Hiệu chuẩn áp suất và lưu lượng khí trong fab

Chỉ một van rò nhỏ trên đường khí cũng đủ làm sai lưu lượng và lệch cả recipe — mà cảm biến vẫn báo “đạt”. Trong fab, áp suất và lưu lượng khí là hai đại lượng gắn chặt với nhau: sai áp suất buồng kéo theo sai lưu lượng, rò rỉ khí làm lưu lượng hiển thị không còn phản ánh lượng khí thực vào buồng. Vậy hiệu chuẩn áp suất và lưu lượng khí cần kiểm soát những điểm nào để không đánh mất độ chính xác của recipe?

Đường khí công nghệ: nơi lưu lượng quyết định recipe

Khí công nghệ như N2, Ar, O2 và khí tiền chất đi qua hệ thống đường ống tới buồng xử lý. Lưu lượng từng dòng khí quyết định thành phần và tốc độ phản ứng. Nếu một dòng khí bị sai, toàn bộ cân bằng của recipe lệch theo — và vì các cảm biến áp suất/lưu lượng đều phụ thuộc lẫn nhau, một điểm đo trôi có thể kéo theo cả chuỗi sai.

Hiệu chuẩn mass flow controller (MFC) và cảm biến lưu lượng

Mass flow controller điều khiển lưu lượng khí theo khối lượng. Có hai phần cần kiểm chứng: tín hiệu điều khiển/đầu ra (thường là 4–20 mA hoặc điện áp) và giá trị lưu lượng thực tế. Bước thực tế là:

• Kiểm chứng tín hiệu setpoint và tín hiệu phản hồi của MFC để loại trừ lỗi điện.
• Đối chiếu lưu lượng thực với một chuẩn lưu lượng tham chiếu có truy xuất.
• Kiểm tra điều kiện áp suất/chân không ở đầu vào và đầu ra MFC, vì MFC chỉ chính xác trong dải áp suất làm việc.

Áp suất buồng và cảm biến chân không

Áp suất buồng quyết định nhiều phản ứng etch và deposition. Ở dải chân không, cảm biến áp suất chân không cần chuẩn phù hợp dải đo — sai lệch ở vùng low-vacuum không thể ngoại suy cho vùng high-vacuum. Với transmitter áp suất kiểu HART, cần lưu ý: việc chỉ “trim” đầu ra analog (Analog Trim) mà bỏ qua Sensor Trim không được coi là hiệu chuẩn đầy đủ, vì hai khâu này nối tiếp nhau bên trong transmitter.

Rò rỉ — kẻ thù âm thầm của lưu lượng

Rò rỉ không chỉ gây mất khí mà còn tạo dữ liệu sai: cảm biến có thể hiển thị đúng tại điểm đo nhưng lượng khí thực tới buồng lại khác. Vì vậy bên cạnh hiệu chuẩn định kỳ, cần có kiểm tra rò rỉ và kiểm tra vòng đo (loop check) sau mỗi lần thay thiết bị. Một loop check đơn giản — đưa tín hiệu chuẩn tại một điểm và xác nhận giá trị hiển thị ở hệ thống điều khiển — thường đủ để phát hiện sai lệch tổng thể.

Chọn chuẩn áp suất cũng quan trọng không kém: thiết bị chuẩn phải chính xác hơn thiết bị cần hiệu chuẩn. Với phép đo áp suất trong fab, nên chọn module áp suất có dải sát dải làm việc để tối đa hoá độ chính xác tương đối, và đảm bảo chuẩn có chứng chỉ truy xuất còn hiệu lực. Dùng một module quá dải sẽ làm giảm độ phân giải và tăng độ không đảm bảo đo ở vùng làm việc thực tế.

Thiết bị cho hiệu chuẩn áp suất trong fab

Giữ cho đường khí và buồng luôn đúng

Với áp suất và lưu lượng, một bộ hiệu chuẩn đa năng cộng với bơm tạo áp thường đủ để bao phủ phần lớn điểm đo trong fab. Bộ Beamex MC6 kết hợp bơm điện Beamex ePG cho phép thực hiện hiệu chuẩn áp suất tự động, ghi dữ liệu tại nguồn. Xem giải pháp tại Beamex Việt Nam hoặc liên hệ VMA để được tư vấn cấu hình theo dải đo của bạn.

Bài này thuộc loạt bài Hiệu chuẩn nhà máy bán dẫn: 8 điểm đo phải kiểm soát — nên đọc kèm để nắm bức tranh tổng thể về các điểm đo trong fab.

Nguồn tham khảo

• Beamex – Pressure calibration
• How to calibrate HART pressure transmitters
• Calibration uncertainty for dummies
• Beamex – Calibrators