[发明专利]直拉硅单晶直径自动补偿方法

权利要求书

1.一种直拉硅单晶直径自动补偿方法，设定比例积分微分控制器控制程序Ⅰ，加热原料至熔融，开始提拉单晶硅，比例积分微分控制器采集单晶硅直径信号并和预设值进行对比，若有偏差则作用于单晶硅提升速度控制器和坩埚加热器，通过调整晶体提升速度和坩埚加热功率实现对单晶硅直径的控制，其特征在于：当熔融硅液面到达坩埚内壁垂直面与弧度面交界线处时，启动自动补偿程序Ⅱ控制单晶硅生长，其步骤包括：

1）计算补偿起始点：①严格控制原料的起始投料量，原料的起始投料量等效于熔融硅液两部分之和的质量：第一部分是石英坩埚内壁垂直面与弧度面交界线以上部分熔融硅液的质量M₁，另一部分是交界线以下部分熔融硅液的质量M₂；其中M₁=ρ₁πr²H，公式中ρ₁为熔融硅液的密度，r为石英坩埚内径，H为交界线以上熔融硅液面的高度；②单晶硅生长后，晶体生长控制器计算出单晶硅的平均直径D及相应晶体质量M₃；③晶体生长控制器根据公式L= M₁/(ρ₂πD²/4)计算出补偿起始点L₀；

2）晶体生长控制器根据单晶硅的平均直径D及晶体质量M₃计算出单晶硅实时长度L，当单晶硅实时长度L=L₀时，启动自动补偿程序Ⅱ；

3）补偿参数控制器根据设定程序计算出补偿参数：晶升埚升比例SL/CL=R²/r ²_θ，其中R为单晶硅半径，r_θ为动态变化的石英坩埚内径；根据微分原理，将石英坩埚曲度部分分成若干段，用0、1、2、3、4、… …表示对应的段位，每一段位相对于前一段位的补偿度为△SL/CL=R²/r²_1234…－R²/r²_0123…,通过控制程序的积分功效计算出补偿参数晶升埚升比例SL/CL数值；

4）比例积分微分控制器将对获得的单晶硅直径和补偿参数信号进行整合计算，作用于单晶硅提升速度控制器和坩埚加热器，通过调整晶体提升速度和坩埚加热功率实现对单晶硅直径的控制。

2.根据权利要求1所述的直拉硅单晶直径自动补偿方法，其特征在于所述比例积分微分控制器采用双向PID复合控制程序。