MKS 美国｜电容压力计与临界流 MFC 工作原理

MKS 是半导体工艺设备、真空、气体流量控制领域，核心产品包含 Baratron® 电容压力计、热式质量流量控制器、临界流壅塞流 MFC、真空规、等离子体工艺模块。区别于传统热式 MFC 依靠气体热传导测量，MKS 临界流 MFC 依托壅塞流原理 + Baratron 电容压力计，解决腐蚀性、低蒸气压前驱体蒸汽、臭氧等特种气体流量控制难题，是刻蚀、沉积、离子注入等半导体核心工艺的关键部件。

MKS 临界流（壅塞流）MFC 的底层物理逻辑：当小孔上游绝对压力≥下游压力 2 倍，流体进入临界壅塞状态，此时通过节流小孔的气体质量流量仅与上游绝对压力成正比，不受下游压力波动干扰。核心测量元件为自研 Baratron 电容压力计，采用 Inconel 合金薄膜，恒温结构设计，膜片与固定电极形成电容腔室，压力变化使膜片形变，电容值同步改变，电路将电容变化转化为高精度绝对压力信号，实时采集节流孔上游压力，换算得到气体质量流量。系统内置 PID 闭环控制单元，将实测流量与设定值对比，计算流量偏差，驱动内置比例控制阀，实时调节阀门开度，改变上游压力，使实际流量持续匹配设定值，完成闭环流量控制，最小可实现 1sccm 微小流量控制。

这套原理优势显著：测量不依赖气体热传导系数，热式 MFC 容易受气体种类、温度影响，而临界流 MFC 对臭氧、氯化物、硅烷、低蒸气压前驱体蒸汽兼容性更强，适合腐蚀性特种气体。1150C 蒸汽 MFC 可直接计量前驱体蒸汽，无需载气鼓泡系统，全金属密封结构，无弹性密封圈渗透污染，接液材质选用 Inconel 合金、316 不锈钢、高纯镍，杜绝杂质析出污染晶圆工艺。

除临界流 MFC 外，MKS 也提供传统热式质量流量控制器，依靠毛细管内热传感元件检测气体带走热量，计算质量流量，多用于常规非腐蚀性工艺气体。全系列 MFC 支持模拟 0-5V、4-20mA，数字 Devicenet、Profibus、EtherCAT、Modbus 以太网通讯，可接入半导体集群控制系统。DELTA II 流量比例控制器可实现多路气体流量精准配比，同步分配到多个工艺腔室，保障晶圆批次工艺一致性。

Baratron 电容压力计本身也作为独立仪表，用于真空腔、工艺管路压力监测，恒温膜片设计降低温度漂移，压力测量精度高，抗腐蚀。MKS 整套流体控制方案，覆盖压力检测、流量计量、闭环调节、等离子体工艺，从真空、气体输送到薄膜沉积全链路，是先进半导体制造工艺的核心系统，解决特种介质微小流量精准稳定供给的行业痛点