真空計是測量腔體與管路壓力的量測零組件。半導體製程的壓力範圍從大氣壓(10⁵Pa)到超高真空(10⁻⁸Pa),跨越13個數量級,無法以單一原理涵蓋,因此需依壓力區間組合使用不同方式的真空計。
代表性方式有3種。①電容式壓力計(隔膜真空計)以靜電電容讀取隔膜的位移,不受氣體種類影響即可量測絕對壓力,因此最廣泛用於製程壓力控制。②皮拉尼真空計利用氣體的熱傳導,負責大氣壓~10⁻¹Pa左右的中真空區間。③電離真空計(冷陰極/熱陰極)由電離氣體所得的離子電流求出壓力,量測高真空~超高真空區間。
在製程控制上,真空計的讀值直接成為壓力控制迴路的輸入。一般會與節流閥(壓力控制閥)搭配,針對目標壓力自動調整排氣傳導率。蝕刻與成膜的結果強烈依存於壓力,因此真空計的零點漂移或污染造成的誤差,會直接轉化為製程變異。
在沉積性製程中,膜附著於感測部是量測誤差的主因。對策包括以加熱器加熱感測部以防止附著的加熱型電容式壓力計,以及定期校正與更換。皮拉尼與電離真空計的讀值會因氣體種類而改變,運用時必須了解針對實際氣體的修正係數。
主要廠商有MKS Instruments、Inficon、Pfeiffer Vacuum、ULVAC、Canon ANELVA等。每1台設備的搭載數量多,也常與壓力控制閥、MFC一起作為「製程控制子系統」供應。