矽單晶爐是利用直拉法製備集成電路用矽材料的重要設備，大（直徑）尺寸微納米集成電路用矽材料對矽單晶生長工藝以及控製方法提出了更加苛刻的要求。本項目依據矽晶體生長原理，通過建立三維模型，解決非對稱熱場空間任意點的溫度、流場矢量及熱應力變化的精確描述問題；探究晶體微觀品質與宏觀控製參數之間的關係，提出並實現基於協同序列響應麵法的晶體生長過程工藝參數優化策略；研究複雜不確定環境中關鍵變量的精確檢測與估計理論，為生長建模和工藝控製提供準確信息；依據經過優化的矽單晶生長的工藝，提出既可滿足控製目標要求又能兼顧參數辨識精度的晶體生長對偶自適應控製方法，采用動態有限元方法構建矽單晶生長不同階段數學模型集合，解決傳統對偶控製中先驗模型的設定問題，實現對矽單晶外形尺寸、微缺陷、雜質含量及分布等重要指標的有效控製。研究成果通過工程實驗予以驗證，獲得高品質矽單晶生長的關鍵工藝和相應控製理論與方法。