EZ-Japan BLOG since 2017 真・MFC千夜一夜物語

EZ-Japanブログは、真・MFC千夜一夜物語という流体制御機器=マスフローコントローラ(MFC)の解説記事をメインに、闘病復帰体験、猫達との生活が主なコンテンツです

年末年始休暇のご案内

EZ-Japanは、2023年12月29日(金)午後より1月8日(月)まで、年末年始休暇とさせていただきます。
それに伴い次回のEZ-Japan BLOG更新は、年明け1/9日(火)の更新からとなります。

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本年も大変お世話になりました。
気が付けば2014年に創業したEZ-Japanも10年です。
今年はWeb-MTG(ウェブ・ミーティング)だけでなく直接お客様にお目にかかる機会も増え、
MFC業界自体は昨年の反動と半導体投資の手控えで落ち込みもあったようですが、
お陰様で過去最高であった昨年度に迫る業績で締められそうです。
また、MFC千夜一夜物語のハングル版を始める事が出来たのも大きな試みでした。
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日本だけでなく、韓国のお客様にもMFCのお話をお届けできるようになったのは大変喜ばしいと思っております。

これも皆様方のご支援や家族の支えのお陰です。
ありがとうございました。

2024年もEZ-Japanと黒田 誠(Deco)を宜しくお願い申し上げます!

EZ-Japan 代表 黒田 誠(Deco)
  

真・MFC千夜一夜物語 第420話 MFCの応答性能 その2

巻線型熱式流量センサーを搭載したマスフローメーター(MFM)の応答がマスフローコントローラー(MFC)のそれよりも決して早くはない理由のお話です。
まずはおさらいで、熱移動を流量検出原理とする熱式流量計もセンサーが関節接触型の巻線型か?直接接触型のMEMS型か?で感度が異なるお話をしました。
 
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上図にありあますように、熱の移動でセンサーの抵抗値のバランスが傾いた差分をブリッジ回路で取り出すのが、熱式流量計の基本的な構成です。
その差分で得られる信号は相当微弱なものですので、それを後段で増幅したり、直線性を補正したりすることで0-5VDCといってリニアな流量信号へ加工している訳です。

微弱な信号であるが故に、それでも相対的に感度が良いというのはセンサーにとっては良いことづくめなのです。
まず利得が大きいので、SN比がより良い信号を得られます。
SN比は音響関係でよく使われる言葉ですが、シグナルノイズ比(Signal-to-Noise Ratio)の事です。
有効な信号成分(シグナル)と雑音(ノイズ)成分との量の比率のことですね。
シグナル中に含まれるノイズ量の比率を表し、この値が大きいほど信号の品質や機材の性能がよいことになります。

では、MFCの流量信号でノイズとは何でしょうか?
実は皆さんよくご存じのゼロドリフトのことです。
SN比がよい信号は、ゼロドリフトが相対的に少ない事になります。
巻線型センサーから取り出される信号はかなり微弱なので、その分後段での増幅を大きくしないといけません。
困ったことに、そうすることで自ずとノイズも増幅されてしまうのです。
つまりゼロドリフトの量も大きくなってしまうのですね。
ゼロの長期安定性の悪化はMFMやMFCの精度性能の維持に大きな悪影響を与えてしまうのです。

MEMS型の最も美味しいのは、直接流体に触れている事で、応答性が格段に速い事です。
これは巻線型では追いつけない領域です。
前回お話ししたお湯を素手で触るのと厚手のゴム手袋を着けて触るという例え話を思い出して頂ければ、納得いただけると思います。
この応答性の速さを評価して、深堀りRIE(Reactive Ion Etching)=ボッシュ工法の微小流量酸素ラインの制御にMEMS型を使用している装置もあるくらいです。(残念ながら最先端シリコン半導体用のエッチャーではありませんが・・・)
また、エアリークテスターのような微小な漏れ量を素早く完治したい用途は、以前は応答反応が速い差圧式が人気でしたが、最近ではMEMS型の熱式流量センサーを搭載したMFMが見直されたりしています。

こんな優れたMEMS型なのですが、前述のシリコン半導体製造ラインではあまり好かれていない状況で、これには理由があります。
直接流体と接触して測定するというMEMS型の特長が仇になる形なのです。

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan


真・MFC千夜一夜物語 第419話 MFCの応答性能 その1

章を改めて巻線型熱式流量センサーを搭載したマスフローメーター(MFM)の応答がマスフローコントローラー(MFC)のそれよりも決して速くはならない理由のお話です。

熱の移動を流量検出原理とする熱式流量計とはどういったものだったか?おさらいしましょう。
巻線型であろうとMEMS型であろうと、熱式流量計の流量式は以下になっていましたね?

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簡単に言えば、流れ込んできた流体が奪う熱量は、その流量と比例関係にあるといものでした。その点では巻線型もMEMSも差はありません。
というか、そもそも巻線型熱式流量計をMEMS技術で置き換えたのがMEMS型と言えるので、これは当たり前のことです。

ところがこの両者に決定的な構造の差があります。
図にありますように巻線型がセンサーチューブの外周に細径のニクロム線を巻く事で、ヒーター及び測温抵抗体として使用しているのに対して、MEMSは接ガス面にシリコンのダイヤフラムを形成して、そこにヒーターと測温抵抗体を形成しています。
つまり、測定対象の流体に対して巻線型は非接触なのに対して、MEMS型は接触しているのです。
これはセンサーの感度にとって大きな差となります。
よく講習会では、「お湯の熱さを計る際に素手の場合と、厚手のゴム手袋をした場合の違い」という説明をして納得いただいています。
この例えでわかるように、たとえ0.35mm径のSUSチューブであったとしても、流体が非接触な状態で熱の移動を測るという事は、感度的には非常に不利になります。
このようにまず同じ熱式でも、非接触タイプの巻線型と接触タイプのMEMS型ではセンサーの感度に対しては大きな差が生じるのでした。

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan



2023年 年の瀬を迎えて・・・

Decoのマスフロー徒然日記です。
2023年も残り1か月を切りました。
皆さんあわただしく、お仕事や学業に励んでおられるのではないでしょうか?
年の瀬に申し訳ないのですが、徒然日記というか、少しDecoの愚痴に付き合って頂けますでしょうか?



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実はDecoにとっての2023年は、知人との永久のお別れが続いた年でした。
Decoも年を取ってきたから当たり前なのですが、今年の特徴はDecoより若い方、または少し年上でもまだまだこれから元気に活躍されそうな方々が、次々と身罷ってしまわれた事です。

ガン、心臓疾患、お別れは突然やってきました。
少し前に普通に仕事の話をしていた人が、「来年は夫婦で遊びに行きますね!」と話していた方が、ある日突然この世からいなくなってしまわれました。

かくいうDecoも今までに二度、一過性脳虚血からの脳梗塞、心不全からの多臓器不全で命を落としかけていますが、ご承知のように不死鳥のように復活できました。
でも、それはやはり運によるものが大きかったのです。
病状の進行がもっと早かったら、よいタイミングで最適な医療対応を提供してもらえなかったら、どうなっていたかはわかりません。

なので、皆さん、身体は大事になさってください。
このブログを読んで頂いている皆さんは、研究心に富み、業務改善に熱心な方々だとDecoは推測しています。
でも、あまり根をつめすぎないで、自分の身体、家族の健康を振り返ってみてくださいね。
仕事は大事ですし、この先の世の中、お金を自分で稼いでおかないと不安だとは思います。
でも、命はもっと大事です。
貴方と貴方の大事な人、貴方を大事に思ってくれている人たちの為にも、貴方の身体に適度なお休みと適切な栄養、そして運動を与えてあげてくださいね。
Decoからのお願いです。
今回はMFCとは関係のないお話でしたが、それではまた!千夜一夜物語でお会いしましょう!

【Decoのマスフロー徒然日記】 by Deco EZ-Japan

なぜ半導体製造装置では多くのMFCが使われているの?

MFC千夜一夜物語のブログの中休み、閑話休題”Decoのマスフロー徒然日記”です。

さて、半導体製造装置向けMFCに関するご質問を最近よく頂きます。
TSMCの熊本進出やRapidusの千歳への投資等、半導体に関する話題が花盛りだからなのかもしれませんね。

でも、このMFC業界や半導体業界は、それ以外の業界の方々にとっては、わかりにくいのかもしれません・・・
Decoのように、ずっとお世話になていると、当たり前でしょ?と思っている事を質問されたりするので新鮮です。

「なぜ半導体製造装置では多くのMFCが使われているの?」という御質問がありました。
この答えはシンプルで、「半導体製造装置の一部では、MFCで流量制御するガスラインが多いから」なのです。
相変わらず身もふたもない回答をしてしまうDecoなのですが、いや、これこそが真実なのです。

半導体製造装置といっても、工程ごとに色んな装置が存在しています。
そして、その全てがMFCを使う訳ではありません。
エッチャー、CVD、拡散、スパッタといったところでしょう。
その中でもエッチャーは色んなガス種を使います。

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注意)上図に記載されたガス種は、あくまでその工程で使われているガスを入れただけです。
特定の装置やプロセスを表したわけではないのでご注意ください。


例えばスパッタとエッチャーでこれくらいガスラインの量が異なったりします。
更に80年代以降、装置の枚葉化(マルチチャンバー化)が進んだので、1装置に複数のチャンバー、例えばエッチャーなら4~6チャンバー搭載されますので、このライン数×チャンバー数のMFCが使われる訳です。
1台装置が売れると、MFCがこの数だけ売れる訳なのです。
美味しい・・・もとい!ありがたいですね。

これはどの分野の装置よりも圧倒的に多いというのが、今まで色々な業界とお仕事をしてきたDecoの感想です。
その辺りのマーケットを含めたお話は、来年くらいには千夜一夜物語で書かせて頂こうかと思っています。お楽しみに!

【Decoのマスフロー徒然日記】 by Deco EZ-Japan
EZ-Japan(イージージャパン)Deco こと 黒田です。 2014年6月開業です。流体制御機器マスフローコントローラーを中心に”流体制御関連の万(よろず)屋”として情報発信しています。 日本工業出版「計測技術」誌で”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。
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