| 氣體流量控制器(mass flow controller,MFC)自1968年問世以來，即普遍被應用在氣體製程流量控制用途；近年來，半導體製程技術不斷提昇，線寬不斷縮小，因此供應商積極開發新的氣體，以因應新的製程需求。未來半導體工業的製程能力，尤其於化學氣相沉積與電漿蝕刻，需要有更精準的MFC。
事實上，如果半導體IMD(Inter-Metal Dielectrics)與gate oxides更先進的製程技術開始被使用時，工廠會需求全新與持續改進的MFC以及其他氣體零件。沉積與蝕刻製程於未來五年的要求如下：執行效率較好的數位式流量控制器(Digital Flow Controller,DFC)、感應器匯流排 (Sensor Buses)與其他重要技術。當今重複性(Repeatability)要求是0.2%，於2004年將進展到<0.1%,而Turndown ratio(註)則從25:1進展到100:1。
註:Turndown ratio是指一個單一區間的控制器可被使用在一個大的動態範圍的能力(例如：某個0~1000 sccm MFC，其Turndown ratio為100：1，那麼表示其被使用在10~1000 sccm都不會有準確性損失的問題。
■ MFC Technology
目前MFC有數種製造技術：Thermal-base MFC是最典型且最流行的，Pressure-base MFC在工業上也逐漸被大家使用，Sonic-nozzle MFC在使用上有其限制，MEMS-base MFC大多被使用在與矽材料零件相容的惰性氣體。
下一世代MFC的發展將由目前占大多數市場的類比式MFC轉變為執行效率較好的的世代。如要增進MFC的使用功能，唯有透過DFC的數位式控制閥與增加動態區(dynamic range)等方式以增加MFC的準確性(Accuracy)。
DFC很多的特性可以幫助準確性與重複性達到最佳化。並且，可儲存多項氣體(multi-gas)的校正曲線於校正資料庫記憶體中,另外，其自行診斷(self-diagnostic)的功能可以降低系統的當機時間。
增加DFC的動態區間(>100:1)：可以促進使用準確性更高的於低流量區間(“one size fit all”)，如此增加了DFC可以被使用的區間。DFC的Multi-gas功能提供使用者在資料庫中選取所要的使用的氣體與其相關的流量，因此增加了於使用上的彈性。相較於類比式流量控制器，減少了其在採購及零件管理上皆必需依據固定的流量與氣的限制。
現今，大多數市面上使用的MFC皆以代用(surrogate)氣體來做校正；主要是因為其能節省成本及沒有安全性與環境問題的顧慮。但是，即使有correction factors加以修正，代用氣體與真實氣體間由於specific heat 與分子量的不同，通常存在著明顯的誤差。
而這些誤差，在未來製程條件要求愈趨嚴謹的情況下，將成為製程的另一個挑戰。所以下一世代的MFC設計必需以真實氣體做校正,基於此，開發出非常符合先進製程需求的DFC IntelliFLOWTM
■ IntelliFlowTM-第一個純數位式流量控制器
經具有領導地位之半導體機台廠商測試並將之排名第一的IntellFlowTM是第一個純數位式流量控制器，能把類比式電路板取代成數位式信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)。DSP於高階製程控制與網路應用每分鍾可以進行最多十億的計算。DSP的技術使到IntelliFlowTM 的執行速率邁進一大步，進而提昇IntelliFlow TM於先進製程中高水準的反應時間、準確性與重複性。DSP也使得Thermal Mass Flow Sensor與控制閥於”較重氣體”(如:C4F8與SF6)中比傳統MFC表現得更穩定。表二為傳統MFC與IntelliFlowTM的比較。
■ 獨特的屬性
1.DSP(Digital Signal Processor)電子控制系統 ;完全相容於RS485與 DeviceNet介面，且具有CE與UL-991認證。
2.嵌入式診斷軟體(Embed Diagostics Software) ; 提供關鍵製程即時回饋與線上調整以避免昂貴的機台當機成本。
3.圖表式使用者介面Graphical User Interface(GUI)的設計(如圖二),主要是為了提供容易存取的使用者-決定(user-defined)之設定、診斷功能與錯誤偵碼。
4.多項氣體校正選擇(Multi-Gas Calibration Option)可以降低DFC庫存。
5.低流量的準確性與重複性(Low-flow Accuracy and Repeatability);使Gas panel的應用更具彈性，因為對於同一氣體高與低流量的使用需求，可以免去使用多項氣體管線(gas line)。
■ 總結
符合下一世代MFC需求之新設計DFC在不久的未來，將會是沉積與蝕刻製程的心臟。特別是未來製程技術提昇及修正將會更頻繁，因此DFC 應該具備以下的功能:
1) 具有寬大動態區間的多項氣體使用功能。
2) 可以在peer to peer 與master to slave之間交流。
3) 能夠在傳統與RS485的介面上使用。
4) 可以從Chamber中接收訊號以控制氣體流量，而最後取代傳統下游端壓力控制的技術。
5) 符合未來gas panel的可靠度與COO(Cost Of Ownership)的標準。
IntelliFlowTM多項氣體校正選擇Multi-Gas Calibration Option以降低庫存及增加MFC之使用方便性。
IntelliFlowTM嵌入式診斷軟體Embeded Diagnostics Software 提供關鍵製程即時回饋與線上調整以避免昂貴的機台當機成本。
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