~質量流量計の基礎”が再開しましたので、お知らせします。Controller)にも、人間と同じく定期的な健康診断(=流量検定)が必要である。今回はその手法を解説する。Deco自身も思い知った定期的な健康診断(=流量検定)の重要さに関してです。お求めください!次回以降は、EtherCAT、EtherCAT-P等への産業用ネットワーク対応、10mmMFC、圧力式MFC等の皆さんが興味を持たれていそうな最新の半導体製造装置向けMFCをどんどん取り上げていく予定です。夏季休暇のお知らせカテゴリEZ-Japan(イージージャパン)ezj_deco02Comment(0)お世話になります。EZ-Japanは8/14(土)から22(日)まで夏季休暇を頂きます。遅めの夏季休暇になりますが、実は新型コロナウイルス感染症ワクチン接種の2回目をこのお休み期間中に受ける予定でして、副反応への備えもあって、夏季休暇を少し後ろへずらさせて頂きました。更新も8/17(火)はお休みを頂きまして、8/24からの再開を予定しております。暑さによる熱中症と新型コロナ感染症デルタ株の脅威が続く中、どうぞ皆様、水分補給と感染症予防対策をとって、安全第一でこの夏を乗り切ってくださいね。2018年2月号(1/25発売)掲載「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」連載第42回は、熱式流量センサーを用いる際のキーワードとなる“コンバージョンファクター(CF)”に関する解説記事です。マスフローコントローラ(MFC)&マスフローメーター(MFM)の最大のトラブルは、センサーチューブとバイパス(層流素子)の分流比が何らかの原因で初期値より変化することなのですが、特に注意すべきアプリケーションとして、コンプレッサーやブロアで大気を吸引して押し込む場合、または吸引ポンプで大気を捕集する場合、いずれも大気という我々が生活している空間に存在する空気(ボンベで販売されている“乾燥空気“とは異なります。)をマスフローへ導入する場合のご説明を前回は致しました。今回はマスフローの内部で反応して異物を生成するガスの場合です。これらの反応性の高いガスは、半導体製造装置でプロセスガスとして多く用いられるものが多いです。代表例では塩素(Cl2)が挙げられます。塩素はドライガスの状態では、マスフローの接ガス材質であるSUS316に対して腐食性を持ちませんが、水分と一緒になると塩酸(HCl)となり、激しく腐食を起こします。ドライエッチャーで塩素を使いアルミ配線をエッチングする工程で使用されるMFCではこの問題が、長く問題となってきました。水分といっても、塩素ガスラインへ水を入れたりする配管は誰も組みません。問題になったのは、配管に残留する微量な水分です。研磨された平滑な金属面ならば、良いのですが、少しでも凹凸があると、そのへこんだ個所に入り込んだ水分は、真空引きやベーキングを行っても飛んでいってくれない事があります。そこに塩素ガスを導入し、しばらく使い続けるとそのくぼみの部分から腐食が始まってしまうのです。その腐食により今回問題になっている異物による分流比の変動が実際生じていました。設定している塩素の流量よりも、いつの間にかかなり多めの流量が流れてしまって、プロセス上は大変な事態が生じているのに、MFCの流量値=設定値のままで変動していなかったので、装置側のインターロックもかからず、そのまま不良を生産し続けてしまう問題が生じたのです。「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でしょう!」というご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。狭い流路で平滑に仕上げるのが難しそうな場所・・・そう、ここです。今回ご説明している分流構造のマスフローのセンサーと層流素子(バイパス)ですね。内径1mm以下のキャピラリが集まる場所です。バイパスは一部構造を狭い流路のキャピラリ方式でなくしたものもあります。センサーチューブはどのメーカーも大きくは変わりません。センサーチューブの内径は、細いメーカーで内径0.35mm、太くても0.8mm程度とDecoは記憶しています。関しては、decoも現役時代色々とやりましたが、なかなか上手くいきません。センサーチューブ内面研磨処理仕様は、まだメディカルで使用する注射針の要領で中空糸研磨という方法があります。分析装置メーカーのお客様から教えを請い、そちらの外注先を紹介いただき、センサーチューブの研磨試作をお願いしたりと、色々工夫をしました。電解研磨はお手上げです。正確に言えば電解研磨や表面処理をすることはできますが、確実にそれらが行えているかを検証する方法が無いのです。センサーチューブは、本来ステンレスの直管で、それらの処理をしてから、逆U字に曲げます。なると、曲げ部の内面の状況は・・・・ですよね。センサー部は熱式流量センサーの要であり、通電時は常に80~100°C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ので、温度環境的にも腐食が発生しやすい箇所なので本当に参りました。その3カテゴリ真・MFC千夜一夜物語(第2期)ezj_deco02Comment(0)明けましておめでとうございます。本年もEZ-Japanと本ブログを宜しくお願いいたします。2018年1月号(12/25発売)掲載「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」連載第41回は、“熱式流量センサー”に関しての解説記事です。マスフローコントローラ(MFC)&マスフローメーター(MFM)のセンサーとしては最もメジャーな熱式ですが、果たしてどういったものなのかを掘り下げた記事になっていますので、ご一読ください。マスフロー(MFC&MFMの総称)最大のトラブルは、センサーチューブとバイパス(層流素子)の分流比が何らかの原因で初期値より変化すること・・・というお話をしています。これがセンサーチューブが完全に詰まった場合なら、前回お話ししたように流量出力は0になるので、まだわかりやすい“目に見えるトラブル“であり、対処方法もあります。怖いのは、中途半端に詰まる事・・・“目に見えないトラブル”の発生なのです。マスフローの中の分流構造では流入した流体はその大部分がバイパスを、そして5~10SCCMレベルの微小な流量がセンサーチューブを通っています。従ってセンサーチューブは内径0.35~0.8mm程度の細い管であり、比較的異物で閉塞しやすい構造です。分流構造を採るバイパス部も決して広々とした流路ではなく、あるものはセンサーチューブと同じような細径のキャピラリの集合体であったり、あるものエッチングロールであったり、またあるものは焼結金属を用いていたりします。その為、異物の詰まる可能性は、センサーチューブとどっこいどっこいなのです。下の図にあるように、正常状態でマスフローメーカーで流量調整されて出荷された製品が、なんらかの異物が混入した場合、センサーチューブに詰まる場合とバイパスに詰まる場合があります。この場合、完全に閉塞していなければ、MFCはPV=SVとなるように制御を続けますので、MFCからのPV値を読んでいるだけでは、分流比率が変化したことはわかりません。センサーでは1の流れをマスフローとしては100と置き換えて流量出力されているにもかかわらず、実際は96だったという事が起きてしまうのです。これは繰り返し性の高い流量制御を行うのが売りのMFCにとっては致命的です。どのような使用方法でマスフローに異物が入るのか?次回は事例を挙げて解説しましょう。その2カテゴリ真・MFC千夜一夜物語(第2期)ezj_deco02Comment(0)今週は2回更新です。所謂年末進行というか、セミコン進行というやつです。2017年12号(11/25発売)掲載「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」連載第40回は、“液体流量センサー”に関しての解説記事です。<出展:ブロンコスト・ジャパン(株)>特集が“半導体プロセスにおける最近の液体極微小計測”となっており、Decoはそちらでもブロンコストのエヴァンジェリストとして、コリオリ式マスフローコントローラ(MFC)&マスフローメーター(MFM)と超音波式フローメーター、そして熱式MFMの記事も書いていますので、初の特殊記事連動した企画となっています。1冊で3度美味しい?状態なのです。マスフロー(MFC&MFMの総称)最大のトラブルは、センサーチューブとバイパス(層流素子)の分流比が何らかの原因で初期値より変化することにより発生することである、というお話です。マスフローは一見問題ないように見えるのに、いつの間にか設定流量と制御流量がずれてしまっているというのは、恐ろしい現象ですね。これは巻線型流量センサーを採用しているマスフローの大半が、流体全てを測定するのではなく、分流したある一部の流量を測定する分流構造をとっているから起きる現象で、全量測定タイプでは起きない現象なのです。(当然全量測定方式でも、異物付着の影響がゼロというわけではないので、念のため・・・)例えばセンサーに異物が詰まった場合、これがセンサーチューブを閉塞させるようなものでしたら、マスフローの出力を見ていれば異常がわかります。完全にセンサーに流量が流れていなければ、当然センサーの出力は0に近い値になります。ところが分流構造故にバイパス側には流れているわけで、「流量表示は0なのに、実は大量にガスが流れていた!」という問題が生じます。MFMの場合は、「センサーがダメになってしまって測定できなくなった・・・」で済みますが、MFCでは大変なことになります。このブログで何回もご説明してきましたが、センサーの流量信号(PV値)が0、設定信号(SV値)がなにがしかの値を入力されている場合、PV<SVとなる訳ですから、MFCの制御系は比較→判断→制御の流れに沿って、バルブ電圧信号(MV値)を更に流量が流れる方向に制御してしまいます。センサーは詰まっていて、実際はどれだけ流量制御バルブを開いても、流量は流れないので、流量制御バルブは全開状態を保持することになってしまうのですね?故にそのバルブのKv値(Cv値)から割り出される最大流量がひたすら流れ続けるという事態になるのです。怖いですね!でもこのトラブルは、まだ目に見えます。PVとSVが不一致な状態はそれぞれの信号をモニターすればわかりますから、それをプロセスのタイミングに応じて上位制御系で判断してインターロックをかけるように保険を掛けることができるからです。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。”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。