EZ-Japan BLOG since 2017　真・MFC千夜一夜物語 : SEMI

2022年01月25日08:00

MFCがJISに記載されていない理由を考えてみた

カテゴリ: MFC豆知識; Decoのマスフロ徒然日記

マスフローメーター（MFM)やマスフローコントローラー(MFC：MFM&MFCを総称してマスフロー)は流量計の中でも質量流量計に分類されます。

上の図で黄色く塗っているのが体積流量計、青が質量流量計です。
質量流量計と体積流量計の差は？
もうご存知ですね。

・質量流量とは流体が単位時間当たりに、ある地点を通過する流体の量を”質量”で表したもの

・体積流量とは流体が単位時間当たりに、ある地点を通過する流体の量を“体積”で表したもの

では、その大元に当たる流量計とは何でしょうか？

流量計とは流量を計るものです。

そして流量とは、読んで字のごとく「流れの量」のことです。

気体・液体等の流体が単位時間当たりに、ある地点を通過する量のことです。

単純な流量を知る方法が発見されたのは、古代ローマ時代であり、今日までその基本は変わっていません。
なぜ、人類は流量を計ろうとしたか？と言いますと、それは２つの理由があります。
1つはそもそもローマ時代からの要求で、使った流量に応じた料金を徴収する、つまり料金を正確に算出する根拠とする為です。
そして２つ目は近年、工業用途でガスや液体が使われるようになってからの要求で、安定した歩留まりで生産する、つまり製造プロセスの再現性向上の為です。

JISの定義にある流量計は公の用途である1つ目に用いられるものが多いのが特長です。
水、油、石油等の国家の流量基準にトレーサブルな流量計で測ることが法で定められた流量計だからですね？

ところがマスフローはこの２つの内の後者、特定産業での製造プロセスの再現性向上の為に用いられています。

マスフローがJISではなく、MFCを大量に使用する半導体業界の基準であるSEMI Standardを拠り所にするのは、ある意味自然な成り行きなのでした。

MFC豆知識　EZ-Japan　Deco

タグ：: 流量計; MFC; MFM; マスフローメーター; マスフローコントローラー; マスフロー; 質量流量; 体積流量; JIS; SEMI

2020年06月09日08:00

マスフローの進化とグレード

カテゴリ: MFC豆知識

このブログでは、マスフローメーター（MFM）とマスフローコントローラ（MFC)を総称してマスフローと呼称しています。
この定義は基本的に質量流量計である熱式流量センサーを搭載したモデルの事を指します。
それ以外の方式の場合、コリオリ式マスフロー、圧力式マスフロー(圧力式流量計は体積流量計なので、おかしな表現ですが・・・）という呼称で差別化しています。

さて、マスフローのメイン市場は半導体製造装置だというお話は何度かしてきていると思います。
最盛期はMFCの80%が半導体製造装置向け（SEMI向けと呼称）だったこともあるくらいです。

上図は、SEMI向けMFCの世代分類です。
と、言っても公式な設定は無い(筈です）ので、Decoが便宜上作った分類です。
SEMI向けのMFCの進化は凄まじいのがあり、第6世代まで様々な技術開発競争が行われてきています。
これは質量流量制御器としてのMFCの基本性能に関わるものもあれば、MFCが組み込まれる装置側からの要求フォーマットに適応したものもあります。
高速応答、デジタル制御、MGMRは前者、IGS、フィールドバス、PIは後者になります。

こういったSEMI向けで開発された各種技術は、SEMIの裾野分野(液晶、太陽光、蒸着）から、そこまでクリーンでなくても良い一般産業用途向けマスフローにも影響を呼ぼしていきます。

上の図の中段、グリーンの枠がそうですね。
その下の紫の枠が流量計全般の用途である各種一般産業用途　FA用であり、熱式MEMSセンサーを搭載した比較的安価なMFM等が好まれるカテゴリーなのと一線を引いた存在なのです。

【MFC豆知識】 by Deco　EZ-Japan

タグ：: MFC; MFM; マスフロー; マスフローコントローラー; マスフローメーター; グレード; SEMI; 半導体製装置; 一般産業; FA

2020年05月12日08:00

真・ＭＦＣ千夜一夜物語　第312話　MFCのボディは何でできているの？その4

カテゴリ: 真・ＭＦＣ千夜一夜物語(第2期)

【お知らせ】

今まで本ブログは、"EZ-Japan BLOG since 2017”と　"真・ＭＦＣ千夜一夜物語”@niftyココログ版の2つで同時連載進行を行って参りましたが、既に告知の通り2019/5/11をもって@niftyココログ版の方を終了させていただきました。こちらのブログ"EZ-Japan BLOG since 2017"版での連載は、変わらず続けて参りますので、どうか千夜一夜＝1001話にたどり着く迄、宜しくお願い申し上げます。【本告知は今回で終了します】

SUS316L、SUS316L VIMVAR材、ハステロイC22とマスフローコントローラー（MFC）＆マスフローメーター(MFM)のボディ接ガス部を構成する材質を説明してきました。
マスフロー(MFCやMFMの総称)のメイン市場は半導体製造装置産業なので、そこでの要求に合わせる形で使用される材料も刻々と変化してきました。
それに対応するのは、マスフローメーカー側の努力だけではなく、金属材料手配、切削加工、内面研磨、外面ラップ加工までをワンストップでお願いできる業界を熟知した加工業者さんの協力があってこそでした。（写真参考）

半導体用MFC他加工部品　出典：(株)坂本製作所
(株)坂本製作所さんのHPへは　こちら　から

半導体プロセス対応接ガス材質の選定に関してより詳しい知識を必要とされる方は、SEMI Standard　F105-1107　”ガス供給システムにおける金属材料の適合性ガイド”　を一読されることをお奨めします。

さて、今週からは接ガス材質の表面処理に関する用語を解説していきましょう。

・パーティクル

ウルトラクリーンテクノロジー（UCT)で排除されるべき対象＝パーティクル（particle：一般に小片、粒子を意味するのですが、要は微細なゴミ）です。

パーティクルには、付着残留パーティクル(元々配管の中に存在していたパーティクル)と、機器を使用中に発生してくるパーティクル(バルブなどの慴動部での磨耗や腐食により生成する)に分かれます。

UCT以前は、付着残留パーティクルを除去する為にガスパージやハンマリング（配管をハンマーでコンコンと叩く）、洗浄といった手段が取られてきました。

しかし、例えばBA配管(表面粗さRy3μm)をモデルにしてみても、廃除すべきパーティクルサイズが0.1μmであるのに対して、配管の表面には3μmの凹凸があるのでは、窒素ガスでパージしても0.1μmサイズのパーティクルの完全パージは不可能です。

その証拠に、パージや洗浄、ハンマリングを行いパーティクルが検出されなくなった直管をベンダーで曲げると数百数千のパーティクルが出てきたそうです。

これらのパーティクルは溝の中に付着残留していたものが飛び出してきたと思いがちですが、表面付近に存在しているアルミナ等の非金属介在物が、曲げ作業により割れてパーティクルとなるものもあるようです。

（そのため非金属介在物の少ないVIMVAR材はパーティクル対策に有効なのですね。）

電解研磨処理を施した配管では曲げ加工を行なっても、0.1μm以上のパーティクルは数個以下になるそうです。

MFCのパーティクルテストに関しては、参考資料としてSEMI E66 ”マスフローコントローラのパーティクル発生測定のテスト方法” を読んでみて下さい。

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

タグ：: MFC; MFM; マスフロー; マスフローコントローラー; マスフローメーター; パーティクル; SEMI; E66; F105-1107; ウルトラクリーンテクノロジー

2019年08月27日08:00

真・ＭＦＣ千夜一夜物語　第293話　流量とは？流量計とは？　その2

カテゴリ: 真・ＭＦＣ千夜一夜物語(第2期)

【お知らせ】

もう一つのMFC千夜一夜物語が掲載されている日本工業出版さんの「計測技術」誌　2019年9月号（8/25発売)は、7月号から引き続き、マスフローコントローラー(MFC)、マスフローメーター(MFM)が属する質量流量計以外の各種流量計(体積流量計)を取り上げて解説を行っています。

流量計とは？

流量を測定する目的で使用されるのが「流量計」ですが、そもそも流量自体は物理標準ではないので、流れを支配する一つ、または複数のパラメータを計って、そこから流量値へ変換するものが「流量計」だと言えます。

目的に応じた流体に適応でき、適切な流量域をカバーできる流量計を選択することが、正しい流量計測&測定の第一歩となります。

JISを紐解くと多種多様な流量計の定義があります。(下図)

190826_01

面積式流量計（Variable area flowmeters）、
パーシャルフリューム式流量計（Parshall flume type flowmeters）、
電磁式流量計（Electromagnetic flowmeters）、
渦式流量計（Vortex flowmeters）

・・・等々多くの流量計があるのですが、ここであれ？っと思うのは、熱式流量センサーを搭載したMFC、MFM　いわゆるマスフローと普段我々が呼称している流量計の記述がないことです。
この話を講習会などでお話しすると、皆さん不思議な顔をされます。