最後更新:2026年10月8日設備零組件・耗材真空・氣體/化學品供應子系統

質量流量控制器(MFC)是什麼

Mass Flow Controller (MFC)

質量流量控制器(MFC)是一邊量測製程氣體的質量流量、一邊依設定值自動控制的設備。它將配方中「sccm」的數值轉換為實際氣體流量,是站在製程控制最前線的零件。熱式為主流,但ALD這類高速脈衝供氣則使用反應較快的壓力式,隨時間的漂移與堵塞管理左右其精度。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

質量流量控制器(MFC)是一邊量測製程氣體的質量流量、一邊依設定值自動控制的流量控制設備。蝕刻、CVD、ALD、擴散、離子佈植等所有使用氣體的製程都會用到,是將配方上「sccm」數值轉換為物理現象、站在製程控制最前線的零件。

內部由流量感測器、控制閥與控制電路3項要素構成。感測方式以熱式(thermal mass flow)為主流,加熱細管的一部分,由上下游的溫差求出質量流量。由於依存於氣體的比熱,需要以各實際氣體的轉換係數(CF)進行校正。要求更高速、更高精度的用途,則使用差壓式或壓力式(pressure insensitive型)。

在ALD這類需要在短時間內投入精確氣體量的製程中,反應速度決定品質。閥穩定到目標流量所需的時間(settling time)若太長,在脈衝寬度短的步驟中便無法供應預期的量。近年已採用壓力式MFC的高速反應,以及即時驗證實際流量的自我診斷功能(偵測流量隨時間的漂移)。

運用上的課題是隨時間的漂移與堵塞。腐蝕性氣體造成的感測管變質,以及微粒、析出物造成的流路堵塞,會以流量誤差的形式出現,成為製程變異的原因。透過可在現場驗證流量的工具,以及在MFC內部自我校正的功能,正朝減少為定期校正而拆卸(設備停機)的方向演進。

主要廠商有HORIBA STEC、MKS Instruments、Brooks Instrument、Fujikin、CKD等。MFC多半不是單體供應,而是與閥件、調壓器、過濾器一起作為氣體箱(氣體面板)以模組形式供應,並與設備廠商的供氣系統設計一體最佳化。

質量流量控制器(MFC)的常見問題

什麼是質量流量控制器(MFC)?
是一邊量測製程氣體的質量流量、一邊依設定值自動控制的設備。感測器、控制閥與控制電路整合為一體,將配方中以sccm為單位的指令值轉換為實際氣體流量。蝕刻、CVD、ALD等所有使用氣體的製程都會用到。
熱式MFC與壓力式MFC有什麼不同?
熱式是加熱細管、由上下游溫差求出質量流量的方式,通用性高,但需要各氣體的轉換係數,反應也稍慢。壓力式是由孔口上游的壓力求出流量的方式,反應快,適合ALD的短脈衝供氣。
MFC的流量偏移會怎樣?
氣體混合比會偏離設計值,使蝕刻選擇比或成膜的膜質、膜厚改變。原因是腐蝕性氣體造成的感測管變質,以及微粒、析出物造成的流路堵塞。除了定期校正之外,可在不停機的情況下驗證流量的自我診斷功能也正逐漸普及。

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