中古 Aera マスフローコントローラー（MFC） FC-790

マスフローコントローラー(MFC)は、配管を流れるガスの質量流量を測り、設定した値になるように内蔵のバルブで流量を自動で制御する機器である。半導体や電子部品の製造装置では、CVD、ドライエッチング、スパッタリングなどの工程へ送るプロセスガスの量を一定に保つために使われ、研究用の成膜装置やガスの混合、分析装置への標準ガスの供給にも広く使われている。体積ではなく質量の流れを測るため、ガスの温度や圧力が変わっても供給量がぶれにくい。流量は0℃・1気圧の標準状態に換算した体積で表し、単位にはsccm(毎分の標準立方センチメートル)やSLM(毎分の標準リットル)を使う。
内部は流量センサー、バイパス、流量制御バルブ、制御回路で構成される。最も一般的な熱式のセンサーは、細いステンレス製の毛細管の上流側と下流側に抵抗体を巻いて発熱させたもので、ガスが流れていないときは両側の温度が釣り合っているが、ガスが流れると上流側の熱が下流側へ運ばれて温度差が生じる。この温度差は質量流量に比例するので、ブリッジ回路で取り出して流量の信号にする。大きな流量を扱う機種では、ガスの大部分をバイパスに流し、そこを層流の構造にして分流の比率を一定に保ち、センサーには一部だけを通して全体の流量を求める。制御回路は測った流量と設定値の差からPID制御でバルブの開度を調整し、バルブの駆動にはソレノイドやピエゾ素子が使われる。
仕様を見るときの要点は、フルスケール(最大流量)、精度、応答時間、校正ガス、信号の方式である。フルスケールは数sccmから数百SLMまで幅があり、使う流量に対して大きすぎるレンジを選ぶと低流量側の精度が落ちる。精度はフルスケールに対する割合(%F.S.)で±1%程度が一般的で、フルスケール50sccmで±1%なら±0.5sccmの幅になる。デジタル式には設定値に対する割合(%S.P.)で精度を示すものもある。応答時間は設定を変えてから流量が落ち着くまでの時間で、1秒程度の機種が多い。設定と出力の信号は0〜5Vのアナログが広く使われ、デジタル通信に対応した機種も増えている。
熱式のセンサーはガスの比熱によって感度が変わるため、窒素などの基準ガスで校正し、別のガスを流すときはコンバージョンファクター(換算係数)で流量を読み替える。換算には誤差が入るので、精度が要る工程では実際に使うガスで校正した機種を選ぶ。入れ替えの際は、ガス種とフルスケール、継手の規格、電源と信号の方式、バルブがノーマルクローズかノーマルオープンかを装置側と突き合わせ、腐食性ガスに使われていた場合はセンサーやバルブの劣化とゼロ点のずれを確かめておく。