[发明专利]一种稳定提拉法晶体生长界面的控制装置和方法

权利要求书

1.一种稳定提拉法晶体生长界面的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、实时测量晶体生长的重量，将测量到的晶体重量与其理论重量作差；根据两者的差值采用PID控制算法来控制晶体生长所需要的加热功率；

S2、实时测量料棒的重量，并将测量得到的晶体重量与料棒重量之和作为整体重量；根据整体重量与其初始重量的差值，采用PID控制算法控制料棒下降速度；

S3、采用CCD旋转装置对CCD光学放大装置进行旋转，CCD光学放大装置实时测量晶体基准线灰度值对应的位置与测量基准线中线的距离，根据该距离与其初始距离的差值，采用PID控制算法控制晶体的旋转速度；

所述步骤S3具体包括：通过CCD旋转装置控制CCD光学放大装置进行旋转，直到晶体生长固液界面处于视窗中心，从CCD视窗中确定晶体边缘为晶体基准线，并记录其灰度值H1；根据晶体种类，确定以某灰度值H0为测量基准线中线，并记录H0与H1之间的初始距离为L₀；保持测量基准线中线在整个控制过程中在CCD视窗中保持不变，实时记录在控制周期i时，测量灰度值为H1处与测量基准线中线的距离为L_i；根据(L_i-L₀)的差值采用晶体旋转控制系统对晶体旋转速度进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种稳定提拉法晶体生长界面的控制方法，其特征在于，所述根据两者的差值采用PID控制算法来控制晶体生长所需要的加热功率包括采用加热电源控制系统对晶体生长所需要的加热功率利用如下公式进行控制：

其中，ΔP表示加热电源功率调整值；P₁、I₁、D₁、T₁为该加热电源控制系统的PID控制参数，P₁表示该加热电源控制系统的比例控制参数，I₁表示该加热电源控制系统的积分控制参数；D₁表示该加热电源控制系统的微分控制参数；T₁表示该加热电源控制系统的时间控制参数；(Δg₁)_i表示第i个控制周期时实际测量到的晶体重量与其理论重量的差值；(Δg₁)_i-1表示第i-1个控制周期时实际测量到的晶体重量与其理论重量的差值；(Δg₁)_i-2表示第i-2个控制周期时实际测量到的晶体重量与其理论重量的差值。

3.根据权利要求1所述的一种稳定提拉法晶体生长界面的控制方法，其特征在于，所述采用PID控制算法控制料棒进行下降包括采用料棒补充控制系统对料棒的下降速度利用如下公式进行控制：

其中，ΔV₂表示为料棒下降速度的调整量；P₂、I₂、D₂、T₂为该料棒补充控制系统的PID控制参数，P₂表示该料棒补充控制系统的比例控制参数，I₂表示该料棒补充控制系统的积分控制参数；D₂表示该料棒补充控制系统的微分控制参数；T₂表示该料棒补充控制系统的时间控制参数；Δq_i表示第i个控制周期时测量到的晶体重量与料棒重量之和与其初始之和的差值；Δq_i-1表示第i-1个控制周期时测量到的晶体重量与料棒重量之和与其初始之和的差值；Δq_i-2表示第i-2个控制周期时测量到的晶体重量与料棒重量之和与其初始之和的差值。