具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，其示出了能够实现本发明实施例技术方案的单晶炉1，该单晶炉1可以包括：炉体10，炉体10中设有加热装置和提拉装置；加热装置包括石墨坩锅20、石英坩埚30以及加热器40等，其中，石英坩埚30用于盛放硅原料，例如多晶硅。硅原料在石英坩埚30中被加热熔化为熔硅液MS，石墨坩埚20包裹在石英坩埚30的外侧，用于在加热过程中对石英坩埚30提供支撑，加热器40设置在石墨坩埚20的外侧。石英坩埚30上方设置有热屏50，热屏50具有下伸的环绕单晶硅晶体生长区域的倒锥形屏装物，可阻断加热器40和高温熔硅液MS对生长的单晶硅晶体的直接热辐射，以降低单晶硅晶体的温度。同时，热屏50还能够使下吹的保护气体集中直接喷到生长界面附近，进一步增强单晶硅晶体的散热。

提拉装置包括竖直设置的籽晶缆60和坩埚轴70，籽晶缆60设置在石英坩埚30的上方，坩埚轴70设置在石墨坩埚20的底部，籽晶缆60的底部通过夹具安装有籽晶，其顶部连接籽晶驱动装置，使其能够一边旋转一边向上缓慢提拉籽晶；坩埚轴70的底部设有坩埚轴驱动装置(图中未示出)，使坩埚轴70能够带动石英坩埚30进行旋转。

需要说明的是，图1所示的拉晶炉1结构并非具体限定，为了清楚地阐述本发明实施例的技术方案从而省略地没有示出用于实施直拉法制备单晶硅晶体所需要的其他部件。基于图1所示的拉晶炉1，在炉体10的上方，还可以开设有观测窗口80，以供ADC装置2来监控晶体的生长直径。

利用上述单晶炉1进行晶体的制备时，在常规的技术方案中，假定液面位置不变的，因此，在晶体的等径生长阶段会将ADC装置2固定于某一位置保持不变，通过光学高温计传感器21接收弯月面热辐射对应的亮度值来反馈晶体的生长直径。但是在实际等径生长阶段，随着晶体的不断生长，熔硅液的液面位置是随时发生变化的，且不同的液面位置对应的晶体生长直径也会发生偏差，因此，在晶体的等径生长阶段，设置ADC装置2的位置一直保持固定不变会对晶体生长直径的控制精度产生影响。

可以理解地，在具体实施时，ADC装置2主要是利用光学高温计传感器21接收熔硅液固液界面反射的热辐射以获得对应的亮度值。当获得的亮度值为固定值时，也就表示了晶体的生长直径保持在稳定值。举例来说，当获得的亮度值为2000时，即可认为晶体的生长直径为300mm。因此，在本发明实施例中，在晶体的等径生长过程中，为了控制晶体的生长直径为目标生长直径D₀，可以通过实时控制光学高温计传感器21接收的弯月面热辐射对应的亮度值稳定在目标亮度值即可，也就是说，当亮度值为目标亮度值时，表示晶体的生长直径为目标生长直径D₀，所获得的晶体为目标晶体。

同时，ADC装置2中的CCD摄像机22主要是在晶体的生长过程中监测熔硅液MS的液面位置变化以及晶体的生长直径偏差。

需要说明的是，在本发明实施例中，熔硅液的液面位置指的是熔硅液液面处至热屏底部的距离，也即液位间距。

因此，基于上述阐述的内容，参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种晶体生长直径的控制方法，该方法具体包括：

S201、在等径生长阶段预先获取液位间距的变化值以及相应的晶体生长直径偏差值，并确定所述液位间距的变化值以及晶体生长直径偏差值之间的对应关系；

S202、根据所述对应关系以及液位间距的变化速度，确定直径自动控制装置ADC的目标位置并水平移动所述ADC装置至所述目标位置；

S203、在所述ADC装置移动至所述目标位置后，调整光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值；

其中，所述目标亮度值用于表征所述晶体的生长直径为目标生长直径。

对于上述技术方案，步骤S201可以认为是在等径生长阶段，预先获得液位间距变化值与晶体生长直径偏差值之间对应关系的过程。步骤S202以及步骤S203则可以被认为是在晶体的等径生长过程中通过水平移动ADC装置2后以使得ADC装置2保持在相同的工作条件下后再通过调整光学高温计传感器21接收的亮度值以保证获得目标生长直径的晶体的过程。

需要说明的是，对于上述相同的工作条件指的是ADC装置2中心轴线始终与目标晶体之间的夹角是固定不变的。在这种情况下，能够保证ADC装置2始终是以与目标晶体之间的夹角为同一角度在对晶体的生长直径进行监测，从而保证了光学高温计传感器21接收的是相同角度下弯月面的热辐射，以消除ADC装置2移动后对监测结果的影响。

对于图2所示的技术方案，通过预先获得的对应关系以及预先设定的液面变化速度，能够确定ADC装置2的水平移动目标位置，进而通过调整光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值以保证获得目标生长直径的晶体。基于此，本发明实施例相较于目前相关的技术方案，能够消除液位间距变化引起的晶体生长直径的偏差，以获得稳定且准确的晶体生长直径。

对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述在等径生长阶段预先获取液位间距的变化值以及相应的晶体生长直径偏差值，并确定所述液位间距的变化值以及晶体生长直径偏差值之间的对应关系，包括：

在所述晶体的等径生长阶段，通过CCD摄像机获取液位间距的变化值ΔX以及所述晶体生长直径的偏差值ΔD；

根据所述液位间距的变化值ΔX以及相应的晶体生长直径偏差值ΔD，获取ADC装置与目标晶体之间的夹角。

对于上述示例，在一些具体的实施方式中，所述根据所述液位间距的变化值ΔX以及相应的晶体生长直径偏差值ΔD，获取ADC装置与目标晶体之间的夹角，包括：

根据计算获得所述ADC装置与所述目标晶体之间的夹角θ。

可以理解地，如图1所示，在等径阶段，假定液位位置处于位置Ⅰ时，晶体的生长直径为目标生长直径D₀；可以理解地，当熔硅液MS的液面位置从液面位置Ⅰ变化至液面位置Ⅱ时，此时CCD摄像机22能够监测到液位间距的变化值为ΔX，且此时晶体的生长直径由D₀变化为D₁，其生长直径偏差值为ΔD＝D₁-D₀。因此结合图3，可以获得ADC装置2与目标晶体(如图中竖直的虚线所示)之间的夹角θ，且根据图3所示的几何关系，能够获得ADC装置2与目标晶体之间的对应关系为进而可以获得

对于图2所示的技术方案，在一些示例中，根据所述对应关系以及液位间距的变化速度，确定直径自动控制装置ADC的目标位置并水平移动所述ADC装置至所述目标位置，包括：

根据所述对应关系以及所述液位间距的变化速度，获取所述ADC装置的水平移动速度；

根据所述ADC装置的水平移动速度，确定所述ADC装置的目标位置；

根据所述ADC装置的目标位置，水平移动所述ADC装置至所述目标位置。

对于上述示例，在一些具体的实现方式中，所述根据所述对应关系以及所述液位间距的变化速度，获取所述ADC装置的水平移动速度，包括：

根据V₁＝V₂×tanθ计算获得所述ADC装置的水平移动速度V₂；

其中，V₁为所述液位间距的变化速度。

需要说明的是，液位间距的变化速度可以通过CCD摄像机22实时测得，举例来说，在热屏的底部设置一“L”型石英销，通过CCD摄像机22实时监测“L”型石英销末端在熔硅液MS固液界面形成的亮斑图像以获得液位间距变化值；当然也可以根据等径生长时间以及等径生长阶段设定的固液界面的距离变化值以获得液位间距的实时变化值。本发明实施例对获取液位间距的变化速度的方法不作具体阐述。

需要说明的是，速度V矢量，因此在本发明实施例中当液面位置上升时，规定液位间距的变化速度V₁为正速度，当液面位置下降时，液位间距的变化速度V₁为负速度；ADC装置2沿水平方向向右移动时，规定其水平移动速度V₂为正速度；相反，ADC装置2沿水平方向向左移动时，规定其水平移动速度V₂为负速度。

可以理解的是，如图4所示，在晶体的等径生长过程中，当液面位置从液面位置Ⅰ变化至液面位置Ⅱ时，如果ADC装置2一直保持在最初的位置不变，则如图4所示，此时ADC装置2与目标晶体之间的夹角为θ'，且θ'≠θ。因此为了保证ADC装置2能够实时准确地监控当前晶体的生长直径，如图5所示，需要在液面位置发生变化时实时水平移动ADC装置2，以使得ADC装置2与目标晶体之间的夹角为θ保持不变，这样就保证了ADC装置2是在相同的工作条件下对晶体的等径生长过程进行监测的。

基于上述阐述，由图5可以看出，在晶体等径阶段的T时刻，ΔX＝V₁×T；进而结合可得，V₁＝V₂×tanθ。

对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述在所述ADC装置移动至所述目标位置后，调整光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值，包括：

在所述ADC装置移动至所述目标位置后，通过所述晶体的温度曲线调整所述光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值。

可以理解地，当ADC装置2的位置发生了变化时，其光学高温计传感器21接收的亮度值也会随之发生变化，为了保证光学高温计传感器21接收的亮度值仍然为目标亮度值，此时可以通过自动温度转换(Automatic Temperature Conversion，ATC)方法自动调整以使得光学高温计传感器21接收的亮度值为目标亮度值，进而使得晶体的生长直径为目标生长直径D₀。

对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述在所述ADC装置移动至所述目标位置后，调整光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值，包括：

在所述ADC装置移动至所述目标位置后，通过调整所述晶体的提拉速度以调整所述光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值。

同样地，当ADC装置2的位置发生了变化后，其光学高温计传感器21接收的亮度值会发生变化，为了保证光学高温计传感器21接收的亮度值仍然为目标亮度值，在本发明实施例中也可以通过调整晶体的提拉速度(P/S)以自动调整熔硅液的液面位置，使得光学高温计传感器21接收的亮度值为目标亮度值，进而使得晶体的生长直径为目标生长直径D₀。

基于前述技术方案相同的发明构思，参见图6，其示出了本发明实施例提供的一种晶体生长直径的控制装置60，所述控制装置60包括：获取部分601，移动部分602以及调整部分603；其中，

所述获取部分601，经配置为在等径生长阶段预先获取液位间距的变化值以及相应的晶体生长直径偏差值，并确定所述液位间距的变化值以及晶体生长直径偏差值之间的对应关系；

所述移动部分602，经配置为根据所述对应关系以及液位间距的变化速度，确定直径自动控制装置ADC的目标位置并水平移动所述ADC装置至所述目标位置；

所述调整部分603，经配置为在所述ADC装置移动至所述目标位置后，调整光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值；其中，所述目标亮度值用于表征所述晶体的生长直径为目标生长直径。

在一些示例中，所述获取部分601，经配置为：

在所述晶体的等径生长阶段，通过CCD摄像机获取液位间距的变化值ΔX以及所述晶体生长直径的偏差值ΔD；

根据所述液位间距的变化值ΔX以及相应的晶体生长直径偏差值ΔD，获取ADC装置与目标晶体之间的夹角。

在一些示例中，所述获取部分601，经配置为：

根据计算获得所述ADC装置与所述目标晶体之间的夹角θ。

在一些示例中，所述移动部分602，经配置为：

根据所述对应关系以及所述液位间距的变化速度，获取所述ADC装置的水平移动速度；

根据所述ADC装置的水平移动速度，确定所述ADC装置的目标位置；

根据所述ADC装置的目标位置，水平移动所述ADC装置至所述目标位置。

在一些示例中，所述移动部分602，还经配置为：

根据V₁＝V₂×tanθ计算获得所述ADC装置的水平移动速度V₂；

其中，V₁为所述液位间距的变化速度。

在一些示例中，所述调整部分603，经配置为：

在所述ADC装置移动至所述目标位置后，通过所述晶体的温度曲线调整所述光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值。

在一些示例中，所述调整部分603，还经配置为：

在所述ADC装置移动至所述目标位置后，通过调整所述晶体的提拉速度以调整所述光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值。

可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。

另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有晶体生长直径的控制的程序，所述晶体生长直径的控制的程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述晶体生长直径的控制方法步骤。

根据上述晶体生长直径的控制装置60以及计算机存储介质，参见图7，其示出了本发明实施例提供的一种能够实施上述晶体生长直径的控制装置60的晶体生长直径的控制设备70的具体硬件结构，该设备70可以应用于图1所示的单晶炉1中，该设备70可以包括：光学高温计传感器21、CCD摄像机22、存储器701以及处理器702；各个组件通过总线系统703耦合在一起。可理解，总线系统703用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统703除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图7中将各种总线都标为总线系统703。其中，

所述CCD摄像机22用于监测液位间距变化值ΔX以及相应的晶体生长直径的偏差值ΔD；

所述存储器701，用于存储能够在所述处理器702上运行的计算机程序；

所述处理器702，用于在运行所述计算机程序时，执行以下步骤：

在等径生长阶段预先获取液位间距的变化值以及相应的晶体生长直径偏差值，并确定所述液位间距的变化值以及晶体生长直径偏差值之间的对应关系；

根据所述对应关系以及液位间距的变化速度，确定直径自动控制装置ADC的目标位置并水平移动所述ADC装置至所述目标位置；

在所述ADC装置移动至所述目标位置后，调整光学高温计传感器接收的亮度值为目标亮度值；

其中，所述目标亮度值用于表征所述晶体的生长直径为目标生长直径。

可以理解，本发明实施例中的存储器701可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器701旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

而处理器702可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器702中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器702可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器701，处理器702读取存储器701中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体来说，处理器702还配置为运行所述计算机程序时，执行前述技术方案中所述晶体生长直径的控制方法步骤，这里不再进行赘述。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。