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1、報 告 內 容 :,MFC 目的,MFC 原理,Unit MFC構造與特色,Analog MFC v.s. Digital MFC,Service Center概況,PTI Gas Module,MFC市場概況,MFC 目的,一、FAB的三大類比參數 流量多寡 質流控制器(MFC)、旋轉測流計 溫度高低 熱電偶(Thermocouple) 壓力大小 壓力感測器(Pressure Gauge),二、MFC目的,製程用氣體的流量控制,三、類比控制系統 個別控制器 + 參數現況偵測器 + 參數調整裝置 + PC,例: 壓力控制,偵測,比較,調整控制,HOME,MFC 原理,偵測現行的流量,將現行流量
2、與set point比較,調整閥的開啟以符合set point值,Process Controller,電阻性溫度感測器 (Resistive Temperature Detector) 惠斯頓電橋 (Wheatstone Bridge),一、電阻性溫度感測器(Resistive Temperature Detector : RTD) 使用純金屬；如白金、銅或鎳等對於溫度頗 為敏感的材料；這些物質在其溫度動作範圍 內，在每個溫度之下都有固定的電阻值。,電阻溫度係數的關係式，得到在oC時，溫度和導體之間的電阻關係可用下式表示之： Rt = Rref ( 1 + T) Rt : 為環境溫度在 t
3、oC時導體之電阻值 Rref : 為參考溫度(通常是0 oC)的電阻值 : 為所使用之導體材料之溫度係數 T : 為工作溫度與參考溫度間的溫度差,大部分的金屬都是正溫度係數，當溫度增加時，它們的電阻值會隨之增加。 R(電阻值差)在儀器上的應用方法，是用惠斯頓電橋(Wheatstone Bridge)進行精密量測，再將電阻的變化量轉換成溫度指示刻度。,二、惠斯頓電橋(Wheatstone Bridge),當 R1*R4 = R2*R3 則 V1=V2 ，因此 I = 0 故設定 R3 = R4 則T1及T2的變化對R1及R2的改變造成的電阻差影響V (V2-V1)，故可藉由V反推R,R1溫度,R
4、2溫度,電流,電壓,電壓,電阻,電阻,電阻,電阻,當氣體流入表面纏有兩組線圈(coils)的管件，對這兩組線圈施以相同的電流之後，線圈的電阻把電流轉換為熱，且傳入管件內的氣體。 假設此時管件內沒有氣體流動，管件內的氣體將均勻的從線圈R1及R2獲得能量Q，使氣體的溫度上升T，關係式如下： = Cp * m * T 其中Cp為氣體的比熱(Specific Heat)，m為氣體的含量。,管件中無氣體或氣體無流動時，T1與T2間沒有溫度差；當將氣體通入管件後，管件的溫度將改變，兩組線圈的溫度將不再相同而有溫度差，且氣體的流量愈高，也就是m/t愈大，溫度差也就愈大 (t指的是時間， m/t指的是質量流速
5、)，只要控制單位時間內輸入R1及R2的電流，溫度差將與m/t呈正比線性的關係。故只要能夠測量R1與R2的溫度差，流經管件的氣體質量流速便可得知。,前後串連一下吧!,所以理論上，當知道電壓差時，既可反推得知某氣體目前的質量流速，再與set-point比較之後調整控制閥的開關以調整質流的輸出。,MFC基本原理構造圖：,HOME,Voltage,Unit MFC 構造及特色,內 容： Sensor Technology Valve Technology Auto shut-off Function Digital MultiFlo Function,Sensor Technology,一、傳統sen
6、sor原理,Temp.,T1及T2的溫度皆會隨著氣體的流動而改變。, (T2-T1), (T2-T1),m / t,傳統的sensor在較高的質量流速下，較不具線性。,二、新型sensor原理,Temp.,T1的溫度會隨著氣體的流動而改變，但把T2視為一常數值。, (T2-T1),新型的sensor在較高的質量流速下，仍具有良好的線性。,三、Unit Iso-Sensor,Sensor tube,討 論： Bypass特性 熱虹吸現象,Bypass(旁管) Bypass經設計使得流經此管件的氣體將以層流(Laminar Flow)的方式流動，能使氣體得到最好的控制。 可經由Bypass的調整而
7、改變MFC的Gas Range。,Thermal Siphoning(熱虹吸現象),Low Density,其原理就像沸騰的熱開水一樣。 Thermal Siphoning的現象造成在沒有Gas Flow的情況下，Sensor仍能偵測到有氣體在sensor tube中流動，使判斷是否有零點漂移的困難度增加。,解決方案： 藉由改變Sensor Tube的方向，讓兩端的RTD能和地面保持水平，以降低或消除Thermal Siphoning的現象。,Valve Technology,一、Patent 132 Control Valve剖面圖,Control Valve的組成： Plunger Ass
8、embly Plunger Valve Seat Flat Spring Valve Jet Valve Core,015V,Patent 132 Control Valve的優點： 只有一個動件 Plunger Assembly Plunger Assembly 與 Magnetic Core為分開的兩個部件 可預防Plunger與Valve對不準，提升Reliability。 減少Gas與元件的接觸，可降低particle的產生。 Valve的關斷力量較小，不易產生particle。 No Diaphragm，沒有diaphragm彈性疲乏的問題。,Auto shut-off Functi
9、on,Background： 在進行下一個run前，set point設為，且Isolation Valve在關閉的情況下，若MFC零點產生偏移(假設偏移 -1%)，會使MFC判斷set point為1%，進而給control valve 開啟的電壓，但由於實際上並無氣體流動，會使valve產生全開(wide open)的現象，因此當process開始時(Isolation valve open)，會使氣體直接灌入Chamber中，造成over shoot的情形。,Without auto shut - off：,Time,Flow,overshoot,control valve wide o
10、pen,“auto shut off“ function： 當MFC具有auto shut off的功能時，會把讀到set point 1.3%(亦可設定成其它值)以下的值判定為0%，因此Control valve會維持在Closed的狀態，當Isolation valve打開之後，氣體便不會瞬間進入Chamber中，造成over shoot。,With auto shut - off：,Time,Flow,Control valve completely closed,Digital MultiFlo Function,一、Digital MFC：,將sensor所偵測出的類比訊號，以ana
11、log或digital訊號輸出給機台,能將MFC現況以digital訊號輸出給PC，也能從PC輸入指令給MFC。,以Software來做Calibration，而非用手調的方式，且校正點多達32點。,3 sccm 30 sccm 小流量 31 sccm 10 slm 中流量 10 slm 30 slm 大流量,不同的流量所使用的Bypass不同，基本上小流量的Bypass成本較高。,二、Multi Flow function：,CF值 (Conversion Factor),MultiFlo II Re-range explain :,MultiFlo II Gas Re-range : N2
12、 1000 sccm (SC 15) re-range,Gas , Range changeable software,All in One,10 sccm 30%O2/He,20 sccm He,25 sccm N2,20 sccm O2,10 sccm O2,15 sccm N2,20 sccm 30%O2/He,20 sccm 20% O2/He,20 sccm CH4,10 sccm CHF3,10 sccm N2,20 sccm N2,30 sccm He,10 sccm CF4,Accuracy : +/- 1% SP 10%FS Standard 10 Calibration P
13、oints Added Calibration Point available (32 Calibration Points at most) Reduce Inventory up to 85% Re-Range/Gas by Software In-Situ MFC programming, monitoring and diagnosis Reviewing MFC performance on line. Recording MFC performance run to run., The Benefits of Digital MultiFlo MFC,可同時偵測32顆MFC,可由閥
14、電壓來判定MFC可能或已經發生的問題,可記錄長達3個月的資料, Unit MFC Product Matrix,Note: 目前主要分為8100s、1660s及8160s等系列,HOME,Analog MFC vs Digital MFC,Digital & Analog MFC 比較說明, 有關 Digital Types Set Point 之進一步說明,機台為Analog communication情況下： Set-point：35100% ( 1.0% to the set point) Set-point: below 35% ( 0.35% to the full scale) 機
15、台為Digital control情況下： Set-point：10100( 1.0% to the set point) Set-point：below 10( 0.10% to the full scale),Accuracy（準確度）： Unit Digital MFC最高可有32個校正點 , 有效的提昇Unit MFC產品的線性及流量準確度(1% of set point)。,Digital & Analog MFC 比較說明,Linearity: Unit Digital MFC在生產時固定校正 10 組的校正點(最多可增加至32點)，可提供高於 Analog type 5 點校正的
16、流量線性。,Flexible: Unit Digital MFC 有多項的數位功能可增加MFC的使用彈性(Gas change/ Gas re-range)。 可以 Unit Virtual Interface和 Unit Digital MFC連線，讀取MFC的現行資訊，且不影響客戶生產製程。 可依連線讀取的 MFC資訊來判斷 MFC的現況，是進氣端氣壓不足或控制閥開度不足或其他狀況。有助於釐清製程的問題。 Unit Digital MFC可連線控制，並存取MFC的作動歷史記錄，增進對MFC現況的掌握。,On line service: 及時透過 Unit Virtual Interface 做線上的狀況判讀，以利製程的順暢。
