本发明专利技术涉及一种使用异形多晶料生产硅单晶的区熔炉控制系统及控制方法。系统包括与偏移电机连接的区熔炉运动控制器、至少三个测距仪和一个PLC控制器，三个测距仪分别与PLC控制器连接，PLC控制器与区熔炉运动控制器连接。PLC控制器实时将区熔炉上轴的偏移向量数据传输给区熔炉运动控制器，区熔炉运动控制器控制偏移电机驱动区熔炉上轴的X轴和Y轴进行偏移，使整个异形多晶料的任意截面在到达固液交界面时得圆心都是居中的。采用改造后的本控制系统及控制方法，解决了在区熔硅单晶的生产中，使用异形多晶料棒容易导致熔区的偏心，进而导致由于熔区与线圈的接触容易引起打火，以及还易导致区熔硅单晶的断苞的问题，从而确保产品质量的稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及区熔炉控制系统，特别涉及。
技术介绍
在实际生产中，区熔硅单晶生产中所使用的多晶料棒并不都是标准的圆柱形，它有一定程度的弯曲，这样的多晶料称为异形多晶料。甚至可以这样说，大多数多晶料棒都有一定程度的弯曲。在区熔硅单晶的生产中，弯曲的多晶料棒容易导致熔区的偏心，进而导致由于熔区与线圈的接触容易引起打火，同时还易导致区熔硅单晶的断苞。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于对现有区熔炉进行改造，使之在使用异形多晶料时可以自动调节，使多晶料棒的固液界面始终居中，从而避免各种问题的出现。为达到以上目的，需对区熔炉的硬件和软件两个部分进行改造。硬件方面增加三个测距仪来确定异形多晶料棒圆截面的中心点坐标，以及一个PLC控制器来进行数据计算的控制。软件方面，对新增加的PLC控制器进行编程，处理输入数据计算得出偏移量，即通过三个测距仪距离多晶料棒边缘的水平距离、测距仪距离多晶料棒固液交界面的竖直距离、测距仪距离炉膛中心0的水平距离、区熔炉上轴实时偏移向量、上轴速度、上轴转速、计算得出t时间后区熔炉上轴应该偏移的向量，从而使多晶料棒截面居中。本专利技术采取的技术方案是一种使用异形多晶料生产硅单晶的区熔炉控制系统， 包括与区熔炉上轴的X轴和Y轴偏移电机相连接的区熔炉运动控制器，其特征在于，还包括至少三个测距仪和一个PLC控制器，三个测距仪分别为第一测距仪、第二测距仪和第三测距仪，三个测距仪固定在区熔炉壁同一高度上，且分别与PLC控制器连接，PLC控制器与区熔炉运动控制器连接。一种使用异形多晶料生产硅单晶的区熔炉控制方法，其特征在于，包括如下步骤(一)、三个测距仪距离炉膛中心0的水平测量距离Ltl数据和三个测距仪距离多晶料棒固液交界面的竖直距离L数据通过手动输入到PLC控制器，在控制系统启动时，PLC控制器读取区熔炉运动控制器的上轴速度ν和上轴转速r两个数据；控制系统启动后，根据采样周期，三个测距仪实时将自身距离多晶料棒边缘的水平距离Ip 12、I3数据通过区熔炉以太网输入到PLC控制器；(二)、PLC控制器通过三个测距仪输入的距离多晶料棒边缘的水平距离Ip12、I3 ；三个测距仪距离炉膛中心0的水平测量距离Ltl计算得出三个测量点的坐标为a(0，L0-I1)、 b (L0-I2,0)、c (I3-L0,0)；(三)、根据计算的三个测量点坐标数据，首先计算此时多晶料棒截面中心点的坐标权利要求1.一种使用异形多晶料生产硅单晶的区熔炉控制系统，包括与区熔炉上轴的X轴和 Y轴偏移电机相连接的区熔炉运动控制器，其特征在于，还包括至少三个测距仪和一个PLC 控制器，三个测距仪分别为第一测距仪(1)、第二测距仪(2)和第三测距仪(3)，三个测距仪固定在区熔炉壁同一高度上，且分别与PLC控制器连接，PLC控制器与区熔炉运动控制器连接。2.一种使用异形多晶料生产硅单晶的区熔炉控制方法，其特征在于，包括如下步骤(一)、三个测距仪距离炉膛中心0的水平测量距离Ltl数据和三个测距仪距离多晶料棒固液交界面的竖直距离L数据通过手动输入到PLC控制器；在控制系统启动时，PLC控制器读取区熔炉运动控制器的上轴速度ν和上轴转速r两个数据；控制系统启动后，根据采样周期，三个测距仪实时将自身距离多晶料棒边缘的水平距离Ip 12、I3数据通过区熔炉以太网输入到PLC控制器；(二)、PLC控制器通过三个测距仪输入的距离多晶料棒边缘的水平距离Ip12、I3 ；三个测距仪距离炉膛中心0的水平测量距离Ltl计算得出三个测量点的坐标为a(0，L0-I1)、 b (L0-I2,0)、c (I3-L0,0)；(三)、根据计算的三个测量点坐标数据，首先计算此时多晶料棒截面中心点的坐标ρ(x0, y。)，其中x。= IiA , y0=，则此时多晶料棒截面中心向量2Ah -I1)C0 ( > 0)；(四)、用此时多晶料棒截面中心向量减去当前区熔炉上轴的偏移向量J^0得出区熔炉上轴无偏移时此多晶料棒截面中心的中心向量孑(χ，y)，C'的长度=.扣2 ；(五)、PLC控制器根据上轴速度ν和三个测距仪距离多晶料棒固液交界面的竖直距离L计算多晶料棒截面到达固液界面所需的时间t=〗；V(六)、计算时间t后区熔炉上轴无偏移时此多晶料棒截面中心的中心向量^χ2+γ2 ，yt = sm βχφ:2 +y2， ￡β= a + 360" xr χ—， νγa = arccos ‘ : (γ > 0) Qf = arccos—+180° (γ -< 0)如2 +y ‘， 如2 +y2，(七)、最后计算得出时间t后区熔炉上轴的偏移向量&=- Ci = (- cos ，-sin βφ2 +/ )；(八)、PLC控制器实时将区熔炉上轴的偏移向量数据传输给区熔炉运动控制器，区熔炉运动控制器控制偏移电机驱动区熔炉上轴的X轴和Y轴进行偏移，使整个异形多晶料棒的任意截面在到达固液交界面时的圆心都是居中的。全文摘要本专利技术涉及。系统包括与偏移电机连接的区熔炉运动控制器、至少三个测距仪和一个PLC控制器，三个测距仪分别与PLC控制器连接，PLC控制器与区熔炉运动控制器连接。PLC控制器实时将区熔炉上轴的偏移向量数据传输给区熔炉运动控制器，区熔炉运动控制器控制偏移电机驱动区熔炉上轴的X轴和Y轴进行偏移，使整个异形多晶料的任意截面在到达固液交界面时得圆心都是居中的。采用改造后的本控制系统及控制方法，解决了在区熔硅单晶的生产中，使用异形多晶料棒容易导致熔区的偏心，进而导致由于熔区与线圈的接触容易引起打火，以及还易导致区熔硅单晶的断苞的问题，从而确保产品质量的稳定。文档编号C30B29/06GK102321911SQ201110308209公开日2012年1月18日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日专利技术者刘嘉, 康冬辉, 张雪囡, 李建弘, 沈浩平, 王彦君, 高树良 申请人:天津市环欧半导体材料技术有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种使用异形多晶料生产硅单晶的区熔炉控制系统，包括与区熔炉上轴的Ｘ轴和Ｙ轴偏移电机相连接的区熔炉运动控制器，其特征在于，还包括至少三个测距仪和一个ＰＬＣ控制器，三个测距仪分别为第一测距仪（１）、第二测距仪（２）和第三测距仪（３），三个测距仪固定在区熔炉壁同一高度上，且分别与ＰＬＣ控制器连接，ＰＬＣ控制器与区熔炉运动控制器连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张雪囡，康冬辉，李建弘，王彦君，高树良，沈浩平，刘嘉，
申请(专利权)人：天津市环欧半导体材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12
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