集成電路和光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對硅單晶的外形尺寸、微缺陷等重要指標(biāo)提出了更高的要求,同時,對硅單晶生長控制提出了挑戰(zhàn)。目前,直拉法（Cz法）是生長大尺寸、高品質(zhì)硅單晶的主要方法。在Cz法晶體生長過程中晶體直徑控制是一個重要的控制目標(biāo),傳統(tǒng)的晶體生長控制結(jié)構(gòu)中由于晶體提拉速度的頻繁變化,極易造成晶體內(nèi)部微缺陷生成,而恒拉速晶體生長工藝使實現(xiàn)生長完美硅單晶成為可能。因此,研究恒拉速工藝下晶體直徑控制具有重要價值及實際意義。Cz法硅單晶生長是一個物理變化復(fù)雜、多場多相耦合、模型不確定且存在大滯后和非線性的動態(tài)時變過程,而基于大量假設(shè)的機理模型難以實際應(yīng)用。為了建立穩(wěn)定、可靠的晶體生長過程模型,本文基于數(shù)據(jù)和機理建立晶體生長過程的混合模型,包括數(shù)據(jù)驅(qū)動熱場溫度模型和提拉動力學(xué)模型。其中,基于VMD-LSTM-ELM非線性集成建模方法構(gòu)建加熱器功率與熱場溫度間的熱場溫度模型;提拉動力學(xué)模型則是根據(jù)晶體生長過程中彎月面處熱場溫度與晶體直徑之間的數(shù)學(xué)關(guān)系所建立�；谏鲜鼋⒌木w生長過程混合模型,本文在恒拉速工藝下提出一種晶體直徑數(shù)據(jù)驅(qū)動控制方法,即無模型自適應(yīng)滑模預(yù)測控制（MFASMPC）,引入滑... 

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 直拉硅單晶生長簡介
    1.3 直拉硅單晶生長建模與控制研究現(xiàn)狀
        1.3.1 直拉硅單晶生長建模研究現(xiàn)狀
        1.3.2 直拉硅單晶生長控制研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要內(nèi)容和章節(jié)安排
2 直拉硅單晶生長原理
    2.1 晶體生長過程關(guān)鍵變量分析
        2.1.1 加熱器功率對晶體直徑的影響
        2.1.2 提拉速度對晶體直徑的影響
    2.2 恒拉速工藝與晶體品質(zhì)
    2.3 恒拉速生長控制策略
    2.4 本章小結(jié)
3 基于VMD-LSTM-ELM的非線性集成建模方法
    3.1 變分模態(tài)分解
    3.2 長短期記憶網(wǎng)絡(luò)
    3.3 基于CGWO優(yōu)化的ELM網(wǎng)絡(luò)
        3.3.1 極限學(xué)習(xí)機
        3.3.2 灰狼優(yōu)化算法
    3.4 仿真測試
    3.5 本章小結(jié)
4 等徑階段晶體直徑混合建模過程
    4.1 基于VMD-LSTM-ELM的熱場溫度模型
        4.1.1 實驗數(shù)據(jù)和模型評價
        4.1.2 模型結(jié)構(gòu)辨識
        4.1.3 模型結(jié)構(gòu)辨識結(jié)果
        4.1.4 模型建立及預(yù)測性能
    4.2 晶體直徑混合模型
        4.2.1 提拉動力學(xué)模型
        4.2.2 晶體直徑混合模型驗證
    4.3 本章小結(jié)
5 恒拉速工藝下硅單晶直徑控制
    5.1 無模型自適應(yīng)滑�？刂�
        5.1.1 無模型自適應(yīng)控制
        5.1.2 MFASMC控制方案
        5.1.3 仿真實驗
    5.2 無模型自適應(yīng)滑模預(yù)測控制
        5.2.1 MFASMPC控制方案
        5.2.2 仿真實驗
        5.2.3 多參數(shù)靈敏度分析
        5.2.4 硅單晶直徑控制仿真實驗
    5.3 雙閉環(huán)硅單晶直徑控制方案
        5.3.1 雙閉環(huán)硅單晶直徑控制結(jié)構(gòu)
        5.3.2仿真實驗
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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[1]一類復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中若干關(guān)鍵參量檢測與處理方法研究[D]. 張新雨.西安理工大學(xué) 2016
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碩士論文
[1]基于極限學(xué)習(xí)機和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程機械識別研究[D]. 曹敏.杭州電子科技大學(xué) 2018
[2]硅單晶等徑階段直徑模型辨識與控制研究[D]. 段偉鋒.西安理工大學(xué) 2017
[3]水平超導(dǎo)磁場下CZ硅單晶固液界面氧分布數(shù)值模擬研究[D]. 任俊超.西安理工大學(xué) 2017
[4]高拉速低能耗Φ200mm直拉硅單晶用熱場的設(shè)計與分析[D]. 王蕾.西安理工大學(xué) 2016
[5]無味卡爾曼濾波在直拉法單晶硅直徑控制中的應(yīng)用研究[D]. 喬朝暉.蘭州大學(xué) 2015
[6]基于混合核函數(shù)的間歇過程統(tǒng)計建模和監(jiān)測方法研究[D]. 黎雪.東北大學(xué) 2014
[7]直拉單晶爐熱場模型參數(shù)辨識及模型預(yù)測控制[D]. 王可.蘭州大學(xué) 2014
[8]基于模型預(yù)測控制的硅單晶體提拉效果仿真研究[D]. 張誠.東華大學(xué) 2014
[9]模型預(yù)測控制在復(fù)雜工業(yè)過程中的應(yīng)用研究[D]. 王海龍.蘭州大學(xué) 2013
[10]高溫快速熱處理對直拉硅單晶中雜質(zhì)行為的影響[D]. 王彪.浙江大學(xué) 2011



本文編號：3684066