マスフローコントローラーとは?
ますふろーこんとろーらー
マスフローコントローラーとは、気体の質量流量をリアルタイムで計測・制御する精密機器で、半導体製造や化学実験で不可欠な装置です。
マスフローコントローラー(Mass Flow Controller, MFC)とは、気体(ガス)の流れを質量流量(mass flow rate)として計測し、設定値に対して自動的にフィードバック制御する精密流量制御機器です。体積流量とは異なり、温度・圧力の変化に影響されない質量ベースで制御できることが最大の特長です。
動作原理は主にサーマル(熱線式)方式が広く使われています。細い毛細管にヒーターを巻いたセンサー部を設け、ガスが流れると上流側と下流側の温度差が生じます。この温度差が質量流量に比例することを利用して流量を計測します。計測値と設定値の偏差に応じて内蔵のバルブ開度を調整し、目標流量を維持します。
主な用途は以下の通りです。
- 半導体製造——CVD・PVD・エッチングなどの成膜プロセスで反応ガスを精密供給
- 化学・触媒研究——固定床反応器への原料ガス供給比を精密制御
- 燃料電池評価——水素・空気の流量を正確に管理
- 大気環境測定——標準ガスの希釈調製
ガスの種類ごとに熱物性(比熱・密度)が異なるため、MFCはガス種ごとに校正されているか、換算係数(Kファクター)で補正して使用します。フルスケールの精度は通常±0.5〜1%程度で、半導体プロセスの品質を左右する重要な計測機器です。
使い方・例文
半導体工場のCVD装置では、マスフローコントローラーを複数台並べてシランやアンモニアなどの反応ガスをナノリットル単位で正確に混合し、均一な薄膜を基板に成膜します。
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