基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的硅單晶生長過程控制研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，硅單品生長將向著電子級、低功耗和大直徑方向發(fā)展。要適應(yīng)未來硅單品生長的發(fā)展趨勢，需要對硅單晶生長現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行提升，尤其是硅單晶生長過程控制相關(guān)理論和技術(shù)的改進(jìn)。論文以實現(xiàn)國家科技重大專項“300mm硅單品直拉生長裝備的開發(fā)”所要求的性能指標(biāo)為驅(qū)動，針對現(xiàn)有直拉硅單品生長過程控制相關(guān)技術(shù)的不足，旨在探索硅單晶生長過程新的參數(shù)控制方法。論文的研究工作對我國能夠自主生產(chǎn)大規(guī)模集成電路用的硅單品材料，打破國外在

2、這方面技術(shù)的壟斷和封鎖具有重要的戰(zhàn)略意義。
　　與小尺寸非電子級硅單晶生長過程控制相比，大尺寸電子級硅單晶生長過程控制遇到新的問題：(1)熱場溫度和晶體直徑的測量信號含有較強的低頻周期干擾，嚴(yán)重影響測量精度：(2)單晶爐熱系統(tǒng)的時滯時間明顯延長且時變，施加控制量的時間較難掌握：(3)要求硅單品在等徑階段需要實現(xiàn)V/G比恒值控制；(4)生長過程的不確定性和非線性增強，使得工作點較難穩(wěn)定，晶體容易產(chǎn)生位錯。論文圍繞上述問題．針對生長過

3、程難以建立有效機理模型和難以采用現(xiàn)有機理模型控制方法進(jìn)行有效控制，運用數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)，利用自適應(yīng)濾波理論、模糊理論、智能群體優(yōu)化理論以及先進(jìn)控制理論，對大尺寸電子級硅單品生長過程的控制問題進(jìn)行了深入研究，并取得了一些具有理論價值和實用價值的研究成果：
　　1)．基于分層優(yōu)化策略和自適應(yīng)噪聲抵消思想，提出了一種能濾除低頻周期干擾的自適應(yīng)噪聲抵消濾波方法，該方法能夠使低頻周期性干擾被由傅立葉級數(shù)產(chǎn)生的擬合信號逼近并抵消。利用該方法能夠有

4、效提取晶體直徑和熱場溫度信號；
　　2).提出了一種時變時滯非線性系統(tǒng)的T-S模糊模型自組織辨識方法，該自組織辨識方法由模型輸入向量確定算法、參數(shù)自整定模糊空問劃分算法以及基于支持向量機和遞推最小二乘法結(jié)合的T-S模糊模型后件參數(shù)辨識算法三部分組成，較好解決了時變時滯系統(tǒng)的辨識問題，且能夠有效提高模型的辨識精度和泛化能力。利用提出的T-S模糊模型自組織辨識方法，有效建立了晶體直徑模型；
　　3).針對晶體生長過程的時滯非線性