德魯(lu)克Druck推出的 TERPS（Trench Etched Resonant Pressure Sensor）技術(shu)基于單晶硅諧振(zhen)原理，通過 MEMS工藝(yi)將諧振(zhen)式壓(ya)力傳感(gan)器的小(xiao)型化、批量化與高精度結合起來，為行業提供一種(zhong)新(xin)思路(lu)：同一個傳感(gan)器核心(xin)結構，即可覆蓋真空到(dao)大氣壓(ya)的超寬量程，并在精度與長期穩定(ding)性上(shang)取(qu)得顯(xian)著(zhu)突破。

TERPS技(ji)術具(ju)備極佳(jia)的(de)(de)性(xing)能：精(jing)度(du)可(ke)達±0.01%FS，長期穩(wen)定(ding)性(xing)可(ke)達<±0.01%FS/年，溫度(du)敏感度(du)也可(ke)通(tong)過多點補(bu)償顯著降低，且(qie)量程極寬(kuan)。對于真(zhen)空(kong)應(ying)用來說，TERPS可(ke)覆蓋真(zhen)空(kong)應(ying)用中常見的(de)(de)中真(zhen)空(kong)至(zhi)大氣壓量程段。

TERPS結構

01、真空測量的復雜性

真空(kong)測(ce)(ce)量特別(bie)是半導(dao)體行業中的真空(kong)測(ce)(ce)量應用往往存(cun)在下述3點復雜(za)性：

寬量程連續覆蓋：從粗抽階段（10^2–10^4?Pa）到工(gong)藝穩壓階段（1–100?Pa），甚至到正壓通(tong)氣階段，傳統(tong)需多只真空計分段搭配(pei)，系統(tong)復雜。

溫度/工(gong)藝影響大：等離子體(ti)、CVD沉積(ji)副(fu)產(chan)物、腔體(ti)熱流影響傳感器漂(piao)移和零(ling)點穩定性，增加維(wei)護頻率(lv)。

精度與(yu)控制耦合緊密：壓力測量的(de)穩(wen)定性直接影響(xiang)刻蝕深度、沉積速(su)率等關鍵參數，尤其在低壓下，誤差(cha)易(yi)被放(fang)大。

02、TERPS真空應用特性

針對(dui)上述真空(kong)測量的(de)多種復(fu)雜特(te)性，TERPS可連(lian)續覆蓋常見(jian)的(de)10Pa至(zhi)常壓(ya)的(de)真空(kong)段量程，且具備(bei)如下特(te)性：

- 低遲滯、高線性度

- 良好的重復(fu)性(xing)和年漂(piao)移量(liang)，重復(fu)性(xing)誤差可達±0.1Pa

- 精度優于±0.01%FS

- 數字或頻率輸出，易于集(ji)成(cheng)

10Pa至常壓(ya)的(de)連續量程

在該量(liang)程區間(jian)內(nei)，以TERPS為代表的(de)(de)硅諧振式傳感器(qi)在測量(liang)精度(du)、溫度(du)依賴性、長期(qi)穩定度(du)等(deng)方(fang)面顯著優于皮拉尼規真空計或電容(rong)式薄膜真空計等(deng)解決方(fang)案(an)。一支TERPS傳感器(qi)即可覆蓋10Pa至(zhi)大(da)氣壓段的(de)(de)測量(liang)和監測，這(zhe)將顯著降低(di)用(yong)戶的(de)(de)使(shi)用(yong)成本。

低遲滯與高線性度

單晶硅諧振梁在(zai)0至(zhi)100kPa區間(jian)內的遲滯(zhi)完全可以忽(hu)略，相較于金(jin)屬(shu)箔應變或電容式膜片(pian)在(zai)極(ji)低壓區間(jian)更穩定可靠(kao)。與高精度分(fen)段或樣條補償結合，可將非(fei)線性誤差(cha)控制在(zai)極(ji)小范圍。

良好的重復(fu)性(xing)與年漂移量(liang)

在真空(kong)(kong)工藝中，測量(liang)(liang)(liang)精度要(yao)求不(bu)僅是(shi)某一(yi)時刻的(de)(de)絕對數值(zhi)，還包(bao)括長期重復測量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)一(yi)致性。TERPS 以硅(gui)諧振式原理為核(he)心(xin)，零點漂(piao)移通常小于 0.01%FS/年，在低量(liang)(liang)(liang)程時可通過周期性歸零或抽空(kong)(kong)再(zai)次校正的(de)(de)方(fang)法讓漂(piao)移進一(yi)步減(jian)小。如下(xia)圖所示，TERPS的(de)(de)4年漂(piao)移量(liang)(liang)(liang)小于20ppm。

數(shu)字或(huo)頻率輸出，易于集成(cheng)

相較于多數真空(kong)規(gui)采用模擬電(dian)壓或(huo)熱導測量，TERPS 可選擇頻率或(huo)數字(zi)信號輸出，易(yi)于工業現場總線或(huo)自動化集成，無需(xu)繁瑣的(de)(de)放大/AD 轉(zhuan)換(huan)電(dian)路，也(ye)避(bi)免(mian)對真空(kong)工藝(yi)內高(gao)頻電(dian)磁場的(de)(de)敏感。

03、半導體行業真空測量應用

刻(ke)(ke)(ke)蝕(shi)(shi)：在刻(ke)(ke)(ke)蝕(shi)(shi)機內需(xu)完成使用等離子(zi)體(ti)(ti)或化學氣體(ti)(ti)對晶圓表(biao)面的定向去除。工作壓力(li)(li)影響(xiang)刻(ke)(ke)(ke)蝕(shi)(shi)選擇性(xing)、刻(ke)(ke)(ke)蝕(shi)(shi)速率與均(jun)勻性(xing)，且通(tong)常在1Pa～數百Pa之間。若壓力(li)(li)過(guo)高，則可能導致(zhi)蝕(shi)(shi)刻(ke)(ke)(ke)副產物累積、刻(ke)(ke)(ke)蝕(shi)(shi)速度不穩(wen)定；壓力(li)(li)過(guo)低(di)則導致(zhi)放電不穩(wen)定、蝕(shi)(shi)刻(ke)(ke)(ke)速率變慢。該應用中TERPS可對腔體(ti)(ti)內的氣壓進(jin)行精細控制(zhi)并實時反饋。

化(hua)學/物(wu)理氣相沉積(ji)：化(hua)學氣相沉積(ji)(CVD)或物(wu)理氣相沉積(ji)(PVD)中，工作壓力保(bao)證氣體反(fan)(fan)應(ying)效率與膜層生長質量，且通(tong)常在10Pa～數百(bai)Pa之(zhi)間(jian)。使用 TERPS 實(shi)時監測并(bing)保(bao)持穩定氣壓，可以減少(shao)薄膜厚度不均(jun)、氣相沉積(ji)不充分(fen)或反(fan)(fan)應(ying)過(guo)度等問題。

離子(zi)注入：注入機中，離子(zi)源(yuan)腔和(he)加(jia)速區通常維(wei)持(chi)在不(bu)同真空水(shui)平，若壓力過高，會產生離子(zi)束散射；若過低(di)，離子(zi)源(yuan)則難以維(wei)持(chi)足夠的(de)離子(zi)流。

擴散/退火爐(lu)：在高溫下進行擴散或退火處理時(shi)，常抽空爐(lu)管(guan)(guan)至數百Pa乃至更低，并(bing)通入氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)等特(te)種氣(qi)(qi)(qi)體保持低氧濃度。對(dui)爐(lu)管(guan)(guan)內壓(ya)力穩定度要(yao)求較高，壓(ya)差(cha)波動可造成擴散深度不均或成膜缺陷。

封(feng)裝測試：一些后道封(feng)裝也需(xu)要真空環境，比如真空共晶焊接、真空保(bao)護封(feng)裝等。這(zhe)些步驟中(zhong)的(de)壓力監測同樣需(xu)要穩定(ding)且高分辨(bian)率。

腔體(ti)(ti)壓(ya)力閉(bi)環控制(zhi)：半導體(ti)(ti)機臺(tai)普(pu)遍采用PID控制(zhi)調節(jie)(jie)真空泵(beng)速(su)(su)度(du)(du)或進(jin)氣閥(fa)門開度(du)(du)。由于(yu) TERPS 輸(shu)出是數字頻率(lv)，具有低噪聲、高動態響應等特點(dian)，能使控制(zhi)器(qi)更(geng)快、更(geng)準確(que)地進(jin)行調節(jie)(jie)。在(zai)等離子刻(ke)蝕(shi)中，這(zhe)一點(dian)尤其關(guan)鍵——刻(ke)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)與腔體(ti)(ti)壓(ya)強成正相(xiang)關(guan)或逆相(xiang)關(guan)，需(xu)要快速(su)(su)且準確(que)的反饋信號(hao)來調節(jie)(jie)閥(fa)門與射(she)頻功率(lv)。

晶圓級工藝(yi)質量(liang)(liang)監控：在蝕(shi)刻機內(nei)，通(tong)過記錄 TERPS 的(de)(de)(de)實(shi)時壓力(li)曲線，可對工藝(yi)穩定(ding)性進行在線診(zhen)斷(duan)，偵測腔(qiang)室(shi)內(nei)部的(de)(de)(de)微漏(lou)(lou)、抽氣(qi)(qi)系統故障等。例如(ru)如(ru)果(guo)某段(duan)制程要求 50?Pa 而(er)(er)測量(liang)(liang)值出(chu)現(xian)無法(fa)穩定(ding)的(de)(de)(de)隨機波動，說(shuo)明真空泵或氣(qi)(qi)體流量(liang)(liang)存在異常。若長期偏差(cha)過大(da)，也可提示進行清(qing)洗或檢漏(lou)(lou)操(cao)作(zuo)，從(cong)而(er)(er)降低停機風險(xian)。

多模塊/跨工(gong)(gong)藝(yi)段(duan)通(tong)用(yong)化(hua)：諸多半導體FAB廠或先進(jin)封裝線配有(you)多臺(tai)不(bu)同類型設(she)備，如(ru)蝕刻機、CVD、PVD、清洗機等。使用(yong)同一(yi)種 TERPS 核(he)心模塊可(ke)滿足范圍1Pa～100kPa的需求。對廠商而言，既可(ke)降低備件庫存，也簡化(hua)工(gong)(gong)程(cheng)師在使用(yong)與維(wei)護過程(cheng)中的學習成本。對于高端設(she)備制造商（OEM），將 TERPS 集成到各類機臺(tai)中成為統一(yi)的壓力測量標準(zhun)，可(ke)提升自有(you)機臺(tai)的一(yi)致性和競爭力。

真(zhen)空故障預判(pan)與“零(ling)(ling)點”快(kuai)速(su)校驗：半導體(ti)(ti)工廠中的腔體(ti)(ti)維護頻(pin)率較高，如干(gan)式清洗、濕式清洗后可順便讓腔體(ti)(ti)抽(chou)至極限真(zhen)空，利用 TERPS 的自動歸零(ling)(ling)功能糾正長期漂移。如果在抽(chou)空時發現傳感(gan)器(qi)(qi)零(ling)(ling)點與前一次差別甚大，則(ze)提示機(ji)臺(tai)可能存在漏氣(qi)或(huo)傳感(gan)器(qi)(qi)異常。這種預判(pan)式監(jian)控可在生產(chan)損失前及時發現問題(ti)。