下设定条件：晶体具有完整的等径长度和收尾，或者晶体的等径长度和收尾在误差允许范围之内。
在一个示例中，所述前一晶体序列中的晶体数目为2～10根。
更进一步的，按晶体生长的前后序列排序，前一晶体序列中的晶体数目最好在5-10根。
也应了解，对于前一晶体序列中的每根晶体，可以存在一个预定长度位置，也可以存在多个预定长度位置，对此不进行限定。
此外，还应了解，对于晶体的实际直径、长度、实际拉速等生长数据可以采取相应的传感器获取到。例如，可以在晶体生长炉的炉盖上方安装CCD测径装置，以采集晶体的实际直径，可以在晶体生长炉的提拉机构内设置传感器，以采集晶体的长度、实际拉速等数据。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际直径进行计算，以得到所述设定时长内的平均直径；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定直径和所述设定时长内的平均直径计算其直径偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差和所述设定直径计算其直径偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差率确定其直径偏差权重。
具体的，在晶体生长中，可以由炉体上设置的CCD测径装置通过图像识别处理的方法测量实时的晶体直径，并根据直径的变化，实时调整晶体的拉速，此刻瞬态的直径和拉速是处于波动的状态，通过设定时长内的移动平均处理，可以达到平滑直径和拉速波动的效果。其中，设定时长可以取在1分钟至120分钟之间，以10分钟至60分钟为佳。采用移动平均处理的直径偏差可以更好地反映拉晶的连续过程。
具体的，可以参考如下公式计算直径偏差率：
其中，代表序列编号为i、长度位置为L的晶体在设定时长内的平均直径，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的设定直径，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的直径偏差，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的直径偏差率。
直径偏差权重与直径偏差率相关，直径偏差率越大，直径偏差权重越小。示例性地，图3示出了直径偏差率与直径偏差权重的关系图，图中，直径偏差权重随直径偏差率的增加而减小。
在一个示例中，每根晶体的所述直径偏差权重和其自身的所述直径偏差率呈幂指数相关。
在一个示例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述直径偏差权重的和为1.0。
具体的，可以表示为下述公式：
其中，n代表序列编号，代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的直径偏差权重。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率，包括：分别计算每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其直径偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第一加热功率。
具体的，可以参考如下公式计算第一加热功率：
其中，P1L代表长度位置为L时的第一加热功率，代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的直径偏差权重，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的实际加热功率。
需要说明的是，在晶体生长进入等径过程的开始阶段，晶体生长的热传递处于非稳态的状态，直径的波动相对较大，当晶体的长度达到一定的时候，特别是晶体的肩部位置高于导流筒的内筒位置后，晶体直径趋于稳定，拉速也随之稳定，并且作为晶体的原生缺陷控制的主要控制目标贯穿后续的等径全过程。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际拉速进行计算，以得到所述设定时长内的平均拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定拉速和所述设定时长内的平均拉速计算其拉速偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差和所述设定拉速计算其拉速偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差率确定其拉速偏差权重。
具体的，在晶体生长中，可以由炉体上设置的CCD测径装置通过图像识别处理的方法测量实时的晶体直径，并根据直径的变化，实时调整晶体的拉速，此刻瞬态的直径和拉速是处于波动的状态，通过设定时长内的移动平均处理，可以达到平滑直径和拉速波动的效果。其中，设定时长可以取在1分钟至120分钟之间，以10分钟至60分钟为佳。采用移动平均处理的拉速偏差可以更好地反映拉晶的连续过程。
具体的，可以参考如下公式计算拉速偏差率：
其中，代表序列编号为i、长度位置为L的晶体在设定时长内的平均拉速，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的设定拉速，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的拉速偏差，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的拉速偏差率。
拉速偏差权重与拉速偏差率相关，拉速偏差率越大，拉速偏差权重越小。示例性地，图4示出了拉速偏差率与拉速偏差权重的关系图，图中，拉速偏差权重随拉速偏差率的增加而减小。
在一个示例中，每根晶体的所述拉速偏差权重和其自身的所述拉速偏差率呈幂指数相关。
在一个示例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述拉速偏差权重的和为1.0。
具体的，可以表示为下述公式：
其中，n代表序列编号，代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的拉速偏差权重。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率，包括：分别计算根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其拉速偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第二加热功率。
其中，在硅半导体晶体生长过程中，晶体提拉速度对晶体和硅片内的缺陷类型和分布相当重要，在无缺陷晶体生长中，晶体提拉速度通常需要控制在一个相当小的范围内。因此，拉速偏差的控制成为控制晶体良率的重要方法之一。
具体的，可以参考如下公式计算第二加热功率：
其中，P2L代表长度位置为L时的第二加热功率，代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的拉速偏差权重，/>代表序列编号为i的晶体、长度位置为L时的实际加热功率。
在本申请的一个实施例中，所述对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，包括：根据所述第一加热功率和直径权重因子计算第一权重目标加热功率；根据所述第二加热功率和拉速权重因子计算第二权重目标加热功率；对所述第一权重目标加热功率和所述第二权重目标加热功率进行求和，以得到所述目标加热功率。
得到目标加热功率后，可以将目标加热功率赋值给晶体生长炉中的加热器，以使加热器控制下一晶体生长到长度位置为L时的加热功率为目标加热功率，从而平稳地控制晶体直径的波动，降低晶体原生缺陷，提高硅片产品的良率。
可以理解的是，在预定长度位置为多个时，可以得到多个长度位置的目标加热功率，从而加热器可以控制下一晶体生长到多个长度位置时的加热功率为相应的目标加热功率。
具体的，可以参考如下公式计算目标加热功率：
其中，代表长度位置为L时的目标加热功率，P1L代表长度位置为L时的第一加热功率，P2L代表长度位置为L时的第二加热功率，(1-β)代表序列权重因子，β代表拉速权重因子。
在一个示例中，在所述下一晶体的等径长度为0～300mm时，所述直径权重因子大于0且小于0.3，所述拉速权重因子大于等于0.3且小于1.0；在所述下一晶体的等径长度大于300mm时，所述直径权重因子大于等于0.3且小于1.0，所述拉速权重因子大于0且小于0.3。
示例性地，在下一晶体的等径长度为200mm时，直径权重因子可以为0.2，拉速权重因子可以为0.8，直径权重因子和拉速权重因子之和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述方法还包括：获取所述下一晶体生长过程中的实际加热功率和目标加热功率；计算所述下一晶体生长过程中的所述实际加热功率和所述目标加热功率的偏差；基于比例积分微分控制法通过所述偏差修正所述下一晶体生长过程中的所述目标加热功率。具体的，可以通过实时反馈过的加热器的实际加热功率计算并更新加热器的目标加热功率，进一步减少实时拉晶过程的拉速的偏差，平稳地控制晶体直径的波动，降低晶体原生缺陷，提高硅片产品的良率。
基于上面的描述，根据本申请实施例的晶体生长控制方法，通过直径偏差权重和拉速偏差权重分别加权计算相应的功率，再将得到的功率加权计算，得到控制下一晶体生长过程的目标加热功率，使得拉晶控制逐步具有自我迭代和适应调整的能力，适应热场加热器老化的同时，降低了对人为经验的依赖，晶体的实际直径和拉速更加接近目标设定值，晶体内的缺陷得到控制，降低了晶体内原生缺陷的发生率，提高了晶体的良率。
此外，可以理解的是，本申请的晶体生长控制方法并不仅适用于直拉单晶法，对于其他晶体生长方法例如坩埚下降法、区熔法等也可以适用，对此不进行限定。相应的，下文中的晶体生长控制装置、系统、存储介质和计算机程序也不仅适用于直拉单晶法，也可以适用于其他晶体生长方法，对此也不进行限定。
以上示例性地描述根据本申请实施例的晶体生长控制方法。下面结合图5描述本申请另一方面提供的晶体生长控制装置。图5示出了根据本申请实施例的晶体生长控制装置500的示意性框图。如图5所示，根据本申请实施例的晶体生长控制装置500可以包括数据获取模块510、第一加热功率计算模块520、第二加热功率计算模块530和目标加热功率计算模块540。其中，数据获取模块510用于获取前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括所述多根晶体中每根晶体的序列编号以及每根晶体在预定长度位置时的设定拉速、实际拉速和实际加热功率；第一加热功率计算模块520用于根据每根晶体的所述序列编号确定其序列权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其序列权重进行加权求和，以得到第一加热功率；第二加热功率计算模块530用于根据每根晶体在所述预定长度位置时的设定拉速和实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；目标加热功率计算模块540用于对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
其中，数据获取模块510、第一加热功率计算模块520、第二加热功率计算模块530和目标加热功率计算模块540可以由图1所示的电子设备100中的处理器102运行存储器104中存储的程序指令来实现，并且可以执行根据本发明实施例的晶体生长控制方法中相应的步骤。以下仅对晶体生长控制装置500的各模块的主要功能进行描述，而省略以上已经描述过的细节内容。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际直径进行计算，以得到所述设定时长内的平均直径；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定直径和所述设定时长内的平均直径计算其直径偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差和所述设定直径计算其直径偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差率确定其直径偏差权重。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述直径偏差权重和其自身的所述直径偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述直径偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率，包括：分别计算每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其直径偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第一加热功率。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际拉速进行计算，以得到所述设定时长内的平均拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定拉速和所述设定时长内的平均拉速计算其拉速偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差和所述设定拉速计算其拉速偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差率确定其拉速偏差权重。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率，包括：分别计算根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其拉速偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第二加热功率。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述拉速偏差权重和其自身的所述拉速偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述拉速偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，包括：根据所述第一加热功率和直径权重因子计算第一权重目标加热功率；根据所述第二加热功率和拉速权重因子计算第二权重目标加热功率；对所述第一权重目标加热功率和所述第二权重目标加热功率进行求和，以得到所述目标加热功率。
在本申请的一个实施例中，在所述下一晶体的等径长度为0～300mm时，所述直径权重因子大于0且小于0.3，所述拉速权重因子大于等于0.3且小于1.0；在所述下一晶体的等径长度大于300mm时，所述直径权重因子大于等于0.3且小于1.0，所述拉速权重因子大于0且小于0.3。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中每根晶体的全段直径和目标直径的偏差为-2.0mm～2.0mm，且每根晶体的等径长度和收尾符合设定条件。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中的晶体数目为2～10根。
在本申请的一个实施例中，晶体生长控制装置500还可以执行以下步骤：获取所述下一晶体生长过程中的实际加热功率和目标加热功率；计算所述下一晶体生长过程中的所述实际加热功率和所述目标加热功率的偏差；基于比例积分微分控制法通过所述偏差修正所述下一晶体生长过程中的所述目标加热功率。
根据本申请的又一方面，还提供了另一种晶体生长控制装置。图6示出了根据本申请实施例的另一晶体生长控制装置600的示意性框图。如图6所示，根据本申请实施例的晶体生长控制装置600可以包括传感器610和处理器630。其中，传感器610用于采集前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；处理器630用于：根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
其中，晶体生长控制装置600还可以包括存储器620，传感器610所采集的晶体生长数据可以以数据库的形式存储在存储器620中，处理器630与数据库通信连接，从数据库中获取相应的晶体生长数据，并执行根据本发明实施例的晶体生长控制方法中相应的步骤。以下仅对晶体生长控制装置600的主要功能进行描述，而省略以上已经描述过的细节内容。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际直径进行计算，以得到所述设定时长内的平均直径；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定直径和所述设定时长内的平均直径计算其直径偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差和所述设定直径计算其直径偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差率确定其直径偏差权重。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述直径偏差权重和其自身的所述直径偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述直径偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率，包括：分别计算每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其直径偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第一加热功率。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际拉速进行计算，以得到所述设定时长内的平均拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定拉速和所述设定时长内的平均拉速计算其拉速偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差和所述设定拉速计算其拉速偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差率确定其拉速偏差权重。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率，包括：分别计算根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其拉速偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第二加热功率。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述拉速偏差权重和其自身的所述拉速偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述拉速偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，包括：根据所述第一加热功率和直径权重因子计算第一权重目标加热功率；根据所述第二加热功率和拉速权重因子计算第二权重目标加热功率；对所述第一权重目标加热功率和所述第二权重目标加热功率进行求和，以得到所述目标加热功率。
在本申请的一个实施例中，在所述下一晶体的等径长度为0～300mm时，所述直径权重因子大于0且小于0.3，所述拉速权重因子大于等于0.3且小于1.0；在所述下一晶体的等径长度大于300mm时，所述直径权重因子大于等于0.3且小于1.0，所述拉速权重因子大于0且小于0.3。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中每根晶体的全段直径和目标直径的偏差为-2.0mm～2.0mm，且每根晶体的等径长度和收尾符合设定条件。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中的晶体数目为2～10根。
在本申请的一个实施例中，在处理器630运行时使得晶体生长控制装置600还可以执行以下步骤：获取所述下一晶体生长过程中的实际加热功率和目标加热功率；计算所述下一晶体生长过程中的所述实际加热功率和所述目标加热功率的偏差；基于比例积分微分控制法通过所述偏差修正所述下一晶体生长过程中的所述目标加热功率。
根据本申请的又一方面，还提供了另一种晶体生长控制装置。图7示出了根据本申请实施例的另一晶体生长控制装置700的示意性框图。如图7所示，根据本申请实施例的晶体生长控制装置700可以包括存储器710和处理器720，存储器710存储有由处理器720运行的计算机程序，所述计算机程序在被处理器720运行时，使得处理器720执行前文所述的根据本申请实施例的晶体生长控制方法。本领域技术人员可以结合前文所述的内容理解根据本申请实施例的晶体生长控制装置的具体操作，为了简洁，此处不再赘述具体的细节，仅描述处理器720的一些主要操作。
在本申请的一个实施例中，计算机程序在被处理器720运行时，使得处理器720执行如下步骤：获取前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括所述多根晶体中每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际直径进行计算，以得到所述设定时长内的平均直径；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定直径和所述设定时长内的平均直径计算其直径偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差和所述设定直径计算其直径偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差率确定其直径偏差权重。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述直径偏差权重和其自身的所述直径偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述直径偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率，包括：分别计算每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其直径偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第一加热功率。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际拉速进行计算，以得到所述设定时长内的平均拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定拉速和所述设定时长内的平均拉速计算其拉速偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差和所述设定拉速计算其拉速偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差率确定其拉速偏差权重。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率，包括：分别计算根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其拉速偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第二加热功率。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述拉速偏差权重和其自身的所述拉速偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述拉速偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，包括：根据所述第一加热功率和直径权重因子计算第一权重目标加热功率；根据所述第二加热功率和拉速权重因子计算第二权重目标加热功率；对所述第一权重目标加热功率和所述第二权重目标加热功率进行求和，以得到所述目标加热功率。
在本申请的一个实施例中，在所述下一晶体的等径长度为0～300mm时，所述直径权重因子大于0且小于0.3，所述拉速权重因子大于等于0.3且小于1.0；在所述下一晶体的等径长度大于300mm时，所述直径权重因子大于等于0.3且小于1.0，所述拉速权重因子大于0且小于0.3。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中每根晶体的全段直径和目标直径的偏差为-2.0mm～2.0mm，且每根晶体的等径长度和收尾符合设定条件。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中的晶体数目为2～10根。
在本申请的一个实施例中，计算机程序在被处理器720运行时，使得处理器720还可以执行如下步骤：获取所述下一晶体生长过程中的实际加热功率和目标加热功率；计算所述下一晶体生长过程中的所述实际加热功率和所述目标加热功率的偏差；基于比例积分微分控制法通过所述偏差修正所述下一晶体生长过程中的所述目标加热功率。
基于上面的描述，根据本申请实施例的晶体生长控制装置，通过直径偏差权重和拉速偏差权重分别加权计算相应的功率，再将得到的功率加权计算，得到控制下一晶体生长过程的目标加热功率，使得拉晶控制逐步具有自我迭代和适应调整的能力，适应热场加热器老化的同时，降低了对人为经验的依赖，晶体的实际直径和拉速更加接近目标设定值，晶体内的缺陷得到控制，降低了晶体内原生缺陷的发生率，提高了晶体的良率。
此外，根据本申请实施例，还提供了一种存储介质，在所述存储介质上存储了计算机程序，在所述计算机程序被计算机或处理器运行时用于执行本申请实施例的晶体生长控制方法的相应步骤。所述存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、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。所述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。
在本申请的一个实施例中，所述计算机程序在被计算机或处理器运行时可以实现根据本发明实施例的晶体生长控制装置的各个功能模块，并且/或者可以执行根据本发明实施例的晶体生长控制方法。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际直径进行计算，以得到所述设定时长内的平均直径；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定直径和所述设定时长内的平均直径计算其直径偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差和所述设定直径计算其直径偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差率确定其直径偏差权重。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述直径偏差权重和其自身的所述直径偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述直径偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率，包括：分别计算每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其直径偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第一加热功率。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，包括：根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际拉速进行计算，以得到所述设定时长内的平均拉速；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定拉速和所述设定时长内的平均拉速计算其拉速偏差；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差和所述设定拉速计算其拉速偏差率；根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差率确定其拉速偏差权重。
在本申请的一个实施例中，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率，包括：分别计算根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其拉速偏差权重的乘积；对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第二加热功率。
在本申请的一个实施例中，每根晶体的所述拉速偏差权重和其自身的所述拉速偏差率呈幂指数相关。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中所有晶体的所述拉速偏差权重的和为1.0。
在本申请的一个实施例中，所述对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，包括：根据所述第一加热功率和直径权重因子计算第一权重目标加热功率；根据所述第二加热功率和拉速权重因子计算第二权重目标加热功率；对所述第一权重目标加热功率和所述第二权重目标加热功率进行求和，以得到所述目标加热功率。
在本申请的一个实施例中，在所述下一晶体的等径长度为0～300mm时，所述直径权重因子大于0且小于0.3，所述拉速权重因子大于等于0.3且小于1.0；在所述下一晶体的等径长度大于300mm时，所述直径权重因子大于等于0.3且小于1.0，所述拉速权重因子大于0且小于0.3。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中每根晶体的全段直径和目标直径的偏差为-2.0mm～2.0mm，且每根晶体的等径长度和收尾符合设定条件。
在本申请的一个实施例中，所述前一晶体序列中的晶体数目为2～10根。
在本申请的一个实施例中，计算机程序在被计算机或处理器运行时使计算机或处理器还可以执行以下步骤：获取所述下一晶体生长过程中的实际加热功率和目标加热功率；计算所述下一晶体生长过程中的所述实际加热功率和所述目标加热功率的偏差；基于比例积分微分控制法通过所述偏差修正所述下一晶体生长过程中的所述目标加热功率。
此外，还提供了一种计算机程序，该计算机程序可以存储在云端或本地的存储介质上。在该计算机程序被计算机或处理器运行时用于执行本发明实施例的晶体生长控制方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的晶体生长控制装置中的相应模块。
此外，还提供了一种晶体生长系统，包括晶体生长炉和晶体生长控制装置。
其中，以适用于直拉单晶法为例，晶体生长炉可以包括炉体、加热器、晶体提拉机构、晶体旋转机构、气体控制机构、传感器等，对于其他晶体生长方法，可以采取其他相应结构的晶体生长炉，对此不进行限定。
晶体生长控制装置可以实现为上述的晶体生长控制装置500、600、700，可以参考上文中的描述，在此不再赘述。
晶体生长炉和晶体生长控制装置配合，可以实现如下的晶体生长过程：装填多晶料、抽真空、气氛化、升温化料、引晶、缩颈、放肩、转肩、等径生长、收尾、降温、冷却、出炉等。
示例性地，图8示出了一种晶体生长系统的结构示意图。图中，晶体生长系统包括晶体生长炉炉体810、晶体提拉机构820、坩埚升降机构830、加热器840、CCD测径装置850和晶体生长控制装置860等。其中，CCD测径装置850设置于晶体生长炉炉体810的上部，用来测量硅晶体880的直径；晶体提拉机构820可以用来测量硅晶体880的长度、实际拉速等晶体生长数据，并将所获取的晶体生长数据发送给晶体生长控制装置860。晶体生长控制装置860与晶体提拉机构820、坩埚升降机构830和加热器840通信连接，晶体生长控制装置860可以执行上文中的晶体生长控制方法200，可以根据硅晶体直径调整晶体提拉机构820的拉速、坩埚升降机构830的升降速度、加热器840的加热功率，以控制硅晶体880的生长过程，使晶体生长炉炉体810内的硅熔体870生长为合格的硅单晶。
以下对采取现有技术和本申请技术拉制晶体进行介绍：
MCZ(使用超导磁场)大尺寸单晶炉拉制直径310mm的无缺陷半导体硅晶体，晶体生长的相关数据实时保存在数据库中。
采用现有的控制方法，根据以往的经验数据，在长度方向分为50段，分别指定加热器目标加热功率的曲线设定作为前馈条件。在接下来连续的10根晶体的生长中，根据拉晶数据的反馈，有1-2次修正相应位置的目标功率前馈条件。所得到的晶体中，有2根晶棒没有完整收尾，有2根晶棒的直径有多段直径偏差大于2mm；拉速偏差大于1.0％的段落较多，特别在等径头部和尾部；加工成硅片经过缺陷分析判别，有效长度以内的硅片良率平均为75％。
采用本申请实施例的晶体生长控制方法、装置、系统或存储介质，根据以往的5-8根完整生长晶棒的实际功率数据，重新计算目标功率前馈条件实施拉晶控制，得到完整晶体，拉速偏差小于之前晶棒的结果，继续自动更新目标功率的前馈条件，连续拉晶10根晶棒，有1根晶棒没有完整收尾，直径偏差无直径偏差大于2mm的情况发生，基本没有拉速偏差大于1.0％的段落；加工成硅片经过缺陷分析判别，有效长度以内的硅片良率为90％-95％。
采取现有技术和本申请技术所得到的拉晶结果可以参见下表：
项目 现有技术 本申请技术
晶体头部拉速最大波动(+/-％) 2.0 0.5
晶体中部拉速最大波动(+/-％) 1.0 0.3
晶体尾部拉速最大波动(+/-％) 1.5 0.5
晶体平均良率(％) 75％ 92％
其中，拉速最大波动率(％)指晶体的最大拉速(最小拉速)和目标拉速的偏差除目标拉速。
可以看到，相比于现有技术，本申请可以平稳地控制晶体直径的波动，降低了晶体原生缺陷，提高了晶体的良率。
基于上面的描述，根据本申请实施例的晶体生长控制方法、装置、系统和存储介质，通过直径偏差权重和拉速偏差权重分别加权计算相应的功率，再将得到的功率加权计算，得到控制下一晶体生长过程的目标加热功率，使得拉晶控制逐步具有自我迭代和适应调整的能力，适应热场加热器老化的同时，降低了对人为经验的依赖，晶体的实际直径和拉速更加接近目标设定值，晶体内的缺陷得到控制，降低了晶体内原生缺陷的发生率，提高了晶体的良率。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，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，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，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申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其他实施例中所包括的某些特征而不是其他特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的一些模块的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种晶体生长控制方法，其特征在于，包括：
获取前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括所述多根晶体中每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；
根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；
根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；
对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
2.如权利要求1所述的晶体生长控制方法，其特征在于，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，包括：
根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际直径进行计算，以得到所述设定时长内的平均直径；
根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定直径和所述设定时长内的平均直径计算其直径偏差；
根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差和所述设定直径计算其直径偏差率；
根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述直径偏差率确定其直径偏差权重。
3.如权利要求2所述的晶体生长控制方法，其特征在于，每根晶体的所述直径偏差权重和其自身的所述直径偏差率呈幂指数相关。
4.如权利要求1所述的晶体生长控制方法，其特征在于，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率，包括：
分别计算每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其直径偏差权重的乘积；
对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第一加热功率。
5.如权利要求1所述的晶体生长控制方法，其特征在于，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，包括：
根据移动平均法对每根晶体在所述预定长度位置时所述设定时长内的实际拉速进行计算，以得到所述设定时长内的平均拉速；
根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述设定拉速和所述设定时长内的平均拉速计算其拉速偏差；
根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差和所述设定拉速计算其拉速偏差率；
根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述拉速偏差率确定其拉速偏差权重。
6.如权利要求1所述的晶体生长控制方法，其特征在于，所述根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率，包括：
分别计算根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率同其拉速偏差权重的乘积；
对计算得到的所有乘积进行求和，以得到所述第二加热功率。
7.如权利要求5所述的晶体生长控制方法，其特征在于，每根晶体的所述拉速偏差权重和其自身的所述拉速偏差率呈幂指数相关。
8.如权利要求1所述的晶体生长控制方法，其特征在于，所述对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，包括：
根据所述第一加热功率和直径权重因子计算第一权重目标加热功率；
根据所述第二加热功率和拉速权重因子计算第二权重目标加热功率；
对所述第一权重目标加热功率和所述第二权重目标加热功率进行求和，以得到所述目标加热功率。
9.如权利要求8所述的晶体生长控制方法，其特征在于，
在所述下一晶体的等径长度为0～300mm时，所述直径权重因子大于0且小于0.3，所述拉速权重因子大于等于0.3且小于1.0；
在所述下一晶体的等径长度大于300mm时，所述直径权重因子大于等于0.3且小于1.0，所述拉速权重因子大于0且小于0.3。
10.如权利要求1所述的晶体生长控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述下一晶体生长过程中的实际加热功率和目标加热功率；
计算所述下一晶体生长过程中的所述实际加热功率和所述目标加热功率的偏差；
基于比例积分微分控制法通过所述偏差修正所述下一晶体生长过程中的所述目标加热功率。
11.一种晶体生长控制装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括所述多根晶体中每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；
第一加热功率计算模块，用于根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；
第二加热功率计算模块，用于根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；
目标加热功率计算模块，用于对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
12.一种晶体生长控制装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至10中任意一项所述的晶体生长控制方法。
13.一种晶体生长控制装置，其特征在于，包括：
传感器，用于采集前一晶体序列的晶体生长数据；所述前一晶体序列包括多根晶体，所述晶体生长数据包括每根晶体在预定长度位置时的实际加热功率、设定直径、设定时长内的实际直径、设定拉速、设定时长内的实际拉速；
处理器，用于：
根据每根晶体在所述预定长度位置时设定直径和设定时长内的实际直径确定其直径偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其直径偏差权重进行加权求和，以得到第一加热功率；
根据每根晶体在所述预定长度位置时设定拉速和设定时长内的实际拉速确定其拉速偏差权重，并根据每根晶体在所述预定长度位置时的所述实际加热功率及其拉速偏差权重进行加权求和，以得到第二加热功率；
对所述第一加热功率和所述第二加热功率进行加权求和，以得到下一晶体在所述预定长度位置时的目标加热功率，并根据所述目标加热功率控制所述下一晶体的生长过程。
14.一种晶体生长系统，其特征在于，包括晶体生长炉和如权利要求11～13中任一项所述的晶体生长控制装置。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至10中任意一项所述的晶体生长控制方法。
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