基于MPC的CZ法晶體生長控制方法研究.pdf

1、半導體硅材料是電子信息技術產業(yè)以及新能源產業(yè)的基礎材料，因此在增大硅單晶直徑的同時，提高直拉單晶硅的質量仍是研究的主要內容。但是硅單晶生長的實驗研究由于其成本高、耗時長等原因，制約其進一步研究發(fā)展。根據工業(yè)上現有晶體生長系統(tǒng)存在的提拉速率變化時和時延的問題，本文將在輻射換熱、傳導換熱以及質量傳遞的基本理論上，采用電路類比法對CZ法單晶體生長過程的等徑階段建立低階模型，并基于該模型研究模型預測控制算法。本文工作主要包括以下幾個方面：

2、>　　（1）根據熱量、質量傳遞的基本理論以及固液分界面處的幾何變形，采用電網絡模擬的方法，在Gevelber模型的基礎上建立CZ法硅晶體生長過程中等徑階段的低階模型，并通過計算模型的開環(huán)解軌跡驗證了模型的有效性。
　?。?）對低階模型采用泰勒級數據逼近的方法進行線性化，并對其穩(wěn)定性和可控性進行分析。分析了僅在加熱器功率作為控制輸入的情況下系統(tǒng)是否可控，以此確定控制策略。計算結果表明所建立的系統(tǒng)不可控，因此控制器無法使用常規(guī)PID結