热式MFC/MFM,也就是热式质量流量控制器,是一种用于通过测量流体的质量流量来控制流量的设备。在终端应用中,MFC的失准或制造缺陷会导致晶圆产量下降,甚至会损坏整个晶圆,因此质量流量控制器的可靠性是许多半导体工艺的基础。
一般的热式MFC常在气流旁路的外部缠绕加热器与温度传感器(Figure 1)。当没有气流时,旁路的两侧气压相同,因此旁路中也没有气体流动。这时由旁路加热器产生的热量均匀且对称地向周围扩散,加热器两侧的温度传感器具有相同的温度输出,也就是温度测量的偏移量ΔT = 0℃。当气体流动时,旁路上下游的传感器感知到温度的偏移,通过该偏移量测算当下的流速。此时温度与质量流量成正比,与气体的热容量成反比。
由于核心传感元件的限制,传统MFC需要相对复杂的结构设计与制造标定流程来满足测量要求,并且由于被测气体与传感部分无法直接接触的原因,系统的响应速度与测量精度均会受到制约。当气体流经加热表面时,气体分子产生热传递,与加热表面产生接触的气体分子越多,热传递现象越明显。通过对加热表面热量变化的测量,即可以反应出某种气体的质量流量变化。这种测量方法不受气压与环境温度的影响,因为它所测量的本质是气体分子的数量。
因而IST-AG通过特殊的薄膜工艺,将高精度加热器,温度传感器或电堆封装在单一芯片内,构成流量测量的核心传感单元(Figure 2)。IST-AG传感器的流量传感器分为三种类型:热阻式(Thermo-resistive),量热热电式(Calorimetric thermo-electric),与量热热阻式(Calorimetric thermo-resistive),以响应绝大多数流量测量场景, 薄膜技术的应用使得IST AG流量传感器具有无与伦比的结构与性能优势。
采用IST流量传感器可以为MFC产品带来足够宽的测量范围使得在许多场景中不必使用旁路,而进行直接测量,提高测量的准确性。其次薄膜技术带来极高的响应灵敏度,在一般测量状态就可以瞬间响应压力浪涌。小巧的体积与简单的安装方式,给气路结构优化创造更大的空间。易于校准,简化生产过程。工采网提供的瑞士IST热质量流量传感器–FS7是FS5流量传感器的后续产品,采用对称的加热器设计,具有增强的灵敏度。FS7流量传感器适合用于气体应用,具有出色的长期稳定性。FS7传感器的热质量小因此响应时间短。此外,标准FS7传感器还配备罩壳,从而方便用于各种不同应用。
原文标题 : IST流量传感器在质量流量控制器中的应用