雙向雙閥質量流量計憑借其獨特的雙向測量與冗余控制能力,成為突破傳統流量控制瓶頸的關鍵技術,為先進制程的穩定性提供了核心保障。在半導體制造的核心工藝——刻蝕與薄膜沉積中,氣體流量的精準控制直接決定了芯片的良率與性能。
一、工藝挑戰:刻蝕與沉積對流量控制的嚴苛需求
刻蝕工藝需通過精確調節反應氣體(如CF?、Cl?)與載氣的混合比例,實現納米級圖形的定向去除;沉積工藝(如CVD、PVD)則依賴前驅體氣體(如SiH?、NH?)的穩定輸送,以形成厚度均勻、成分可控的薄膜。兩類工藝均面臨三大挑戰:其一,氣體可能反向流動(如真空抽氣階段的壓力波動),傳統單向流量計易因逆流導致數據失真;其二,工藝腔室頻繁切換(如從刻蝕轉至沉積)要求快速響應與零死區切換;其三,高腐蝕性、易冷凝氣體(如WF?)對傳感器與閥門的耐久性提出極限考驗。

二、雙向雙閥的獨特優勢:破解工藝痛點
雙向雙閥質量流量計的創新在于“雙向測量+雙閥冗余”的設計。其內置的差壓式或熱式傳感器可實時監測正/反向流量,結合算法修正逆流干擾,確保即使在真空抽氣或壓力驟變時,仍能輸出真實流量值;雙閥結構(主閥+副閥)則實現了“控制-保護”雙重功能:主閥負責高精度調節,副閥在主閥失效或超量程時快速接管,避免流量失控引發工藝事故(如過刻蝕導致的圖形坍塌)。此外,雙閥交替工作模式可降低單閥磨損,延長使用壽命,尤其適用于高頻率工藝切換場景。
三、實際應用:從實驗室到產線的效能提升
在5nm以下先進制程的刻蝕工藝中,雙向雙閥質量流量計可將氣體混合比誤差控制在±0.5%以內,較傳統單向流量計提升3倍以上精度,顯著減少因流量波動導致的邊緣粗糙度超標問題;在原子層沉積(ALD)中,其雙向檢測能力可捕捉前驅體脈沖階段的瞬時逆流,配合雙閥的快速啟閉(響應時間<100ms),使薄膜厚度均勻性從±2%優化至±0.5%,大幅降低重復加工成本。