CN116377585A - 晶体生长设备的控制方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种晶体生长设备的控制方法、系统、装置和存储介质，该方法包括：获取目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，控制模式包括温度控制模式和功率控制模式中的至少一种；基于控制模式和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的生长控制参数。

Description

晶体生长设备的控制方法、系统、装置和存储介质

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种晶体生长设备的控制方法、系统、装置和存储介质。

背景技术

碳化硅晶体生长难度高，在晶体生长过程中，对晶体生长设备(如长晶炉)内的晶体生长温度控制要求严苛。在晶体生长过程中，生长设备内的温度会随物料的生长进程而产生波动，如果不能精确控制生长设备内的生长温度，则会导致生长出的碳化硅晶体出现质量问题(例如，凸度过大、杂晶等)。

因此，希望提供一种晶体生长设备的控制方法、系统、装置和存储介质，在碳化硅长晶过程中对晶体生长过程进行监测，以及根据晶体的生长情况进行自动化调控，提高晶体生长质量。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种晶体生长设备的控制方法，所述方法包括：获取目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，控制模式包括温度控制模式和功率控制模式中的至少一种；基于控制模式和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的生长控制参数。

本说明书实施例之一提供一种晶体生长设备的控制系统，所述系统包括：获取模块，用于获取目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，控制模式包括温度控制模式和功率控制模式中的至少一种；确定模块，用于基于所述控制模式和所述目标生长结果，确定所述目标晶体生长设备的生长控制参数。

本说明书实施例之一提供一种晶体生长设备的控制装置，所述装置包括处理器，处理器用于执行如上实施例所述的晶体生长设备的控制方法。

本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如上实施例所述的晶体生长设备的控制方法。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性晶体生长设备的控制系统的应用场景示意图；

图2是根据本说明说一些实施例所示的示例性晶体生长设备的控制系统的模块图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的示例性晶体生长设备的结构框图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的示例性晶体生长设备的控制方法的流程图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的示例性确定目标晶体生长设备的第一控制模式的示意图；

图6是根据本说明书一些实施例所示的示例性确定目标晶体生长设备的生长控制参数的流程图；

图7是根据本说明书一些实施例所示的示例性目标晶体生长设备的不同生长阶段的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性晶体生长设备的控制系统的应用场景示意图。在一些实施例中，如图1所示，晶体生长设备的控制系统的应用场景100可以包括晶体生长设备101、存储设备102、处理设备103和监测设备104。

晶体生长设备101可以是进行晶体生长的设备。晶体生长设备101可以包括但不限于物理气相传输法长晶设备、液相外延法长晶设备、提拉法长晶设备等。

仅作为示例，晶体生长设备101可以是碳化硅长晶炉，如图3所示，晶体生长设备101可以包括炉体310、坩埚306、保温材料和加热线圈(图中未示出)。炉体310可以容纳晶体生长设备101中的其它结构。加热线圈可以用于控制炉体310内部的温度。坩埚306设置于炉体310内部。在一些实施例中，坩埚306可以由垫圈308分隔出原料腔309和生长腔311，原料腔309可以用于容纳碳化硅粉料，生长腔311可以用于生长碳化硅晶体。在一些实施例中，生长腔311可以包括晶体生长位置307(例如，设置籽晶的位置)。保温材料可以用于维持或调节炉体310内部的温度，通过设置保温材料的保温参数可以改变炉体310内部的温度及温场分布，从而影响晶体生长设备101内碳化硅晶体的生长情况。在一些实施例中，保温材料可以包括顶部保温层301、埚顶保温层302、保温外筒层303、保温内筒层304和底部保温层305。在一些实施例中，保温材料的保温参数可以包括以下参数中的一种或多种的组合：坩埚306的顶部与顶部保温层301之间的距离D1、埚顶保温层302的外径R1、埚顶保温层302的内径R2、埚顶保温层302的厚度H1、保温外筒层303的厚度H3、保温内筒层304的厚度H2以及底部保温层305的厚度H4。

晶体生长设备101可以与存储设备102进行数据交互。例如，晶体生长设备101可以在晶体生长过程中将相关生长数据(例如，生长控制数据、生长结果数据、设备参数等)实时发送至存储设备(例如，存储设备102)中进行存储。晶体生长设备101可以与处理设备103进行数据交互。例如，晶体生长设备101可以根据处理设备103的指令设置或调整其控制模式和生长控制参数等。

存储设备102可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储设备102可以存储处理设备103用来执行或使用以完成本说明书描述的示例性方法的数据和/或指令。

在一些实施例中，存储设备102可以存储晶体生长设备101、处理设备103和监测设备104的数据信息。例如，存储设备102可以存储晶体生长设备101在历史晶体生长过程中的历史生长数据。又例如，当晶体生长设备101的历史生长数据和目标生长结果发送至处理设备103进行进一步处理时，处理设备103可以将处理后的数据(如，第一控制模式及生长控制参数)存储至存储设备102。

在一些实施例中，存储设备102可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任意组合。在一些实施例中，存储设备102可以在云平台上实现。在一些实施例中，存储设备102可以是处理设备103的一部分。

处理设备103可以处理从晶体生长设备101、存储设备102和/或监测设备104中获取的数据和/或信息。处理设备103可以基于这些数据、信息和/或处理结果执行程序指令，以执行一个或多个本申请中描述的功能。例如，处理设备103可以获取至少一个晶体生长设备的历史生长数据，以及基于历史生长数据和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的第一控制模式。关于确定控制模式的更多内容可以参见图5、6及其相关描述。又例如，处理设备103可以基于目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的生长控制参数。响应于目标晶体生长设备的第一控制模式为功率控制模式时，处理设备103可以确定目标晶体生长设备处于第一控制阶段的第一目标功率和第一目标气压。关于确定生长控制参数的更多内容可以参见图5、6及其相关描述。

在一些实施例中，处理设备103可以是本地或远程的。在一些实施例中，处理设备103可以包含一个或多个子处理设备(例如，单核处理设备或多核多芯处理设备)。仅作为示例，处理设备103可以包括中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、图形处理器(GPU)、物理处理器(PPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编辑逻辑电路(PLD)、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑(RISC)、微处理器等或以上任意组合。

监测设备104可以用于获取晶体生长过程中的相关数据。例如，监测设备104可以用于获取晶体生长过程中晶体生长设备101中的压力信息、温度信息、气流量信息等。在一些实施例中，监测设备104可以包括但不限于温度监测设备(例如，温度传感器、测温仪等)、压力监测设备(例如，压力传感器等)、气流量监测设备(例如，流量计等)等。监测设备104可以与存储设备102进行数据交互，将获取的监测数据发送至存储设备102中进行存储。监测设备104可以与处理设备103进行数据交互，将获取的监测数据发送至处理设备103中进行处理。

晶体生长设备的控制系统的应用场景100中的各部件之间的数据交互可以通过网络或数据连接实现。网络可以是有线网络，或者，也可以是无线网络(例如，WIFI、蓝牙等)。

应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本说明书的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本说明书内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本说明书描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获取另外的和/或替代的示例性实施例。例如，晶体生长设备101、处理设备103与监测设备104可以共用一个存储设备102，也可以有各自的存储设备。然而，这些变化与修改不会背离本说明书的范围。

图2是根据本说明说一些实施例所示的示例性晶体生长设备的控制系统的模块图。在一些实施例中，晶体生长设备的控制系统200可以包括获取模块201和确定模块202。在一些实施例中，晶体生长设备的控制系统200可以通过处理设备103实现。

获取模块201可以用于获取目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果。

在一些实施例中，所述控制模式包括目标晶体生长设备处于第一控制阶段时的第一控制模式，获取模块201可以用于获取至少一个晶体生长设备的历史生长数据；基于历史生长数据和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的第一控制模式。

在一些实施例中，所述历史生长数据包括至少一个晶体设备的历史设备参数，获取模块201可以用于获取目标晶体生长设备的设备参数；基于设备参数、历史生长数据和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的第一控制模式。关于获取第一控制模式的更多内容可以参见图4及其相关描述。

在一些实施例中，获取模块201可以基于控制推荐模型对设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备的第一控制模式，所述控制推荐模型为机器学习模型，所述控制推荐模型的训练样本包括历史生长数据。关于控制推荐模型的更多内容可以参见图5及其相关描述。

确定模块202可以用于基于目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的生长控制参数。关于确定生长控制参数的更多内容可以参见图4及其相关描述。

在一些实施例中，响应于第一控制模式为功率控制模式，确定模块202可以确定第一控制阶段的第一目标功率，第一目标功率用于在第一控制阶段控制目标晶体生长设备。

在一些实施例中，响应于第一控制模式为功率控制模式，确定模块202还可以基于第一目标功率确定第一控制阶段的第一目标气压。关于确定第一目标功率、第一目标气压的更多内容可以参见图6及其相关描述。

需要注意的是，以上对于晶体生长设备的控制系统200及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，获取模块201和确定模块202可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。

图4是根据本说明书一些实施例所示的示例性晶体生长设备的控制方法的流程图。

在一些实施例中，晶体生长设备的控制方法可以由处理器或晶体生长设备的控制系统200执行。例如，流程400可以以程序或指令的形式存储在存储设备(例如，存储设备102)中，当处理器或晶体生长设备的控制系统200执行该程序或指令时，可以实现流程400。下文呈现的流程400的操作示意图是说明性的。在一些实施例中，可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作来完成该过程。另外，图4中示出的及下文描述的流程400的操作的顺序并非限制性的。

步骤401，获取目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果。

目标晶体生长设备可以是执行当前生产的晶体生长设备。

控制模式可以是目标晶体生长设备的工作模式。不同控制模式下，目标晶体生长设备可以用不同的方式控制晶体生长设备内部(例如，生长腔室)的温度。

在一些实施例中，控制模式可以包括温度控制模式和功率控制模式。

在温度控制模式下，处理器可以自动调节目标晶体生长设备的功率，使得至少一个测温点的温度保持在对应的预设温度不变(或温度波动不超过±0.1℃)。测温点可以位于目标晶体生长设备的坩埚内部和/或炉体内部。不同测温点对应的预设温度可以不同。测温点的位置、个数以及不同测温点对应的预设温度可以是系统默认值、经验值、人为预先设定值等或其任意组合，可以根据实际需求设定，本说明书对此不做限制。

在功率控制模式下，处理器可以直接设定目标晶体生长设备的功率，使目标晶体生长设备按照设定的功率运行。在一些实施例中，设定的功率可以是目标晶体生长设备中的加热线圈的运行功率，加热线圈可以按照设定的功率为目标晶体生长设备加热。在一些实施例中，设定的功率可以是固定值。在一些实施例中，设定的功率也可以是随时间变化的功率数值。

在一些实施例中，目标晶体生长设备在不同控制阶段可以具有相同或不同的控制模式。

控制阶段可以是晶体生长设备根据晶体生长过程中的温度控制情况划分的阶段。在一些实施例中，如图7所示，晶体生长过程中的控制阶段可以包括第一控制阶段、第二控制阶段、温度适应阶段和降温阶段。第一控制阶段为原料预热阶段，在原料预热阶段，晶体生长设备的温度持续上升至某一温度值(也称为生长温度)，使晶体生长设备中的原料逐渐达到生长温度。第一控制阶段结束后进入第二控制阶段。第二控制阶段为晶体生长阶段，在晶体生长阶段，晶体生长设备的温度保持在生长温度不变(温度波动不超过±0.1℃)。第二控制阶段结束后进入温度适应阶段。在温度适应阶段，晶体生长设备的温度从生长温度逐渐降至接近晶体表面的温度。温度适应阶段结束后进入降温阶段。在降温阶段，晶体生长设备的温度逐渐降至室温(例如，25℃±5℃)。

目标晶体生长设备在第一控制阶段对应的控制模式也称为第一控制模式，在第二控制阶段对应的控制模式也称为第二控制模式。相应的，控制模式可以包括目标晶体生长设备处于第一控制阶段时的第一控制模式，以及目标晶体生长设备处于第二控制阶段时的第二控制模式。关于确定第一控制模式和确定第二控制模式的更多内容可以参见图6及其相关描述。

处理器可以通过多种方式获取目标晶体生长设备的第一控制模式。

在一些实施例中，目标晶体生长设备的控制模式可以由用户输入确定，处理器可以获取用户输入的控制模式。在一些实施例中，用户可以为目标晶体生长设备的各个控制阶段(如第一控制阶段、第二控制阶段等)输入控制模式，处理器可以获取用户输入的各个控制阶段的控制模式。在一些实施例中，目标晶体生长设备的控制模式也可以是预先设置的默认模式，处理器可以从目标晶体生长设备中获取各个控制阶段的控制模式。例如，目标晶体生长设备预先设置有第一控制阶段的控制模式，处理器可以从目标晶体生长设备获取信息以确定目标晶体生长设备的第一控制模式。

在一些实施例中，处理器可以基于历史生长数据和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的第一控制模式。

历史生长数据可以是至少一个晶体生长设备在历史晶体生长过程(即历史长晶过程)中的相关数据。

在一些实施例中，历史生长数据可以包括历史生长控制数据和历史生长结果数据。

历史生长控制数据可以是至少一个晶体生长设备在历史晶体生长过程中的生长控制数据。在一些实施例中，生长控制数据可以包括晶体生长设备在晶体生长过程中不同控制阶段的控制模式、生长控制参数、保温参数等。在一些实施例中，历史生长控制数据可以包括一个或多个晶体生长设备在历史晶体生长过程中不同控制阶段的历史控制模式、历史生长控制参数、历史保温参数等。

生长控制参数可以是用于控制晶体生长的相关参数。关于生长控制参数的更多说明可以参见下文相关描述。保温参数可以是用于对晶体生长设备进行保温的相关参数。关于保温参数的更多说明可以参见图6及其相关描述。

历史生长结果数据可以是与至少一个晶体生长设备在历史晶体生长过程中生产出的晶体(例如，碳化硅单晶)相关的数据。

在一些实施例中，生长结果数据可以包括晶体的厚度、尺寸、凸度范围、凹度范围、晶体质量情况、切片厚度以及切片数等。晶体质量情况可以包括是否存在缺陷、缺陷种类(例如，包括相变、位错、微管、包裹物等缺陷)、缺陷严重程度等。缺陷严重程度可以由人为根据先验知识或经验进行标注划分。

在一些实施例中，历史生长数据还可以包括至少一个晶体生长设备的历史设备参数。历史设备参数可以是至少一个晶体生长设备在历史晶体生长过程中使用的设备参数。不同晶体生长设备对应的设备参数可以不同。在一些实施例中，晶体生长设备的设备参数可以根据需要设置，同一晶体生长设备在不同批次的晶体生长过程中的设备参数可以设置为相同，也可以设置为不同。在一些实施例中，设备参数可以包括但不限于晶体生长设备的极限真空度、压力控制范围、不同压力水平下的压力控制精度、最高加热温度、温度控制精度、功率控制范围、功率控制精度等。

在一些实施例中，至少一个晶体生长设备的历史生长数据可以从存储设备中读取。其中，所述存储设备可以是晶体生长设备的控制系统自带的存储设备102，也可以是不属于晶体生长设备的控制系统的外部存储设备，例如，硬盘、光盘等。在一些实施例中，至少一个晶体生长设备的历史生长数据可以通过接口读取，所述接口包括但不限于程序接口、数据接口、传输接口等。在一些实施例中，晶体生长设备的控制系统工作时，可以自动从所述接口中提取至少一个晶体生长设备的历史生长数据。在一些实施例中，晶体生长设备的控制系统可以被外部其他设备或系统调用，在调用时至少一个晶体生长设备的历史生长数据被传递给晶体生长设备的控制系统。在一些实施例中，还可以采用本领域技术人员熟知的任意方式获取至少一个晶体生长设备的历史生长数据，本说明书对此不做限制。

处理器可以通过多种方式，基于历史生长数据和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的第一控制模式。

在一些实施例中，处理器可以基于历史生长数据和目标生长结果构建目标特征向量；基于目标特征向量在向量数据库中进行匹配，确定符合预设条件的关联特征向量；基于确定的关联特征向量对应的目标晶体生长设备的第一控制模式确定最终的目标晶体生长设备的第一控制模式。

向量数据库是指用于存储、索引和查询向量的向量数据库。通过向量数据库，可以面对大量向量快速进行相似性查询和其他向量管理。在一些实施例中，向量数据库中可以包括多个参考特征向量及其对应的目标晶体生长设备的控制模式。

在一些实施例中，参考特征向量可以基于多个晶体生长设备的历史生长数据中筛选出历史生长结果数据满足对应的历史目标生长结果的历史生长数据进行构建。例如，通过对这部分历史生长数据以及历史目标生长结果进行特征提取，得到多个参考特征向量。其中，特征提取的方法可以包括：主成分分析、机器学习等。参考特征向量对应的目标晶体生长设备的第一控制模式可以基于历史生长数据获取。在一些实施例中，可以基于多个参考特征向量及其对应的目标晶体生长设备的第一控制模式构建向量数据库。

预设条件可以指用于确定关联特征向量的判断条件。在一些实施例中，预设条件可以包括向量距离满足距离阈值、向量距离最小等。

在一些实施例中，处理器可以获取目标晶体生长设备的设备参数；以及，基于目标晶体生长设备的设备参数、历史生长数据和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的第一控制模式。

目标晶体生长设备的设备参数可以通过多种方式获取。例如，目标晶体生长设备的设备参数可以通过用户输入获取。例如，用户可以从终端中上传目标晶体生长设备的设备参数。又例如，目标晶体生长设备的设备参数可以从存储设备中读取。其中，所述存储设备可以是晶体生长设备的控制系统自带的存储设备102，也可以是不属于晶体生长设备的控制系统的外部存储设备，例如，硬盘、光盘等。在一些实施例中，目标晶体生长设备的设备参数可以通过接口读取，所述接口包括但不限于程序接口、数据接口、传输接口等。在一些实施例中，晶体生长设备的控制系统工作时，可以自动从所述接口中提取目标晶体生长设备的设备参数。在一些实施例中，还可以采用本领域技术人员熟知的任意方式获取目标晶体生长设备的设备参数，本说明书对此不做限制。

在一些实施例中，处理器可以基于目标晶体生长设备的设备参数、历史生长数据和目标生长结果，通过第一预设对照表确定目标晶体生长设备的第一控制模式。在一些实施例中，第一预设对照表中包括多个不同的参考设备参数、多个不同的参考生长结果、多个不同的参考生长结果与参考设备参数以及参考第一控制模式的对应关系。其中，参考生长结果可以根据历史生长数据中的历史生长结果数据确定，参考设备参数可以根据历史生长数据中的历史设备参数确定。在一些实施例中，可以根据先验知识或历史数据(例如，从不同晶体生长设备的历史生长数据中筛选出历史生长结果满足对应的历史目标生长结果的数据)构建多个不同的参考设备参数、多个不同的参考生长结果、多个不同的参考生长结果与参考设备参数以及参考第一控制模式的对应关系来得到第一预设对照表。在一些实施例中，处理器可以基于目标晶体生长设备的设备参数、历史生长数据和目标生长结果在第一预设对照表中检索，确定与设备参数相近的参考设备参数，进一步确定与目标生长结果最为匹配的参考生长结果，将参考生长结果对应的参考第一控制模式确定为目标晶体生长设备的第一控制模式。

在一些实施例中，处理器可以通过对历史生长数据进行数据拟合、统计分析等处理，确定目标晶体生长设备处于第一控制阶段的第一控制模式。例如，处理器可以通过控制推荐模型对目标晶体生长设备的设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备处于第一控制阶段的第一控制模式。关于控制推荐模型的更多内容可以参加图5及其相关描述。又例如，处理器可以基于第一预设规则，确定目标晶体生长设备处于第一控制阶段的第一控制模式。示例性的第一预设规则可以是：根据测温点的温度测量的准确程度确定第一控制模式。如果第一控制阶段中温度测量的准确程度低于预设值，即无法准确获取第一控制阶段中测温点的实际的温度值，则当目标晶体生长设备处于第一控制阶段时，第一控制模式为功率控制模式。在一些实施例中，目标晶体生长设备处于第一控制阶段时测温点的温度测量的准确程度可以基于目标晶体生长设备的历史生长数据确定。

本说明书的一些实施例中，通过对多个晶体生长设备的历史生长数据和目标生长结果进行分析，总结历史晶体生长过程中的规律，以便根据历史数据自动化地对当前晶体生长过程的参数进行调控，有效减少手动调控造成的误差，使得晶体生长设备的实际生长结果更符合目标生长结果，进而保证自动化调控的准确性，提高晶体生长质量。同时，根据晶体生长设备的设备参数确定第一控制模式，可以充分考虑到不同晶体生长设备之间的设备差异性对自动化调整带来的影响，提高自动化调控的精度。

目标生长结果可以是期望的晶体生长设备的生长结果数据。关于生长结果数据的更多内容可以参见前文相关描述。目标生长结果可以由用户输入获取。例如，用户可以从用户终端中上传目标生长结果。

步骤402，基于控制模式和目标生长结果，确定目标晶体生长设备的生长控制参数。

生长控制参数可以是用于控制晶体生长的相关参数。在一些实施例中，生长控制参数可以包括目标晶体生长设备的温度、气压、功率和气流量等。

在一些实施例中，处理器可以基于目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，通过第二预设对照表确定目标晶体生长设备的生长控制参数。在一些实施例中，第二预设对照表中包括多个不同的参考控制模式、多个不同的参考生长结果与参考生长控制参数的对应关系。在一些实施例中，可以根据先验知识或历史数据(例如，从不同晶体生长设备的历史生长数据中筛选出历史生长结果满足对应的历史目标生长结果的数据)构建多个不同的参考控制模式、多个不同的参考生长结果与参考生长控制参数的对应关系来得到第二预设对照表。在一些实施例中，处理器可以基于目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果在第二预设对照表中检索，确定与控制模式和目标生长结果最为匹配的参考控制模式、参考生长结果，将参考控制模式和参考生长结果对应的参考生长控制参数确定为目标晶体生长设备的生长控制参数。

在一些实施例中，处理器可以基于控制推荐模型对目标晶体生长设备的设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备的生长控制参数。关于基于控制推荐模型确定生长控制参数的更多内容可以参见图5及其相关描述。

在一些实施例中，目标晶体生长设备在晶体生长过程中需要经过多个控制阶段，不同控制阶段的控制模式可以不同，进而不同控制阶段的生长控制参数可以不同。在一些实施例中，处理器可以先确定某一控制阶段所对应的控制模式后，再确定该控制阶段的生长控制参数。在一些实施例中，处理器可以基于第一控制模式和目标生长结果，确定目标晶体生长设备处于第一控制阶段时的生长控制参数。

在一些实施例中，响应于目标晶体生长设备处于第一控制阶段时的第一控制模式为功率控制模式时，第一控制阶段的生长控制参数可以包括第一目标功率，处理器可以确定目标晶体生长设备在第一控制阶段的第一目标功率。关于第一目标功率的更多内容可以参见图6及其相关描述。

在一些实施例中，响应于目标晶体生长设备处于第二控制阶段时的第二控制模式为温度控制模式时，处理器可以确定目标晶体生长设备在第二控制阶段的目标温度；以及，基于目标晶体生长设备的当前生长温度和目标温度确定目标晶体生长设备的目标生长功率。关于确定目标晶体生长设备在第二控制阶段的目标温度的更多内容可以参见图7及其相关描述。关于确定目标晶体生长设备在第二控制阶段的目标生长功率的更多内容可以参见图6及其相关描述。

在一些实施例中，响应于目标晶体生长设备处于第二控制阶段时的第二控制模式为功率控制模式时，处理器可以确定目标晶体生长设备在第二控制阶段的第二目标功率。关于确定目标晶体生长设备在第二控制阶段的第二目标功率的更多内容可以参见图6及其相关描述。

在一些实施例中，处理器还可以基于第二控制模式确定第二控制阶段的第二目标气压和/或目标气流量。关于确定第二目标气压和目标气流量的更多内容可以参见图6及其相关描述。

图5是根据本说明书一些实施例所示的示例性确定目标晶体生长设备的第一控制模式的示意图。

在一些实施例中，如图5所示，处理器可以基于控制推荐模型503对目标晶体生长设备的设备参数501和目标生长结果502进行处理，确定目标晶体生长设备的第一控制模式504。

控制推荐模型503可以是用于确定目标晶体生长设备的控制模式的机器学习模型。例如，控制推荐模型503可以包括神经网络(Neural Networks,NN)模型、BP神经网络(Back Propagation Neural Network)、卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型等中的一种或其任意组合。

在一些实施例中，控制推荐模型503在一次执行中至少包括800次以上的乘法运算；在一些实施例中，控制推荐模型503至少部分地由GPU执行。

在一些实施例中，控制推荐模型503的输入可以包括目标晶体生长设备的设备参数501和目标生长结果502；输出可以包括目标晶体生长设备的第一控制模式504。关于设备参数、目标生长结果和第一控制模式的更多内容可以参见图4及其相关描述。

在一些实施例中，控制推荐模型503的输出还可以包括目标晶体生长设备的生长控制参数。在一些实施例中，控制推荐模型503的输出可以包括目标晶体生长设备处于第一控制阶段的生长控制参数。在一些实施例中，控制推荐模型503的输出还可以包括目标晶体生长设备处于各个控制阶段的生长控制参数。关于生长控制参数的更多内容可以参见图4及其相关描述。

在一些实施例中，控制推荐模型503可以通过以下方法获取：获取多个第一训练样本505及其对应的第一标签506，基于多个第一训练样本505及其对应的第一标签506训练得到控制推荐模型503。

示例性地，可以将多个带有第一标签506的第一训练样本505输入初始控制推荐模型507，通过第一标签506和初始控制推荐模型507的输出构建损失函数，基于损失函数通过梯度下降或其他方法迭代更新初始控制推荐模型507的参数。当初始控制推荐模型507的损失函数满足预设条件时，模型训练完成，得到训练好的控制推荐模型503。其中，预设条件可以是损失函数收敛、迭代的次数达到阈值等。

在一些实施例中，控制推荐模型503的训练样本包括历史生长数据。该历史生长数据可以是其历史生长结果数据与对应的历史目标生长结果相似或相近的数据。

在一些实施例中，第一训练样本505包括第一样本晶体生长设备的历史设备参数和历史目标生长结果。在一些实施例中，第一样本晶体生长设备可以包括多个晶体生长设备。在一些实施例中，第一样本晶体生长设备可以包括目标晶体生长设备。

在一些实施例中，第一标签506可以包括第一样本晶体生长设备的历史控制模式和/或历史生长控制参数。

在一些实施例中，第一标签506可以包括第一样本晶体生长设备处于历史第一控制阶段的历史第一控制模式和/或历史生长控制参数。

在一些实施例中，第一标签506可以包括第一样本晶体生长设备在各个历史控制阶段的历史控制模式。例如，第一标签506可以是第一样本晶体生长设备处于历史第一控制阶段的历史第一控制模式和第一样本晶体生长设备处于历史第二控制阶段的历史第二控制模式。在一些实施例中，第一标签506还可以包括第一样本晶体生长设备在各个历史控制阶段的历史生长控制参数。

在一些实施例中，第一训练样本505和第一标签506可以基于多个晶体生长设备的历史生长数据中筛选出历史生长结果数据与对应的历史目标生长结果相似或相近的数据确定。例如，可以将该数据对应的历史生长数据中的历史设备参数以及该历史目标生长结果确定为第一训练样本505，将该数据对应的历史生长数据中的历史第一控制模式确定为第一标签506。又例如，可以将该数据对应的历史生长数据中的历史生长控制参数确定为第一标签506。

在一些实施例中，控制推荐模型503可以包括输入层、M个隐含层、输出层。其中，输入层的神经元数量等于输入变量的数量，输出层的神经元数量等于与每个输入关联的输出的数量。

在一些实施例中，M可以等于2。在一些实施例中，M可以是大于等于2的整数。在一些实施例中，隐含层的神经元数量可以基于第一训练样本的数量、输入层的神经元数量、输出层的神经元数量确定。示例性的确定公式如下所示：

其中，N为隐含层的神经元数量、H为第一训练样本的数量、P为输入层的神经元数量、Q为输出层的神经元数量、α为2-10之间的调节常数。

在一些实施例中，控制推荐模型503包括激活函数。在一些实施例中，激活函数可以包括但不限于线性整流函数(Rectified Linear Unit，ReLU)。在一些实施例中，激活函数可以包括第一激活函数和第二激活函数，第一激活函数与第二激活函数类型相同。在一些实施例中，第一激活函数与第二激活函数之间可以包括一层Dropout层，Dropout层的初始参数可以设置为0.2，该参数可以根据模型的训练效果逐步降低。

本说明书的一些实施例中，通过控制推荐模型可以基于大量的、广泛的特征确定目标晶体生长设备的第一控制模式和生长控制参数，可以使所预测的晶体生长设备的控制模式及生长控制参数具有更高的准确度，进而在实际生产过程中能够实现对晶体生长过程的高精度的自动化调控。

图6是根据本说明书一些实施例所示的示例性确定目标晶体生长设备的生长控制参数的流程图。在一些实施例中，生长控制参数的确定方法可以由处理器或晶体生长设备的控制系统200执行。例如，流程600可以以程序或指令的形式存储在存储设备(例如，存储设备102)中，当处理器或晶体生长设备的控制系统200执行该程序或指令时，可以实现流程600。下文呈现的流程600的操作示意图是说明性的。在一些实施例中，可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作来完成该过程。另外，图6中示出的及下文描述的流程600的操作的顺序并非限制性的。

步骤601，确定目标晶体生长设备处于第一控制阶段的第一控制模式。

关于确定第一控制模式的更多说明可以参见图4、图5及其相关描述。

步骤602，响应于第一控制模式为功率控制模式，确定第一控制阶段的第一目标功率。

在一些实施例中，第一目标功率可以是在功率控制模式下，为目标晶体生长设备设定的固定的功率，目标晶体生长设备可以在第一控制阶段直接以该固定的功率运行。在一些实施例中，目标晶体生长设备在实际运行时也可以逐步提升其运行功率，在这种情况下第一目标功率可以是目标晶体生长设备停止调整功率时对应的功率值，即目标晶体生长设备达到第一目标功率时可以保持在第一目标功率运行。

在一些实施例中，第一目标功率可以用于在第一控制阶段控制目标晶体生长设备。例如，在第一控制阶段中可以控制目标晶体生长设备按照一定的功率调整幅度对功率进行调整，直至目标晶体生长设备的功率增加至第一目标功率时，停止调整功率，并将目标晶体生长设备的功率保持在第一目标功率。

在一些实施例中，处理器可以通过多种方式确定第一控制阶段的第一目标功率。

在一些实施例中，处理器可以通过控制推荐模型确定第一控制阶段的第一目标功率。例如，处理器可以通过控制推荐模型对目标晶体生长设备的设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备在第一控制阶段的第一目标功率。相应的，用于训练控制推荐模式的第一标签，也就是第一样本晶体生长设备的历史生长控制参数可以包括第一样本晶体生长设备在历史第一控制阶段中的历史第一目标功率。关于控制推荐模型的更多内容可以参见图5及其相关描述。

当目标晶体生长设备的温度达到一定温度值后(后续可以将该温度值称为临界温度)，停止功率输入，此时目标晶体生长设备的温度将持续上升一定程度并最终稳定在第一控制阶段的需求温度值。

在一些实施例中，处理器可以通过多种方式确定第一控制阶段中目标晶体生长设备的临界温度。在功率控制模式下，当目标晶体生长设备的温度达到临界温度时，处理器可以控制目标晶体生长设备停止功率输入。

在一些实施例中，处理器可以通过控制推荐模型确定第一控制阶段的临界温度。例如，处理器可以通过控制推荐模型对目标晶体生长设备的设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备在第一控制阶段的临界温度。相应的，用于训练控制推荐模式的第一标签，也就是第一样本晶体生长设备的历史生长控制参数可以包括第一样本晶体生长设备在历史第一控制阶段中的历史临界温度。关于控制推荐模型的更多内容可以参加图5及其相关描述。

在一些实施例中，处理器可以通过临界温度确定模型确定第一控制阶段的临界温度。例如，处理器可以通过临界温度确定模型对目标晶体生长设备的设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备在第一控制阶段的临界温度。

临界温度确定模型可以是机器学习模型。例如，CNN模型、DNN模型等。

在一些实施例中，临界温度确定模型在一次执行中至少包括800次以上的乘法运算；在一些实施例中，临界温度确定模型至少部分地由GPU执行。

在一些实施例中，临界温度确定模型可以基于大量带有第四标签的第四训练样本训练得到。在一些实施例中，第四训练样本可以包括第四样本晶体生长设备的历史设备参数和历史生长结果。第四标签可以包括第四样本晶体生长设备在历史第一控制阶段的历史临界温度。临界温度确定模型的训练方式可以参考控制推荐模型的训练方式，更多内容可以参见图5及其相关描述。

在一些实施例中，第一控制阶段在功率控制模式下稳定在一定的温度值范围内后，目标晶体生长设备中的温度可能不能直接达到恒温状态，此时可以通过调节目标晶体生长设备的气压来将目标晶体生长设备的温度调整至恒温状态。恒温状态下，目标晶体生长设备内部各个位置的温度相同或大致相同(例如，温度波动不超过±1℃)。关于如何确定达到恒温状态的更多内容可以参见图7及其相关描述。

以下将通过步骤603说明确定如何对目标晶体生长设备的气压进行调整。需要说明的是，步骤603并非必须执行的步骤，在步骤601、步骤602之后可以不再继续进行步骤603。

步骤603，基于第一目标功率确定第一控制阶段的第一目标气压。

第一目标气压可以是将目标晶体生长设备的温度调整至恒温状态的气压值。

在一些实施例中，处理器可以通过多种方式确定第一控制阶段的第一目标气压。

在一些实施例中，处理器可以通过控制推荐模型确定第一控制阶段的第一目标气压。例如，处理器可以通过控制推荐模型对目标晶体生长设备的设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备在第一控制阶段的第一目标气压。相应的，用于训练控制推荐模式的第一标签，也就是第一样本晶体生长设备的历史生长控制参数可以包括第一样本晶体生长设备在历史第一控制阶段中的历史第一目标气压。关于控制推荐模型的更多内容可以参加图5及其相关描述。

在一些实施例中，在确定第一目标气压后，处理器可以通过预设的气压调整方式，基于第一目标气压对目标晶体生长设备的气压进行调整。示例性的气压调整方式可以包括：通过调整炉内气压从而改变炉内与坩埚内的压差。例如，可以通过控制炉内的进气量(正压)或者出气量(负压)调整炉内气压。

在另一些实施例中，处理器也可以基于历史生长数据将目标晶体生长设备处于第一控制阶段的控制模式确定为温度控制模式。当第一控制阶段为温度控制模式时，处理器可以基于历史生长数据确定第一控制阶段的温度随时间变化的关系(例如，温度-时间曲线)，而后再控制目标晶体生长设备的输入功率，使目标晶体生长设备内的温度随时间严格按此关系变化。

在一些实施例中，在确定目标晶体生长设备处于第一控制阶段的第一控制模式后，处理器还可以确定目标晶体生长设备处于第二控制阶段的第二控制模式。

在一些实施例中，处理器可以通过多种方式，确定目标晶体生长设备处于第二控制阶段的第二控制模式。例如，处理器可以通过控制推荐模型对目标晶体生长设备的设备参数和目标生长结果进行处理，确定目标晶体生长设备处于第二控制阶段的第二控制模式。关于控制推荐模型的更多内容可以参加图5及其相关描述。

在另一些实施例中，处理器也可以通过获取用户输入的方式确定目标晶体生长设备的第二控制模式。在另一些实施例中，目标晶体生长设备预先设置有第二控制阶段的控制模式，处理器可以从目标晶体生长设备获取信息以确定目标晶体生长设备的第二控制模式。

需要说明的是，当第二控制模式为不同的控制模式时，可以确定出不同的生长控制参数。

在一些实施例中，当第二控制模式为温度控制模式时，第二控制阶段的生长控制参数可以包括但不限于目标温度、目标生长功率或第二目标功率等。目标温度可以指在温度控制模式下，目标晶体生长设备需要达到的预设温度。目标生长功率可以是第二控制阶段为温度控住模式下，目标晶体生长设备为了保持在目标温度下所需要的功率。在一些实施例中，目标生长功率是根据目标晶体生长设备的当前温度与目标温度实时确定的。第二目标功率可以指在功率控制模式下，目标晶体生长设备在第二控制阶段中预先设定的功率。在一些实施例中，第二目标功率可以是恒定不变的功率值。在一些实施例中，第二目标功率也可以是设定好的随时间变化的功率值，其中，功率和时间的对应关系在设定后保持不变。

在一些实施例中，响应于第二控制模式为温度控制模式，处理器可以确定第二控制阶段的目标温度，再根据目标晶体生长设备的当前生长温度确定目标晶体生长设备的目标生长功率。例如，处理器可以实时计算当前生长温度与目标温度之间的差值，在该差值过大时，实时确定并调整目标生长功率的大小以使得目标晶体生长设备的当前生长温度与目标温度相同。

在一些实施例中，响应于第二控制模式为功率控制模式，处理器可以确定第二控制阶段的第二目标功率。例如，处理器可以基于目标晶体生长设备的历史数据确定第二目标功率。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种晶体生长设备的控制方法，其中，所述方法包括：

获取目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，所述控制模式包括温度控制模式和功率控制模式中的至少一种；

基于所述控制模式和所述目标生长结果，确定所述目标晶体生长设备的生长控制参数。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制模式包括所述目标晶体生长设备处于第一控制阶段时的第一控制模式，所述第一控制阶段为原料预热阶段；所述确定所述目标晶体生长设备的生长控制参数包括：

响应于所述第一控制模式为所述功率控制模式，确定所述第一控制阶段的第一目标功率，所述第一目标功率用于在所述第一控制阶段控制所述目标晶体生长设备。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述确定所述目标晶体生长设备的生长控制参数还包括：

基于所述第一目标功率确定所述第一控制阶段的第一目标气压。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述获取目标晶体生长设备的控制模式包括：

获取至少一个晶体生长设备的历史生长数据，所述历史生长数据至少包括历史生长控制数据和历史生长结果数据；

基于所述历史生长数据和所述目标生长结果，确定所述目标晶体生长设备的所述第一控制模式。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述历史生长数据还包括所述至少一个晶体设备的历史设备参数，所述基于所述历史生长数据和所述目标生长结果，确定所述目标晶体生长设备的所述第一控制模式，包括：

获取所述目标晶体生长设备的设备参数；

基于所述设备参数、所述历史生长数据和所述目标生长结果，确定所述目标晶体生长设备的所述第一控制模式。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述设备参数、所述历史生长数据和所述目标生长结果，确定所述目标晶体生长设备的所述第一控制模式，包括：

基于控制推荐模型对所述设备参数和所述目标生长结果进行处理，确定所述目标晶体生长设备的所述第一控制模式，所述控制推荐模型为机器学习模型，所述控制推荐模型的训练样本包括所述历史生长数据。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述控制推荐模型通过以下方法获取：

获取多个第一训练样本及其对应的第一标签，所述第一训练样本包括第一样本晶体生长设备的历史设备参数和历史生长结果，所述第一标签包括所述第一样本晶体生长设备的历史控制模式和/或历史生长控制参数；

基于所述多个第一训练样本及其对应的第一标签训练得到所述控制推荐模型。

8.一种晶体生长设备的控制系统，其中，所述系统包括：

获取模块，用于获取目标晶体生长设备的控制模式和目标生长结果，所述控制模式包括温度控制模式和功率控制模式中的至少一种；

确定模块，用于基于所述控制模式和所述目标生长结果，确定所述目标晶体生长设备的生长控制参数。

9.一种晶体生长设备的控制装置，其中，所述装置包括处理器，所述处理器用于执行权利要求1-7所述的晶体生长设备的控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求1-7所述的晶体生长设备的控制方法。

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