中古 アネルバ ANELVA フローコントローラー

フローコントローラーは、配管を流れるガスの流量を設定値に保つ自動制御機器です。真空装置では、プロセスガスをチャンバーへ決まった量だけ送り込む役割を担います。真空分野で使われるものの多くは、質量流量を基準に制御するマスフローコントローラー(MFC)です。流量センサー、比例制御バルブ、制御回路が一体になっています。体積流量は温度や圧力で変わりますが、質量流量はその影響を受けにくいため、供給量が結果を左右する成膜やエッチングで再現性を確保しやすくなります。
計測方式は熱式が主流です。細いセンサー管に上流側と下流側のヒーター兼測温抵抗体を巻いておきます。ガスが流れると上流側の熱が奪われて下流側へ運ばれ、両者に温度差が生じます。この温度差はガスの比熱と質量流量に比例し、ブリッジ回路で電気信号に変換されます。センサー管で正確に測れるのは微小流量に限られるため、本体側に層流構造のバイパスを設けています。一定の分流比で大部分のガスをバイパスに流すことで、大流量にも対応します。制御部はセンサー出力と外部からの設定信号を比べ、PID制御でバルブ開度を調整します。バルブの駆動方式は、初期の熱膨張式から、応答性と推力に優れるソレノイド式やピエゾ式へ移ってきました。ほかにコリオリ式や音速ノズル式、液体材料用の機種もあります。
仕様の典型的な範囲は次のとおりです。フルスケール流量は数sccmから数百slm程度まで幅広く、精度は設定値またはフルスケールに対して±1%前後、制御範囲はフルスケールの2〜100%程度が一般的です。応答時間は1秒前後が多いものの、ALDなど高速切り替え向けには数百ミリ秒以下の製品もあります。sccmやslmは基準状態に換算した体積流量です。半導体分野では0℃・1気圧が基準ですが、業界によっては20℃とする例もあるため、発注時に基準条件を確認する必要があります。
実務上の要点は三つあります。第一はガス種です。熱式は比熱に依存するため、校正ガス(通常は窒素)と異なるガスを流すときはコンバージョンファクターで補正します。ただし係数は近似値なので、厳密な精度が必要な場合は実ガスでの校正が望ましいです。第二は動作差圧です。内部の流路とバルブで圧力損失が生じるため、入口と出口の差圧を仕様の範囲内に保つ必要があります。入口圧50〜300kPa程度、出口は真空から大気圧という使い方が典型的で、微差圧仕様もあります。第三は接ガス部とシールです。腐食性や毒性のある特殊ガスには、メタルシールと内面を研磨したステンレス流路を備え、ヘリウムリーク量の小さい仕様を選びます。加えて、設置姿勢や周囲温度もゼロ点に影響するため、取り付け後のゼロ確認が欠かせません。
用途の中心は、半導体・液晶製造のCVD、エッチング、拡散、スパッタや蒸着などの真空成膜装置です。このほか燃料電池や太陽電池の研究、分析機器のキャリアガス制御、燃焼制御、研究室でのガス混合など、ガスを再現よく定量供給したい場面で広く使われます。入出力は0〜5Vや4〜20mAのアナログ信号が一般的で、DeviceNetやEtherCATなどのデジタル通信に対応した機種も増えています。