JPH07281759A - マスフローコントローラ - Google Patents

マスフローコントローラ

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JPH07281759A
JPH07281759A JP9297494A JP9297494A JPH07281759A JP H07281759 A JPH07281759 A JP H07281759A JP 9297494 A JP9297494 A JP 9297494A JP 9297494 A JP9297494 A JP 9297494A JP H07281759 A JPH07281759 A JP H07281759A
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JP
Japan
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sensor
flow
bypass
flow rate
pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP9297494A
Other languages
English (en)
Inventor
Takekazu Fukaya
剛千 深谷
Toshihiko Tsujimura
寿彦 辻村
Akihito Hayashi
明史 林
Akira Saito
彰 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07281759A publication Critical patent/JPH07281759A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサ管及びバイパス管の耐食性向上と共に
反応生成物を抑制してパーティクルの発生がないマスフ
ローコントローラを提供する。 【構成】 バイパス流路と、センサ流路と、センサ流路
に設けた流量センサと、流量制御弁と、比較制御回路部
を有するマスフローコントローラにおいて、前記バイパ
ス流路および/またはセンサ流路を、ニッケル、白金、
ニッケル基合金、銅、銅合金の内、一種の金属材料によ
って形成したマスフローコントローラ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
用いる流体の質量流量を制御するマスフローコントロー
ラに関し、特にバイパス部の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】先ず、マスフローコントローラ(以下M
FCと言うことがある。)の一例を図1の断面図で示
す。このMFC1は流体(主にガス体)の流入路2と、
流入路2からの流体を流すバイパス流路4と、バイパス
流路4より分岐して所定の流量比分を流すセンサ流路5
と、これらバイパス流路4とセンサ流路5の流体が合流
する流出路3と、流出路3の途中に設けた流量制御弁6
とを有し、センサ流路を流れる被測流体の質量流量を計
測して所望の流量を保つように流量制御弁6の弁開度を
制御するようになっている。
【0003】センサ流路5は実質内径0.5mm程の細管で
あって、その一部にセンサ部7を構成している。センサ
部7は、例えば細管の上流側に感熱コイル71を下流側に
感熱コイル72をそれぞれ巻き、更に他の抵抗素子とでブ
リッジ回路を構成し、前記感熱コイル71,72によって流
体温度よりも所定温度だけセンサ部を加熱保持し、その
後流体が細管内を流れることによって生じる温度差を抵
抗値変化として出力し、この出力信号と予め設定した設
定信号を制御回路部(図示せず)で比較制御し、その差
分をなくすような弁駆動信号が流量制御弁に与えられて
いる。
【0004】ところで、バイパス流路4とセンサ流路5
は、ある所定の流量比で分流するように設定されてお
り、バイパス流路はセンサ流路の細管が所定本集合した
ものと言える。従って、逆にこの流量比を利用して全体
の制御流量が割り出されている。一般に上記センサ流路
とバイパス流路との流量比は1:2〜1:1000といった
具合に広範囲に設定されるものであり、この流量比によ
りセンサ流路及びバイパス流路の各流路面積、即ち細管
の本数も定まっている。(特公昭59−41126号参照)
【0005】一方、センサ流路用の細管(以下センサ管
という。)もバイパス流路用の細管(以下バイパス管と
いう。)も材質は、耐食性を持たせるため従来よりステ
ンレス鋼(SUS316L)が用いられ、しかも流量変
化に対するレスポンスを良くするために肉厚0.05mm程度
の極薄肉のものを使用している。ところが流体が、Cl
2,ClF3,HCl,HBrなど高腐食性のハロゲン系
ガスの時にはステンレス鋼であっても腐食を起こし易
い。また細管内でガスが反応して生成物化して内壁に付
着し、これがパーティクルとなってユースポイントまで
到達することもある。実際、パーティクルが半導体素子
の配線上に付着しただけでも回路がショートする恐れが
あることから、このようなパーティクルの発生は重大な
問題である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ハロゲン系ガスは、高
温になる程腐食性が増して反応も加速することから、従
来は専ら、管路を加熱するセンサ管に対して注意がはら
われてきた。例えば、異常検知機能を設けること(特開
昭61−107407号)や、センサ部の加熱温度を低く抑える
センサ(特開平1−150817号)などの技術である。しか
しながら、これらの技術は根本的にパーティクルの発生
をなくすための対策ではなかった。
【0007】一方、バイパス管に対してはハロゲン系ガ
スであっても常温であれば、またセンサ管を監視してい
れば、大丈夫という観念があり何んら対策がとられてい
ないというのが実状であった。ところが、本願発明者ら
の調査によれば、バイパス管にも図2に示すような反応
(腐食)生成物が比較的短期間(2年〜4年)で生長
し、パーティクル発生の原因となっていることが確認さ
れた。上述のようにバイパス管はセンサ管に対して通常
数100倍の本数があるので、そのパーティクル量も膨大
で深刻な問題である。
【0008】本発明は、センサ管及びバイパス管の耐食
性向上と共に、特にバイパス管内壁に生長する反応生成
物の発生を抑制してパーティクルの発生が無いMFCを
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体の流入路
と、流入路からの流体が流れるバイパス流路と、バイパ
ス流路から分岐し所定の流量比の流体が流れるセンサ流
路と、センサ流路を流れる流体の流量を計測する流量セ
ンサと、前記バイパス流路とセンサ流路の流体が合流し
て流れる流出路と、流出路に設けた流量制御弁と、前記
流量センサで検出した検出信号と予め設定した設定信号
とを比較し、この結果に基づいて前記流量制御弁を制御
する比較制御部とを有するマスフローコントローラにお
いて、前記バイパス流路および/またはセンサ流路を、
ニッケル、白金、ニッケル基合金、銅、銅合金の内、一
種の金属材料によって形成したことを特徴とするマスフ
ローコントローラである。
【0010】金属材料の内、ニッケル材はニッケルの純
度がより高いものが良いが、工業的には重量比率で、C
r:8.0%以下、Fe:6.0%以下、を満足し、残部実質
的にNiよりなる材料が望ましい。また、ニッケル基合
金材は、重量比率で、Cr:23.0%以下、Fe:6.0%
以下、Mo:13.0%以下残部実質的にNiよりなる材料
が望ましい。
【0011】また、実用的には加工性が良く、かつコス
ト的にも許容できるニッケル材の細管をバイパス流路と
して用いることが望ましく、このときのバイパス流路
は、センサ管と同等の細管を所定の流量比に見合う本数
だけ、電解研磨を施したホルダー部材内に収容する構成
とすると良い。
【0012】
【作用】本発明は、ステンレス鋼よりも耐食性の良い金
属材料によってセンサ管並びにバイパス管(以下バイパ
ス管を例にとるがセンサ管でも同様である。)を構成し
ているので、ハロゲン系ガスに対しても耐食性が良くな
る。
【0013】また、バイパス管内で生長する反応生成物
を調査すると、主にFeあるいはCrあるいはMoやT
iとフッ素、塩素(ハロゲン系ガス成分)との反応物
(フッ化物、塩化物)であることがわかった。(特に多
いのはFe系のフッ化物、塩化物であった。)つまり、
ステンレス鋼の主たる構成元素であるFeとCr等が生
成物の起因となっている。従って、塩化物やフッ化物を
生成しにくい元素を主成分とし、しかも耐食性の面でも
優位なニッケル(Ni)、白金(Pt)、ニッケル基合
金、銅、銅合金材料をバイパス管に用いることによっ
て、上記反応生成物の発生を抑制することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明に
おけるMFCの基本構成は、上述した図1に示す従来の
MFCと同様である。ただし、ホルダー8、本体11、弁
座12、金属ダイアフラム弁体13、継手部91,92の各接ガ
ス面は電解研磨あるいはそれに匹敵する研磨手段によっ
て表面あらさRmax0.4ミクロンm以下の鏡面仕上げを施
してある。また接続部分は金シールリングを用いてい
る。尚、流量制御弁6は積層圧電素子を用いたノーマリ
オープン型の圧電弁であって、金属ダイアフラム弁体13
を弁座12側へ押圧または自己復元させて流量制御を行う
ものである。
【0015】(実施例1)本発明によるNiパイプと、
従来のSUS316Lパイプをセンサ管とバイパス管に
用いたノーマリオープン型のMFCを各共試品とし、H
Clを900CCM流す評価用ラインに取付け、2000時間使用
した後のものについて、パーティクル測定とSEM観察
を行った。
【0016】・パーティクル測定パーティクル測定は、
センサ管とバイパス管以外の部品は全て新品のものに組
みかえ、バルブ(流量制御弁)全開状態でN2を流し5
分間隔で40分後まで0.1ミクロンm以上のパーティクル
をカウントした。その後、同じ共試品を用いバルブ全開
から2%開弁まで4秒間隔で繰り返し開閉を行い、同じ
く5分間隔で40分後までカウントした。この結果を表1
に示す。このように従来品は、パーティクルが極めて多
くこの状態で使用を続けることは不可能である。なお、
パーティクルは時間と共に減少するが、一担閉弁した
後、再び開弁すればパーティクルは多数発生しているの
でこの点からも使用には耐えられない。一方、本発明品
は、バルブ全開時と繰り返し開閉時と共にパーティクル
の発生は無いに等しい。
【0017】◎
【表1】
【0018】・SEM観察 SEM観察は、バイパス管の内表面を500倍で観察し
た。本発明品を図3に示し、従来品を図4に示す。歴然
とわかるように本発明品には生成物は全く見られない
が、従来品には多数の反応生成物が生長している。
【0019】(実施例2)本発明によるNiパイプと、
従来のSUS316Lパイプをセンサ管に用いたノーマ
リーオープン型のMFCを各共試品とし、ClF3を流
した後、一担N2パージし、これを恒温槽に入れて短期
加速腐食試験を行った。SEM観察した結果、本発明品
を図5に示し、従来品を図6に示す。この結果も上記と
同様、本発明品には生成物は全く見られないが、従来品
には多数の反応生成物が発生している。以上のように本
発明による効果を確認することができた。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、ハロゲン系ガス等によ
って腐食しやすいセンサ管及びバイパス管の耐食性能の
向上を図ることができた。また、特にFe,Cr,M
o,Tiのないあるいは量を抑制した材料を用いたこと
により、従来バイパス管内に生成していた反応生成物の
根元をなくし、パーティクルが発生しないマスフローコ
ントローラとなった。以上によって、総合的に信頼性が
高く、寿命の長いマスフローコントローラを得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 マスフローコントローラの構造を示す縦断面
図である。
【図2】 従来のバイパス管の内壁に生長した反応生成
物の顕微鏡金属組織写真(×500)を示す。
【図3】 実施例1で使用した本発明品のバイパス管の
顕微鏡金属組織写真(×500)を示す。
【図4】 実施例1で使用した従来品のバイパス管の顕
微鏡金属組織写真(×500)を示す。
【図5】 実施例2で使用した本発明品のセンサ管の顕
微鏡金属組織写真(×500)を示す。
【図6】 実施例2で使用した従来品のセンサ管の顕微
鏡金属組織写真(×600)を示す。
【符号の説明】
1…マスフローコントローラ 2…流入路 3…流出路 4…バイパス流路(バイパス管) 5…センサ流路(センサ管) 6…流路制御弁 7…センサ部 8…ホルダー 11…弁体 12…弁座 13…金属ダイアフラム弁 71,72…感熱コイル 91,92…継手部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 彰 三重県桑名市大福2番地日立金属株式会社 桑名工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体の流入路と、流入路からの流体が流
    れるバイパス流路と、バイパス流路から分岐し所定の流
    量比の流体が流れるセンサ流路と、センサ流路を流れる
    流体の流量を計測する流量センサと、前記バイパス流路
    とセンサ流路の流体が合流して流れる流出路と、流出路
    に設けた流量制御弁と、前記流量センサで検出した検出
    信号と予め設定した設定信号とを比較し、この結果に基
    づいて前記流量制御弁を制御する比較制御部とを有する
    マスフローコントローラにおいて、 前記バイパス流路および/またはセンサ流路を、ニッケ
    ル、白金、ニッケル基合金、銅、銅合金の内、一種の金
    属材料によって形成したことを特徴とするマスフローコ
    ントローラ。
JP9297494A 1994-04-06 1994-04-06 マスフローコントローラ Pending JPH07281759A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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