CN117660944B - 一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备，属于原子层沉积技术领域。该装备集成了压力系统、温度系统和流量系统，实现了化学气相沉积过程的全程自动化控制，在压力控制上，引入阀门经验开启角度，能够快速的接近目标压力，大大提高响应时间；进一步设计了非连续角度控制算法，针对化学气相沉积过程的大压力控制，也能够实现较高的控制精度。进一步的，该装备还设置有原位表征系统，通过相应的装置实现了化学沉积过程中样品沉积情况的实时检测。进一步的，本申请设置了炉膛移动轨道，可以在完成生产过程等待散热的环节移动炉膛将加热区彻底暴露在空气中，达到最大化散热效率，提升了整体生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备，属于原子层沉积技术领域。
背景技术
随着现代科学研究的不断发展，加工工艺和制造技术的精度也不断提高，机械工程学科开始与化学、物理、材料等学科不断融合交叉，诞生了“原子尺度、近原子尺度制造”这一学科新的前沿领域。
所谓原子尺度、近原子尺度制造，指的是在原子以及近原子尺度上进行制造和加工的过程，原子层沉积技术ALD即是一种利用原子层沉积技术在材料表面逐层生长薄膜的方法，可以实现非常精确的薄膜厚度控制和材料组成调控，被广泛应用于微电子、光电子、触摸屏等领域。
为了实现沉积样品的精确控制，需要对应的CVD设备具备精准的温度、压力、流量控制系统，而目前大部分国内CVD设备由不同厂商的仪表、部件组装而成，各个系统的参数需要人为调控干涉，自动化程度低，而且控制精度由于依赖于人工，因此控制精度较低，无法满足原子层沉积的要求。
发明内容
为了解决目前存在的问题，本发明提供了一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备，所述装备包括压力系统、温度系统、流量系统和控制系统；其中所述压力系统、温度系统、流量系统均与控制系统相连；所述控制系统根据所述压力系统、温度系统和流量系统的实时反馈数据实现对于所述装备的全自动化控制。
可选的，所述压力系统包括阀门、步进电机和设置于CVD设备的石英管内的压力传感器，所述压力传感器用于实时采集石英管内的压力值，以便所述控制系统根据压力值实时调整抽气管路的阀门开启度以达到目标压力，目标压力即薄膜沉积过程各阶段需要的压力值；所述阀门和抽真空管路相连，所述步进电机用于带动阀门以一定的步进角度开启或关闭，气体流量一定的前提下，控制抽真空管路的阀门开启度大小可直接控制压力大小；所述控制系统实时调整抽气管路的阀门开启度时根据压力值和预先设定的压力阈值的大小关系采用周期性非连续角度控制算法或者连续角度控制算法进行压力自动控制。
可选的，所述控制系统根据压力值实时调整抽气管路的阀门开启度以达到目标压力，包括：
根据角度-压力经验曲线调整阀门至目标压力的经验开启角度；所述角度-压力经验曲线为在固定流量和温度条件下石英管内压力随阀门开启角度的变化曲线。
角度-压力经验曲线的获取方法包括：保持一定温度，在一定气体流量下测定随着蝶阀开启角度的变化压力的变化情况。
角度-速率经验曲线的获取方法包括：保持一定温度、一定气体流量，设定采样周期，测定采样周期内随着蝶阀开启角度的变化压力的变化速率的变化情况。
根据角度-压力经验曲线确定薄膜沉积过程各阶段所需的目标压力对应的蝶阀开启角度，即为经验开启角度，快速开启蝶阀至经验开启角度，可以使得实际压力值快速到达目标压力值附近。
比较压力值和预先设定的压力阈值的大小关系，当压力值大于等于压力阈值时，采用周期性非连续角度控制算法进行压力自动控制，反之采用连续角度控制算法进行压力自动控制。
实际沉积过程中，当压力达到某一数值时，升高一定值的压力所需的时间远大于降低同样压力值的时间，将/>记为压力阈值，针对大于和小于该压力阈值的压力值采用不同的控制算法进行控制。
可选的，所述周期性非连续角度控制算法逻辑为：
设定压力采样周期T以及压力变化速率阈值/>；所述压力变化速率阈值/>根据角度-速率经验曲线确定；所述角度-速率经验曲线为在固定流量和温度条件下石英管内压力变化速率随蝶阀阀门开启角度的变化曲线；根据角度-速率经验曲线的变化趋势可知，随着蝶阀开启角度的变化，压力变化速率呈逐渐变大至某一值继而减小的趋势，也即压力变化速率存在一个最大值。
S1，获取压力采样周期T内的压力变化速率/>；
S2，判断压力变化速率的绝对值是否超过所设定的压力变化速率阈值/>；
S2.1，若压力变化速率的绝对值超过设定的压力变化速率阈值/>，则进一步根据压力变化速率的绝对值超过所设定的压力变化速率阈值的程度，以及压力变化速率/>的正负值确定阀门的步进角度和方向；
根据压力变化速率的绝对值超过所设定的压力变化速率阈值的程度分为多档，比如：
1）当压力变化速率的绝对值超过/>Pmax的50%且/>为正值时，则蝶阀以步进角度正向步进；
2）当压力变化速率的绝对值超过/>Pmax的70%且/>为正值时，则蝶阀以步进角度正向步进；
3）当压力变化速率的绝对值超过/>Pmax的80%且/>为正值时，则蝶阀以步进角度正向步进；
上述步进角度满足。
上述三种情况下，若压力变化速率为负值时，则蝶阀以对应的步进角度反向步进；其中，蝶阀正向步进为开启，反向步进为关闭。
S2.2，若压力变化速率的绝对值未超过设定的压力变化速率阈值/>，则进一步采集当前压力值P，并判断当前压力值P和目标压力的大小以及压力变化速率/>的正负，进而确定阀门的步进角度和方向：
1）若当前压力值P小于目标压力，且压力变化速率为正值，则保持蝶阀当前角度或以步进角度/>反向步进；
2）若当前压力值P小于目标压力，且压力变化速率为负值，则以步进角度/>反向步进；
3）若当前压力值P大于目标压力，且压力变化速率为正值，则以步进角度/>正向步进；
4）若当前压力值P大于目标压力，且压力变化速率为负值，则保持蝶阀当前角度或以步进角度/>正向步进。
其中，且/>，/>。
S3，读取调整阀门的开启角度后的压力，并计算与目标压力的差值，判断差值是否在误差范围内，若差值在误差范围内则维持当前阀门开启角度；若差值不在误差范围内，则继续采样下一周期内的压力变化速率，重复上述过程。
可选的，所述温度系统包括温度传感器，所述温度传感器设置在对应沉积样品位置处的石英管外壁上，用于实时获取沉积样品位置处的温度；所述控制系统根据温度传感器反馈的实时温度对应调整加热功率及加热时间以使得石英管内温度达到目标温度值。
可选的，所述装备还包括原位表征系统，所述原位表征系统包括吸收光谱检测装置和光谱移动与光路校准装置；通过吸收光谱检测装置实现对沉积样品的在线原位表征；
所述光谱检测装置包括光源、光源发射装置、光源接收装置以及与光源接收装置相连的光谱仪；
光谱移动与光路校准装置包括两条移动轨道，光源发射装置和光源接收装置分别安装在两条移动轨道上；通过移动轨道实现光源发射装置和光源接收装置的移动，从而实现对于石英管内任一位置处的样品进行在线原位表征。
管式CVD设备包括炉膛、石英管以及石英管内用于承载沉积样品的石英舟；为使得光源发射装置发出的光线能够穿过炉膛，且为了实现对于石英管内任一位置处的样品进行在线原位表征，本申请炉膛上开设有平行于石英管的两条对称通光槽，通光槽宽度以能够使得光源发射装置发出的光以及光源接收装置接收到的光完全通过为准进行设置；两条通光槽以石英管轴向中心线为对称轴，光谱移动与光路校准装置中的两条移动轨道分别位于炉膛外侧对应两条通光槽的位置处，从而使得光源发射装置和光源接收装置能够沿着石英管的轴向直线移动以实现对于石英管内任一位置处的样品的原位检测；光源发射装置发出的光通过通光槽、透过石英管以及其中的沉积样品到达光源接收装置，进而通过光谱仪根据接受到的光源进行光谱分析实现对于沉积样品的原位检测。
可选的，光谱移动与光路校准装置还包括四个步进电机，且配置有四轴光路自动校准系统，所述四个步进电机分别记为第一横向步进电机、第一纵向步进电机、第二横向步进电机和第二纵向步进电机；其中，第一横向步进电机和第一纵向步进电机通过带通滚珠丝杆和移动轨道实现光源发射装置在水平面内的定位，第二横向步进电机和第二纵向步进电机用于控制光源发射装置在水平面和垂直面内的旋转。
可选的，所述四轴光路自动校准系统采用单片机或PLC控制器实现对于步进电机的控制。通过设置每个电机的PWM波即可控制其转速，通过对比返回的光强度可以对光路进行微调，以实现接受光强度最大化，方便后续的光谱分析。
可选的，所述光源为白光光源，且光谱连续，波长至少覆盖200-1050nm，其中波长在250nm-400nm范围内的紫外波段光通量＞10mW/mm2 sr/>nm；且光源准直性强，0.5m距离内光斑可聚焦至直径1mm的圆内。
可选的，所述装备还包括炉膛移动轨道，用于实现炉膛的移动，沉积完成后可移动炉膛，从而使得石英管加热区彻底暴露在空气中，达到最大化散热效率，以提升整体生产效率的结果。
可选的，所述流量系统包括流量计，所述控制系统根据设定的流量参数控制流量计以达到流量控制效果。
可选的，所述装备还包括触摸屏，技术人员通过触摸屏设置相应的参数。
本发明有益效果是：
通过提供一种压力系统、温度系统和流量系统集成一体的CVD设备，实现了化学气相沉积过程的全程自动化控制，具体的，在压力控制上，引入阀门经验开启角度，能够快速的接近目标压力，大大提高响应时间；进一步设计了非连续角度控制算法，针对化学气相沉积过程的大压力控制，也能够实现较高的控制精度。在温度控制上，采用PID控制算法控制固态继电器通断，达到温度控制效果。进一步的，该装备还设置有原位表征系统，通过相应的装置实现了化学沉积过程中样品沉积情况的实时检测，而且结合系统温度和压力的变化，能够进一步获得样品或反应体系随温度、压力等环境变化的规律，从而能够确定最佳沉积条件。进一步的，本申请设置了炉膛移动轨道，可以在完成生产过程等待散热的环节移动炉膛将加热区彻底暴露在空气中，达到最大化散热效率，以提升整体生产效率的结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的CVD设备中炉膛移动轨道和炉膛位置关系的示意图，其中，1、炉膛，2、石英管，12、炉膛移动轨道。
图2是本发明一个实施例提供的控制系统对压力进行自动控制的方法流程图。
图3是常温25℃下气体流量为0时对应的角度-压力经验曲线图。
图4是常温25℃下气体流量为0时对应的角度-速率经验曲线图。
图5是本发明一个实施例提供的CVD设备中原位表征系统构成示意图；其中，1、炉膛，2、石英管，3、石英舟，4、沉积样品，5、通光槽，6、光源，7、光源发射装置，8、光源接收装置，9、光谱仪，10、轨道，11、步进电机。
图6是本发明一个实施例提供的CVD设备中原位表征系统的四轴光路校准系统立体示意图；其中，1101、第一横向步进电机，1102、第一纵向步进电机，1103、第二纵向步进电机，1104、第二横向步进电机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
本实施例提供一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备，包括压力系统、温度系统、流量系统和控制系统；其中压力系统、温度系统、流量系统均与控制系统相连；控制系统根据压力系统、温度系统和流量系统的实时反馈数据实现对于装备的全自动化控制。该装备设置有显示触摸屏，技术人员可直接设定相应的沉积参数，控制系统即可根据设定的参数完成整个沉积过程。而且为了沉积完成后尽快降温，本申请设计了炉膛移动轨道12，如图1所示，在等待散热的环节移动炉膛将石英管2加热区彻底暴露在空气中，达到最大化散热效率，以提升整体生产效率的结果。
下面依次对各部分进行介绍：
（1）压力系统包括阀门、步进电机和设置于CVD设备的石英管内的压力传感器，压力传感器用于实时采集石英管内的压力值，以便控制系统根据压力值实时调整抽气管路的阀门开启度以达到目标压力；阀门和抽真空管路相连，步进电机用于带动阀门以一定的步进角度开启或关闭；控制系统实时调整抽气管路的阀门开启度时根据压力值和预先设定的压力阈值的大小关系采用周期性非连续角度控制算法或者连续角度控制算法进行压力自动控制，具体控制流程可参考图2，图2中算法1即为周期性非连续角度控制算法，算法2即为连续角度控制算法。
控制系统实时调整抽气管路的阀门开启度时，首先根据角度-压力经验曲线调整阀门至目标压力的经验开启角度；角度-压力经验曲线为在固定流量和温度条件下石英管内压力随阀门开启角度的变化曲线。可预先获取不同温度和流量条件下的角度-压力经验曲线，在具体沉积过程中只需获取当前气体流量和温度即可获知与目标压力对应的阀门开启角度，即为经验开启角度。图3为常温25℃下气体流量为0时对应的角度-压力经验曲线图。
考虑实际沉积过程中石英管内压力变化范围较大，可从真空变化至大气压，而当压力达到某一数值时，升高一定值的压力所需的时间远大于降低同样压力值的时间，针对大于/>的压力，需采用区别于小于/>时的压力控制方案，因此本申请预先设定压力阈值（可由技术人员具体确定压力阈值/>的取值，比如/>），根据当前压力值和预先设定的压力阈值/>的大小关系采用周期性非连续角度控制算法或者连续角度控制算法进行压力自动控制，具体的：
当压力值大于等于压力阈值时，采用周期性非连续角度控制算法进行压力自动控制，反之采用连续角度控制算法进行压力自动控制。其中，连续角度控制算法即PID控制算法，PID控制算法为工业领域内较为成熟的控制算法，可参考专利CN112695297A一种半导体工艺中腔室压力的控制方法中的介绍或者CN116931610A一种压力控制的快速响应方法及装置中的介绍，此处不再详细阐述。周期性非连续角度控制算法的逻辑如下：
设定压力采样周期T以及压力变化速率阈值/>；所述压力变化速率阈值/>根据角度-速率经验曲线确定；角度-速率经验曲线为在固定流量和温度条件下石英管内压力变化速率随阀门开启角度的变化曲线；根据实际的角度-速率经验曲线可知，随着阀门开启角度的变大，压力变化速率存在一个最大值/>Pmax，因此压力变化速率阈值/>可设置为，/>，具体取值由技术人员确定，图4为常温25℃下气体流量为0时对应的角度-速率经验曲线图，可以看出25℃下气体流量为0时压力变化速率最大值。
S1，获取压力采样周期T内的压力变化速率/>；
S2，判断压力变化速率的绝对值是否超过所设定的压力变化速率阈值/>；
S2.1，若压力变化速率的绝对值超过设定的压力变化速率阈值/>，则进一步根据压力变化速率的绝对值超过所设定的压力变化速率阈值的程度，以及压力变化速率/>的正负值确定阀门的步进角度和方向；具体的，可对压力变化速率的绝对值超过所设定的压力变化速率阈值的程度分为多档，比如：
1）当压力变化速率的绝对值超过/>Pmax的50%且/>为正值时，则蝶阀以步进角度正向步进；
2）当压力变化速率的绝对值超过/>Pmax的70%且/>为正值时，则蝶阀以步进角度正向步进；
3）当压力变化速率的绝对值超过/>Pmax的80%且/>为正值时，则蝶阀以步进角度正向步进；
上述步进角度满足。
上述三种情况下，若压力变化速率为负值时，则蝶阀以对应的步进角度反向步进；其中，蝶阀正向步进为开启，反向步进为关闭。
在一种实现方式下，，/>，/>。
S2.2，若压力变化速率的绝对值未超过设定的压力变化速率阈值/>，则进一步采集当前压力值P，并判断当前压力值P和目标压力的大小以及压力变化速率/>的正负，进而确定阀门的步进角度和方向，具体的：
1）若当前压力值P小于目标压力，且压力变化速率为正值，则保持蝶阀当前角度或以步进角度/>反向步进；
2）若当前压力值P小于目标压力，且压力变化速率为负值，则以步进角度/>反向步进；
3）若当前压力值P大于目标压力，且压力变化速率为正值，则以步进角度/>正向步进；
4）若当前压力值P大于目标压力，且压力变化速率为负值，则保持蝶阀当前角度或以步进角度/>正向步进。
其中，且/>，/>。
在一种实现方式下，，/>
S3，读取经过上述调整后石英管内的压力，并计算与目标压力的差值，判断差值是否在误差范围内，若差值在误差范围内则维持当前阀门开启角度；若差值不在误差范围内，则继续采样下一周期内的压力变化速率，重复上述过程。
（2）温度系统包括温度传感器，温度传感器设置在对应沉积样品位置处的石英管外壁上，用于实时获取沉积样品位置处的温度；控制系统根据温度传感器反馈的实时温度对应调整加热功率及加热时间以使得石英管内温度达到目标温度值。
（3）流量系统包括流量计，控制系统根据设定的流量参数控制流量计以达到流量控制效果。
（4）为了实现对于原子级材料制造的化学气相沉积过程的实时监测，本申请实施例提供的装备还设置有原位表征系统，原位表征系统包括吸收光谱检测装置和光谱移动与光路校准装置；如图5所示，吸收光谱检测装置包括光源6、光源发射装置7、光源接收装置8以及与光源接收装置8相连的光谱仪9；光谱移动与光路校准装置包括两条移动轨道10和对应的步进电机11，光源发射装置7和光源接收装置8分别安装在两条移动轨道10上；管式CVD设备包括炉膛1、石英管2以及石英管2内用于承载沉积样品的石英舟3；炉膛1上开设有平行于石英管的两条对称通光槽5，两条通光槽5以石英管轴向中心线为对称轴，光谱移动装置中的两条移动轨道10分别位于炉膛1外侧对应两条通光槽5的位置处，从而使得光源发射装置7和光源接收装置8能够沿着石英管2的轴向直线移动；光源发射装置7发出的光通过通光槽5、透过石英管2以及其中的沉积样品4到达光源接收装置8，进而通过光谱仪9根据接受到的光源进行光谱分析实现对于沉积样品4的原位检测。
通光槽5的长度可根据实际情况确定，宽度以能够使得光源发射装置7发出的光以及光源接收装置8接收到的光完全通过为准进行设置。
为了保证光源发射装置7发出的光可以精准的被光源接收装置8接收到，本申请设计了四轴光路校准系统，通过四个步进电机11实现光源发射装置7和光源接收装置8之间的光路对准；如图6所示，第一横向步进电机1101和第一纵向步进电机1102用于粗调，第二横向步进电机1104和第二纵向步进电机1103用于细调。第一横向步进电机1101和第一纵向步进电机1102通过带通滚珠丝杆和滑轨实现其在水平面内的定位，第二横向步进电机1104和第二纵向步进电机1103用于控制光源发射装置7在水平面和垂直面内的旋转。四个电机结合就可以实现光源的校准。且四个步进电机的控制是通过STM32单片机实现的，通过设置每个电机的PWM波即可控制其转速。通过对比返回的光强度可以对光路进行微调，以实现接受光强度最大化，方便后续的光谱分析。
光源6满足以下条件：
1）光谱连续，波长覆盖200-2000nm；
2）整体光强足够强，尤其在紫外波段（200nm-400nm），光通量＞10mW/mm2 sr/>nm；
3）准直性强，0.5m距离内光斑可聚焦至直径1mm的圆内。
考虑沉积过程的高温环境，炉膛呈红色，会对光源信号产生一定的影响，因此直接根据光谱信号进行分析存在一定的误差，本申请还预先获取温度梯度补偿光谱，对得到的光谱进行相应的补偿后再进行分析，从而获得更精确的分析结果，具体的：
步骤1，不放置样品，使得光路通过石英管和石英舟到达光源接收装置8即光谱仪探测器，获得一条光谱，记为初始光谱。
步骤2，将温度逐渐升温至900℃，从100℃开始每隔取一次光谱，并和初始光谱做差，获得在不同温度梯度下的红光补偿光谱，/>可由技术人员根据实际确定具体取值，比如/>或/>等。
后续将沉积过程实时获取的某一温度下的光谱减去对应的红光补偿光谱，即可获得更准确的吸收光谱，作为最终光谱。
根据吸收光谱分析物质时，物质吸光度计算公式如下：
吸光度=log（入射光光强/透射光光强）
其中，入射光光强即光源发射装置7发出的光的光强，透射光光强即光源接收装置8接收到的光的光强。
比如：
在未放入样品前，光线穿过石英舟和石英管，室温条件（25℃）下，无红光，此时的透射光光强度记为L1；
放入样品后，在实验环境下，光线穿过石英管、石英舟、样品，温度800℃，有红光，此时的透射光光强度记为L2，设800℃对应的红光补偿光谱的光强度记为L3，则无补偿情况下的吸光度(测量值)A=lg(L1/L2)，而实际值（真值）A’=lg(L1/(L2L3))，因此800℃对应的红光补偿光谱的补偿值/>=A’/> A=lg(L2/(L2/>L3))。
利用上述方法得到从100℃开始每隔摄氏度对应的红光补偿光谱的补偿值/>，，/>，/>，/>。
后续沉积过程中，如果沉积温度设定为800℃，则所得到的光谱需减去对应800℃下的红光补偿光谱的补偿值，得到最终光谱，进而根据最终光谱进行分析。
步骤3，根据最终光谱对沉积过程的沉积情况进行分析。
由于本申请光源发射装置7和光源接收装置8分别安装在两条移动轨道10上，且炉膛上开设的通光槽轴向长度可以使得光源到达石英管2内任一处位置，因此可以在沉积过程中，通过移动光源发射装置7和光源接收装置8对石英管2内任一处的样品进行实时检测，以获取样品沉积情况。
现有的原位技术都是对于单点位置的原位表征。本申请通过白光光源的光源发射装置7和光源接收装置8的同步运动，实现了在石英管内可移动的原位表征。这一创新对于探索新材料的生长窗口有着显著作用。
在许多CVD过程中，在确定温度，压强，载气流量等条件后，材料会在某些确定位置进行生长，该位置通常称为生长窗口。在常规的实验过程中，需要在不同的位置反复进行实验，在实验后进行离线表征。可能需要数次甚至数十次实验后才能大致确定其生长窗口。过程繁琐，需要耗费大量的时间。本申请系统和方法可以在实验的过程中任意移动，通过表征不同位置的物质生长情况来判断其生长窗口，为快速获得较好的沉积效果提供了可能。
本申请通过提供一种压力系统、温度系统和流量系统集成一体的CVD设备，实现了化学气相沉积过程的全程自动化控制，具体的，在压力控制上，引入阀门经验开启角度，能够快速的接近目标压力，大大提高响应时间；进一步设计了非连续角度控制算法，针对化学气相沉积过程的大压力控制，也能够实现较高的控制精度。在温度控制上，采用PID控制算法控制固态继电器通断，达到温度控制效果。进一步的，该装备还设置有原位表征系统，通过相应的装置实现了化学沉积过程中样品沉积情况的实时检测，而且结合系统温度和压力的变化，能够进一步获得样品或反应体系随温度、压力等环境变化的规律，从而能够确定最佳沉积条件。进一步的，本申请设置了炉膛移动轨道，可以在完成生产过程等待散热的环节移动炉膛将加热区彻底暴露在空气中，达到最大化散热效率，以提升整体生产效率的结果。
本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备，其特征在于，所述装备包括压力系统、温度系统、流量系统和控制系统；其中所述压力系统、温度系统、流量系统均与控制系统相连；所述控制系统根据所述压力系统、温度系统和流量系统的实时反馈数据实现对于所述装备的全自动化控制；
所述压力系统包括阀门、步进电机和设置于CVD设备的石英管内的压力传感器，所述压力传感器用于实时采集石英管内的压力值，以便所述控制系统根据压力值实时调整抽气管路的阀门开启度以达到目标压力；所述阀门和抽真空管路相连，所述步进电机用于带动阀门以一定的步进角度开启或关闭；所述控制系统实时调整抽气管路的阀门开启度时根据压力值和预先设定的压力阈值的大小关系采用周期性非连续角度控制算法或者连续角度控制算法进行压力自动控制；
所述控制系统根据压力值实时调整抽气管路的阀门开启度以达到目标压力，包括：
根据角度-压力经验曲线调整阀门至目标压力的经验开启角度；所述角度-压力经验曲线为在固定流量和温度条件下石英管内压力随阀门开启角度的变化曲线；
比较压力值和预先设定的压力阈值的大小关系，当压力值大于等于压力阈值时，采用周期性非连续角度控制算法进行压力自动控制，反之采用连续角度控制算法进行压力自动控制；
所述周期性非连续角度控制算法逻辑为：
设定压力采样周期T以及压力变化速率阈值/>；所述压力变化速率阈值/>根据角度-速率经验曲线确定；所述角度-速率经验曲线为在固定流量和温度条件下石英管内压力变化速率随蝶阀阀门开启角度的变化曲线；
S1，获取压力采样周期T内的压力变化速率/>；
S2，判断压力变化速率的绝对值是否超过所设定的压力变化速率阈值/>；
S2.1，若压力变化速率的绝对值超过设定的压力变化速率阈值/>，则进一步根据压力变化速率的绝对值超过所设定的压力变化速率阈值的程度，以及压力变化速率/>的正负值确定阀门的步进角度和方向；
S2.2，若压力变化速率的绝对值未超过设定的压力变化速率阈值/>，则进一步采集当前压力值P，并判断当前压力值P和目标压力的大小以及压力变化速率/>的正负，进而确定阀门的步进角度和方向；
S3，读取调整阀门的开启角度后的压力，并计算与目标压力的差值，判断差值是否在误差范围内，若差值在误差范围内则维持当前阀门开启角度；若差值不在误差范围内，则继续采样下一周期内的压力变化速率，重复上述过程。
2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述温度系统包括温度传感器，所述温度传感器设置在对应沉积样品位置处的石英管外壁上，用于实时获取沉积样品位置处的温度；所述控制系统根据温度传感器反馈的实时温度对应调整加热功率及加热时间以使得石英管内温度达到目标温度值。
3.根据权利要求2所述的装备，其特征在于，所述装备还包括原位表征系统，所述原位表征系统包括吸收光谱检测装置和光谱移动与光路校准装置；所述光谱检测装置包括光源、光源发射装置、光源接收装置以及与光源接收装置相连的光谱仪；光谱移动与光路校准装置包括两条移动轨道，光源发射装置和光源接收装置分别安装在两条移动轨道上；管式CVD设备包括炉膛、石英管以及石英管内用于承载沉积样品的石英舟；炉膛上开设有平行于石英管的两条对称通光槽，两条通光槽以石英管轴向中心线为对称轴，光谱移动与光路校准装置中的两条移动轨道分别位于炉膛外侧对应两条通光槽的位置处，从而使得光源发射装置和光源接收装置能够沿着石英管的轴向直线移动以实现对于石英管内任一位置处的样品的原位检测；光源发射装置发出的光通过通光槽、透过石英管以及其中的沉积样品到达光源接收装置，进而通过光谱仪根据接受到的光源进行光谱分析实现对于沉积样品的原位检测。
4.根据权利要求3所述的装备，其特征在于，所述装备还包括炉膛移动轨道，用于实现炉膛的移动。
5.根据权利要求4所述的装备，其特征在于，所述流量系统包括流量计，所述控制系统根据设定的流量参数控制流量计以达到流量控制效果。
6.根据权利要求5所述的装备，其特征在于，所述装备还包括触摸屏。
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