熱式マスフローコントローラー（MFC）のユーザーから、「MFCも流量出力は変化が無いのに、どう考えても流量がずれているように思えるのですが・・・」という問い合わせを頂く事があります。
一つの原因はゼロシフト、もう一つの問題は分流比の変化から生じます。
塩素が水分と反応して生じた腐食により異物が生成され、流量センサーに詰まりかけると、MFCの内部で分流比の変動が生じてしまいます。
塩素の設定流量よりも流量が大量に流れてしまうというのは、プロセス上は大変な事態です。
MFCの設定信号（S.V.）と流量信号（P.V.）は一致しているので、その不一致をモニターしている装置側のインターロックにもかからず、そのまま不良を生産し続けてしまうので、停めようがありません。
「いやいや、今の半導体製造装置はウルトラクリーンな配管構成が徹底されているので大丈夫だろう！」という意見もあるかと思いますが、マスフローの構成部品の中にはそうでもない箇所があります。
それはこのセンサー管の内面なのです。
内径0.35～0.5mm程度のSUS316Lチューブ内面という狭い流路を平滑に仕上げるのは難しいものです。
センサー管の内面研磨、表面処理に関しては、各メーカーも実施していますし、筆者も現役時代色々と検討しましたが、なかなか上手くいかないものです。
内面研磨処理は注射針の要領で中空糸研磨という方法があり有効ですが、電解研磨や表面処理を行った場合、それらが確実に施されているかを検証する方法が無いのです。
しかもセンサーチューブは、本来ステンレスの直管で、それらの表面処理をしてから、U字に曲げるのですから、曲げ部の内面はどうなるかという問題もあります。
更にセンサー部の通電時は常に80～100℃の熱が加えられています。
塩素ガスが残留した水分と反応するのには、温度が高い方が良いという困った条件までそろってしまいます。（逆に100℃で水分を枯らすことができるという知見もありますが・・・）
この為、塩素ラインではまめにMFCを交換するルールで運用しているユーザーが多いのです。今のところ装置のチャンバーを利用したビルドアップ法等で、相対的な流量変化を検知してMFCを管理していくしか方法が無いかもしれません。
熱式MFCで生じる「流量異常」というトラブルに関して解説を行いました。
「MFCの流量出力には変化が無いのに、どう考えても流量がずれている。」という現象は実はMFCにとって一番見つけにくい異常事態です。
ゼロシフトは日常の管理でまだ発見可能だが、分流比が変化する事に関してはお手上げです。
その為、発見が遅れる傾向にあり、見つけた時には大きな損害が生じていた事もありました。
2000年以降はMFCの流量検定機能というものを重視するユーザーも現れました。
プロセス中のガスを流している状態でMFC自身が流量異常を診断するイン・サイチュ・フロー・ヴァリフィケーション(In-Situ Flowmeter Verification)という思想です。
実流量値を測定するのではなく、MFCの制御流量の相対的な変化を比較する事で、MFC内部で密かに進行している見えない変化を検証する仕組みが多いですね。
だが、腐食性ガスによる腐食で異物が発生するような環境で、その検定機構が正常に作動しているのか？という問題もあり完全な予防策とは言えません。
巻線型分流構造のMFCを用いるユーザーは、こういった分流構造故の特性をよく理解して運用して欲しいとDecoは考えてます。
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