本發(fā)明涉及半導體制造，具體是一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法。

背景技術：

1、單晶硅是半導體工業(yè)中不可或缺的基礎材料之一，廣泛應用于集成電路、太陽能電池等領域。單晶硅的制造通常采用直拉法(cz法)或區(qū)熔法等技術。其中，直拉法因其投料量大、單晶直徑大、設備自動化程度高等特點，成為主流的單晶硅生產方法之一。

2、直拉法是一種通過連續(xù)加料系統(tǒng)優(yōu)化的單晶硅生產工藝，其核心在于利用連續(xù)加料系統(tǒng)實現(xiàn)高效、連續(xù)的單晶硅棒拉制。該過程首先通過加熱熔化多晶硅原料，隨后利用籽晶引導，在穩(wěn)定的生長條件下連續(xù)拉制單晶硅。該過程中，通過精確控制溫度梯度和提拉速度，使熔體中的硅原子在籽晶上重新排列生長，形成高質量的單晶硅棒。

3、與傳統(tǒng)的直拉法相比，優(yōu)化后的直拉法(如rcz法)在第一次拉制完成后，利用加料裝置將新的硅料加入坩堝中，并重復上述熔化、生長過程，進行下一根晶棒的拉制，從而減少了裝料和熔化時間，提高了生產效率，并降低了生產成本。

4、在單晶硅爐運行過程中，當晶棒斷線或晶棒收尾后，需要現(xiàn)場人為計算當前爐內剩料量，并評估加料重量，人為報送至備料間。同時備料間根據現(xiàn)場生產人員報送的信息開始備料，備料人員將裝好原料的料筒送至現(xiàn)場，現(xiàn)場再進行復投加料。但是這種傳統(tǒng)的人工操作方式存在以下缺點：

5、人工計算和報送信息的過程較為繁瑣，影響生產效率。同時在人為計算的過程中，可能會發(fā)生錯誤，從而導致發(fā)生安全事故，且人工操作增加了額外的人力成本，同時人工操作難以快速響應生產線的變化需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，以解決上述背景技術中提出的由于人為報料耗時長且易出錯，從而導致生產效率低，生產成本高的問題，實現(xiàn)了對拉晶過程的有效監(jiān)控和管理，提高了生產效率和產品質量。

2、本發(fā)明的技術方案是：一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，所述自動化加料控制方法包括如下步驟：

3、s1：根據晶棒的拉制進度，獲取爐內剩料重量；

4、s2：通過所述爐內剩料重量，確定爐內應加料重量，并對所述爐內應加料重量進行復核，當所述爐內應加料重量復核通過，則執(zhí)行下一步驟，反之，則進行報警人為處理；

5、s3：獲取晶棒在rn時段對應的實際少子壽命，并確定所述rn時段對應的實際少子壽命和rn時段對應的目標少子壽命之間的差值，并根據所述差值，調整晶棒在rn+2時段的循環(huán)料比例；

6、s4：料房根據所述爐內應加料重量和循環(huán)料比例進行備料。

7、更進一步地講，在所述步驟s1中，獲取爐內剩料重量，具體如下：

8、s1.1：根據晶棒的拉制進度，確定晶棒拉制后的斷線情況；

9、s1.2：根據所述晶棒拉制后的斷線情況，獲取爐內剩料重量。

10、更進一步地講，所述晶棒拉制后的斷線情況包括但不限于取段收尾加料、斷線加料、收尾不加料拉停和斷線不加料重新引放。

11、更進一步地講，在所述步驟s2中，對所述爐內應加料重量進行復核，具體如下：

12、s2.1：通過所述爐內剩料重量，確定爐內應加料重量，具體為：

13、d＝a-a-10kg

14、其中：d為單晶爐內的實際應加量，a為單晶爐內的滿鍋重量，a為單晶爐內的剩余料量；

15、s2.2：設置產品留鍋率，并對所述爐內應加料重量進行復核，所述復核公式具體為：

16、ρ×a+15kg≥d

17、其中：d為單晶爐內的實際應加量，a為單晶爐內的滿鍋重量，ρ為產品留鍋率；

18、當滿足所述復核公式，則所述爐內應加料重量復核通過，執(zhí)行下一步驟，反之，則進行報警人為處理。

19、更進一步地講，在所述步驟s3中，調整晶棒在rn+2時段的循環(huán)料比例，具體如下：

20、s3.1：通過測量方法，獲取晶棒在rn時段對應的實際少子壽命；

21、s3.2：設置晶棒在rn時段對應的目標少子壽命；

22、s3.3：獲取晶棒在rn時段對應的實際少子壽命和目標少子壽命之間的差值，并將所述差值與預設差值進行比較，當所述差值不小于預設差值時，則將循環(huán)料比例設置為一級下調比例，反之，則將循環(huán)料比例設置為二級下調比例。

23、更進一步地講，所述測量方法包括但不限于微波光電導衰減法、準穩(wěn)態(tài)光電導方法、表面光電壓法、擴散長度法、瞬態(tài)光電導衰減法和穩(wěn)態(tài)光電導法。

24、更進一步地講，所述一級下調比例小于二級下調比例。

25、更進一步地講，所述循環(huán)料比例根據晶棒的拉制時段進行劃分，具體如下：

26、r1時段、r2時段和r3時段對應的循環(huán)料比例，具體為：

27、當所述實際少子壽命和目標少子壽命之間的差值不小于預設差值時，則將所述一級下調比例設置為30％-35％，反之，則將所述二級下調比例設置為40％-50％；

28、r4時段、r5時段和r6時段對應的循環(huán)料比例，具體為：

29、當所述實際少子壽命和目標少子壽命之間的差值不小于預設差值時，則將所述一級下調比例設置為30％-35％，反之，則將所述二級下調比例設置為45％-50％；

30、剩余時段對應的循環(huán)料比例，具體為：

31、當所述實際少子壽命和目標少子壽命之間的差值不小于預設差值時，則將所述一級下調比例設置為40％-50％，反之，則將所述二級下調比例設置為50％-55％。

32、更進一步地講，在晶棒拉制過程中的r1時段和r2時段，料房根據爐內應加料重量進行備料。

33、本發(fā)明通過改進在此提供一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，與現(xiàn)有技術相比，具有如下改進及優(yōu)點：

34、其一：本發(fā)明通過自動化控制方法，減少了人工計算加料量的需求，降低了因人為計算錯誤而導致的工時浪費和生產延誤，從而提高了生產過程的可靠性和準確性，同時也減少了人員參與危險作業(yè)的機會，降低了安全事故發(fā)生的可能性；

35、其二：本發(fā)明通過實時監(jiān)測晶棒的少子壽命，并根據少子壽命的實際值與目標值之間的差異調整加料比例，從而優(yōu)化了生產過程中循環(huán)料的使用，提高了材料利用率，同時通過對少子壽命的監(jiān)控和調整，保證了晶棒在不同生長階段的品質一致性，進而提升了最終產品的質量和性能；

36、其三：本發(fā)明能夠在晶棒拉制的不同階段動態(tài)調整循環(huán)料比例，使得生產過程更加靈活，能夠及時應對生產條件的變化，從而保證了生產的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

技術特征：

1.一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，所述自動化加料控制方法包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，在所述步驟s1中，獲取爐內剩料重量，具體如下：

3.根據權利要求2所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，所述晶棒拉制后的斷線情況包括但不限于取段收尾加料、斷線加料、收尾不加料拉停和斷線不加料重新引放。

4.根據權利要求1所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，在所述步驟s2中，對所述爐內應加料重量進行復核，具體如下：

5.根據權利要求1所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，在所述步驟s3中，調整晶棒在rn+2時段的循環(huán)料比例，具體如下：

6.根據權利要求5所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，所述測量方法包括但不限于微波光電導衰減法、準穩(wěn)態(tài)光電導方法、表面光電壓法、擴散長度法、瞬態(tài)光電導衰減法和穩(wěn)態(tài)光電導法。

7.根據權利要求5所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，所述一級下調比例小于二級下調比例。

8.根據權利要求5所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，所述循環(huán)料比例根據晶棒的拉制時段進行劃分，具體如下：

9.根據權利要求1或5或8所述的一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，其特征在于，在晶棒拉制過程中的r1時段和r2時段，料房根據爐內應加料重量進行備料。

技術總結
本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，具體是一種單晶硅制造中的自動化加料控制方法，包括如下步驟：S1：獲取爐內剩料重量；S2：確定爐內應加料重量，并對所述爐內應加料重量進行復核；S3：獲取晶棒在Rn時段對應的實際少子壽命，調整晶棒在Rn+2時段的循環(huán)料比例；S4：料房根據所述爐內應加料重量和循環(huán)料比例進行備料。本發(fā)明減少了人工計算加料量的需求，降低了因人為計算錯誤而導致的工時浪費和生產延誤，從而提高了生產過程的可靠性和準確性，減少了人員參與危險作業(yè)的機會，降低了安全事故發(fā)生的可能性，同時通過實時監(jiān)測晶棒的少子壽命，動態(tài)調整循環(huán)料比例，進而保證了晶棒在不同生長階段的品質一致性，提升了最終產品的質量和性能。

技術研發(fā)人員：勞海兵,孫博揚,嚴東,李欣慧,鄔曉宇
受保護的技術使用者：包頭美科硅能源有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6