更精确的低压臭氧应用气体流量控制

臭氧是一种强大的氧化剂，广泛用于半导体制造领域。它可以以快速反应速率生产许多氧化物化合物和复杂结构，使其成为半导体制造工艺的实用选择。臭氧的应用包括：化学气相沉积 (CVD)、金属有机化学气相沉积 (MOCVD)、原子层沉积 (ALD)、原子层蚀刻 (ALE)、炉氧化、晶圆清洁和剥离。

一些应用，例如 ALD，可能需要在非常低的压力 (5 psia) 下向工艺室供应臭氧。同时，臭氧是一种不稳定的化合物，会随着温度的升高而迅速分解。Brooks Instrument GP200 系列基于压力的质量流量控制器 (P-MFC) 可以在非常低的压力下测量和控制臭氧，而不会导致这些条件最终需要的气体热分解。

申请要求

随着时间的推移，臭氧会分解成氧气，温度升高会加剧这种影响。下表 1 说明了臭氧衰减是如何随着热量而加速的。臭氧也可以通过暴露于各种氧化物（MnO₂、MgO₂、Fe₂O₃）而被催化破坏，进一步加速分解。

当臭氧分解时，能量在放热反应中释放，从而产生热量。如果控制不当，臭氧的分解会导致过热问题。

臭氧分解:
O₃ = O₂ + [O]
[O] + O₃ = 2 O₂

通常，在热式质量流量计的情况下，气体通过加热的传感器管。电阻温度检测器之间的温差用于确定通过传感器管的流速。在臭氧应用中，臭氧在加热的传感器管中暴露的额外热量会加速衰减。由于这种分解，传感器管中的测量差异将不能准确表示通过热质量流量控制器旁路的真实气体流量。随着时间的推移，臭氧的持续分解将导致更大的不稳定性、准确性和控制问题，最终导致热质量流量控制器的使用寿命缩短。 Brooks Instrument GF 系列热质量流量控制器针对易于热分解的气体进行了优化，包括一个热传感器，与竞争传感器相比，该传感器可在 20-30°C 的温度下运行。

工艺解决方案

为延长使用寿命，建议使用 GP200 系列压力式质量流量控制器 (P-MFC)。该 IPT 具有独特且获得专利的集成压力传感器 (IPT)，可使用设计为在 1 psid 下运行的低压降层流元件 (LFE)，从而使 GP200 系列基于压力的质量流量控制器（P- MFC) 是低压和高压气体的最佳解决方案。IPT 利用单个隔膜测量真实压差 (ΔP)，这种精确的 ΔP 测量直接用于计算质量流量。

GP200 系列基于压力的质量流量控制器 (P-MFC) 与所有气体兼容，并提供臭氧应用通常需要的更安全的低压操作。

为确保质量流量控制器不会导致臭氧或其他易于热分解的气体分解，GP200 系列压力式质量流量控制器 (P-MFC) 内部未使用任何加热元件。通过在流量控制期间不向气体加热，臭氧不会在质量流量控制器内部发生热分解，也不会因劣化而导致任何测量不确定度。当 GP200 系列压力式质量流量控制器 (P-MFC) 用于控制臭氧混合物时，不会发生任何分解或变质，从而使质量流量控制器的使用寿命更长，臭氧流量控制更准确。

随着时间的推移，用于臭氧混合物的 GP200 系列基于压力的质量流量控制器 (P-MFC) 将为质量流量控制器提供更高的稳定性、准确性、控制和更长的使用寿命。