气体质量流量控制器属于一种精密的工业自动化控制器件,它可对多种气体质量流量进行精确测量和控制,其测量值不因环境压力或发温度的变化而失准,并且能够根据用户需求设定流量控制值,因而大量应用于集成电路生产线上的扩散、氧化、外延、CVD,等离子刻蚀等工序设备中,以便对各种工艺气体进行精密控制与输送, 同时在太阳能光伏产品制造、光纤预制棒熔炼、类金刚石镀膜、人工晶体制造、超导材料研制、核燃料处理、石油、化工、燃料电池、制药等领城也有非常广泛的应用。
根据工作原理的不同,气体质量流量控制器主要分为热式、差压式和科里奥利式等。其中,热式质量流量控制器具有灵敏度高,响应速度快,精度高,无须补偿等特点,因而得到更广泛的应用。按照控制信号的不同,气体质最流量控制器分为模拟式和数字式两种。数字式气体质量流量控制器采用数字补偿技术,使得传感器精度更高,性能更稳定,响应速度更快,具有RS-485. DeviceNet和PROFIBUS等多种通信接口可供选择。
在接口方面,采用表面洁净度高、密封性好的VCR接头和IGS W型/C型接头。数字式气体质量流量控制器在对精度、响应速度和表面洁净度要求很高的大规模集成电路领域具备广阔的市场空间。气体质量流最控制器实物图如图8 -243所示。气体质量流量控制器主要由流量传感器、流量控制阀和控制电路组成,如图8-244所示。
其中,流量传感器基于热式原理或压力原理;流量控制阁一般采用电磁调节阀或压电阀。当气体通过气体质量流量控制器通道时,由热式或压力式流量传感器测得其流量信号,流量信号经控制电路放大后,与流量设定信号进行比较,比较后的差值信号经控制算法处理后传递给流量控制阀,流量控制阀根据控制信号改变其阀口开度,从而改变气体流量的大小,实现对气体流量的闭环控制。
表8-59列出了气体质量流量控制器的主要技术参数。产品标定:由于不同的客户所用的气体不同,气体质量流量控制器所测量的气体种类繁多,并且很多气体属于有毒成易燃易爆气体。因此,为简化生产,保证可实施性和安全性,多采用氮气作为代气并乘以转换系数(标定的目标气体与氮气之间的转换系数,可通过试验的方法测得)的方法对产品进行标定。
应用于半导体集成电路行业的气体质量流量控制器的国外知名供货商有美国的Brooks MKS,日本的HORIBA STEC、Fujikin (富士金) 等,国内比较知名的生产厂商主要是北方华创(NAURA)。目前, 集成电路生产线上般采用数字式气体质量流量控制器,其单台平均售价约为2000美元。