【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单晶炉拉晶，具体涉及一种用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法及系统。
技术介绍
1、直拉法单晶硅制造的具体生产过程是把原料多硅晶块放入石英坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有10mm的棒状晶种(称籽晶)浸入融液中，在合适的温度下，融液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体硅。
2、如果把晶种微微地旋转向上提升。融液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶，并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定，就可以周而复始地形成结晶，最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。当结晶加快时，晶体直径会变粗，提高晶体速率可以使直径变细，增加温度能抑制结晶速度；反之，若结晶变慢，直径变细，则通过降低拉速和降温去控制。拉晶开始，先引出一定长度、直径为3～5mm的细颈，以消除结晶位错，这个过程叫做引晶，然后放大单晶体直径至工艺要求，进入等径阶段，直至大部分硅融液都结晶成硅单晶锭，只剩下少量剩料，剩料又叫埚底料，埚底料经化学处理后可有限次重复使用。
3、经过等径阶段后，为防止因位错反延导致的晶体结构破坏，在拉晶结束前应逐步缩小晶体直径，直至收缩为一点脱离液面，这一过程称为收尾。缩小晶体直径可通过提高拉速或升高温度的方法来实现。单纯提高拉速容易导致晶体过早脱离液面，收尾失败。单纯升温则收尾时间过长，能耗大幅增加。实际生产中更多的是将两种方法结合起来共同控制收尾阶段中的直径变化。
4、针对收尾阶段拉晶温度和拉晶速度的控制，主要依靠
5、(1)更多依靠的是参数设定人员的经验，在设定时会因参数设定人员的不同，所设定的参数会有所不同，参数设定没有标准，导致单晶品质难以保证；
6、(2)设定的参数太过理想化，单晶炉控制系统不能按照单晶炉内实际情况进行拉晶速度、拉晶温度的匹配。
7、上述的缺陷会影响到单晶拉制收尾阶段的稳定性和效率。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法及系统，用于解决现有技术采用人工的方式进行拉晶速度和拉晶温度的设定，无法保证收尾阶段的稳定性和效率的技术问题，从而达到自动匹配拉晶温度和拉晶速度，提高收尾阶段的稳定性和效率的目的。
2、为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，包括以下步骤：
4、基于用户收集的拉晶数据，确定温度与拉速的关系，根据所述温度与拉速的关系建立第一温度-拉速匹配模型；
5、模拟不同拉晶温度和拉晶速度下的拉晶收尾阶段，并记录相应的晶体变化数据；
6、根据所述晶体变化数据，并基于所述第一温度-拉速匹配模型，得到第二温度-拉速匹配模型；
7、根据现场实际拉晶炉台后台数据，对所述第二温度-拉速匹配模型进行验证，并在验证通过后确定最终温度-拉速匹配模型；
8、根据所述最终温度-拉速匹配模型自动匹配拉晶温度和拉晶速度，并进行输出。
9、作为本专利技术优选的实施方式，在确定温度与拉速的关系时，包括：
10、基于用户收集的拉晶温度数据、拉晶速度数据以及晶体尺寸数据进行分析，确定拉晶速度与温度梯度成正比，如公式1、公式2以及公式3所示：
11、dt＝t1-t2 (1)；
12、dr＝r1-r2 (2)；
13、
14、式中，t1为晶体a点的温度，t2为晶体b点的问题，r1为晶体a点的长度，r2为晶体b点的长度，为温度梯度，v为拉晶速度。
15、作为本专利技术优选的实施方式，在根据所述温度与拉速的关系建立第一温度-拉速匹配模型时，包括：
16、根据所述温度与拉速的关系，并基于晶体直径、晶体长度、拉晶速度以及拉晶温度，建立所述第一温度-拉速匹配模型，如公式4所示：
17、
18、式中，f为所述晶体直径，q1为所述晶体长度，q2为所述拉晶速度，q3为所述拉晶温度，s1、s2、s3为常量。
19、作为本专利技术优选的实施方式，在模拟不同拉晶温度和拉晶速度下的拉晶收尾阶段时，包括：
20、在单晶生长过程中选择多个拉晶温度和对应的拉晶速度进行拉晶收尾阶段实验，并记录不同拉晶温度和拉晶速度下不同时刻的晶体长度数据和晶体重量数据以及拉晶等径阶段结束时的晶体直径数据、晶体长度数据和晶体重量数据；
21、根据不同时刻的晶体长度数据和晶体重量数据以及拉晶等径阶段结束时的晶体直径数据、晶体长度数据和晶体重量数据，得到不同时刻的晶体直径数据。
22、作为本专利技术优选的实施方式，在记录晶体长度数据和晶体重量数据时，包括：
23、通过单晶炉内的重量传感器获取到的晶体重量数据；
24、从拉晶设备中读取晶体的行程，即晶体长度数据。
25、作为本专利技术优选的实施方式，在得到不同时刻的晶体直径数据时，包括：
26、通过晶体直径预测模型对不同时刻的晶体直径数据进行预测，如公式5所示：
27、
28、式中，ρ为晶体密度，z为拉晶等径阶段结束时的晶体重量数据，j为拉晶等径阶段结束时的晶体长度数据，f为拉晶等径阶段结束时的晶体直径数据，zh为不同时刻的晶体重量数据，jh为不同时刻的晶体长度数据，fh为不同时刻的晶体直径数据。
29、作为本专利技术优选的实施方式，在得到第二温度-拉速匹配模型时，还包括：
30、将不同拉晶温度和拉晶速度下不同时刻的晶体直径数据与晶体长度数据，代入所述第一温度-拉速匹配模型，进行联合求解，确定常量a1、a2、a3，得到所述第二温度-拉速匹配模型。
31、作为本专利技术优选的实施方式，在对所述第二温度-拉速匹配模型进行验证时，包括：
32、获取所述现场实际拉晶炉台后台数据中的等径参数表和收尾参数表，并基于所述等径参数表和所述收尾参数表中记载的数据进行匹配，若匹配度达到95％以上，则判定验证通过。
33、作为本专利技术优选的实施方式，在根据所述最终温度-拉速匹配模型自动匹配拉晶温度和拉晶速度时，包括：
34、获取拉晶等径阶段结束时的晶体直径数据、晶体长度数据和晶体重量数据；
35、通过单晶炉内的重量传感器采集拉晶收尾阶段的实时晶体重量数据，从拉晶设备中读取拉晶收尾阶段的晶体的实时行程，即得到实时晶体长度数据；
36、将拉晶等径阶段结束时的晶体直径数据、晶体长度数据和晶体重量数据以及拉晶收尾阶段的实时晶体重量数据和实时晶体长度数据，输入到所述最终温度-拉速匹配模型中；
37、通过所述最终温度-拉速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在确定温度与拉速的关系时，包括：
3.根据权利要求2所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在根据所述温度与拉速的关系建立第一温度-拉速匹配模型时，包括：
4.根据权利要求1所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在模拟不同拉晶温度和拉晶速度下的拉晶收尾阶段时，包括：
5.根据权利要求4所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在记录晶体长度数据和晶体重量数据时，包括：
6.根据权利要求4或5所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在得到不同时刻的晶体直径数据时，包括：
7.根据权利要求1所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在得到第二温度-拉速匹配模型时，还包括：
8.根据权利要求1所述的用于单晶炉拉晶
9.根据权利要求1所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在根据所述最终温度-拉速匹配模型自动匹配拉晶温度和拉晶速度时，包括：
10.一种用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在确定温度与拉速的关系时，包括：
3.根据权利要求2所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在根据所述温度与拉速的关系建立第一温度-拉速匹配模型时，包括：
4.根据权利要求1所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在模拟不同拉晶温度和拉晶速度下的拉晶收尾阶段时，包括：
5.根据权利要求4所述的用于单晶炉拉晶收尾阶段自动匹配温度及拉速的方法，其特征在于，在记录晶体长度数据和晶体重量数据时，包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：徐耀，武辉，汪奇，乔乐，
申请(专利权)人：四川高景太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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