JP2017166012A - 分流構造 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、複数の排出口から供給されるガスの流量のばらつきを減らすことが可能な分流構造を得る。【解決手段】実施形態の分流構造は、導入経路構成部と、複数のブランチ経路構成部と、を備える。導入経路構成部には、第一の方向に延びた導入経路が設けられた。ブランチ経路構成部には複数の並列なブランチ経路が設けられる。ブランチ経路は第一の方向と交差した第二の方向に延びた上流区間と第一の方向に延びた下流区間とを含む。ブランチ経路は導入経路または上流のブランチ経路に連なる。ブランチ経路構成部のそれぞれにおいてブランチ経路までの上流区間の数が同じである。下流のブランチ経路構成部ほど下流区間の数が多い。【選択図】図９

Description

実施形態は、分流構造に関する。

従来、複数の排出口からガスを供給するシャワーヘッドが知られている。

特開２０１３−０６７８４４号公報

例えば、複数の排出口から供給されるガスの流量のばらつきを減らすことが可能な分流構造が得られれば、有益である。

実施形態の分流構造は、導入経路構成部と、複数のブランチ経路構成部と、を備える。導入経路構成部には、第一の方向に延びた導入経路が設けられた。ブランチ経路構成部には複数の並列なブランチ経路が設けられる。ブランチ経路は第一の方向と交差した第二の方向に延びた上流区間と第一の方向に延びた下流区間とを含む。ブランチ経路は導入経路または上流のブランチ経路に連なる。ブランチ経路構成部のそれぞれにおいてブランチ経路までの上流区間の数が同じである。下流のブランチ経路構成部ほど下流区間の数が多い。

図１は、実施形態の処理装置の模式的かつ例示的な断面図である。 図２は、実施形態の分流構造の端面および排出口を示す模式的かつ例示的な説明図である。 図３は、実施形態の分流構造の端面における排出口の充填配置の一例を示す模式的かつ例示的な平面図である。 図４は、実施形態の分流構造の端面における排出口の充填配置の図３とは別の一例を示す模式的かつ例示的な平面図である。 図５は、実施形態の分流構造の端面における排出口の充填配置の図３，４とは別の一例を示す模式的かつ例示的な平面図である。 図６は、実施形態の分流構造の模式的かつ例示的な断面を示す説明図である。 図７は、第１実施形態の分流構造の端面および排出口の模式的かつ例示的な平面図である。 図８は、第１実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像を導入口側から見た模式的かつ例示的な平面図である。 図９は、第１実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像の模式的かつ例示的な斜視図である。 図１０は、第２実施形態の分流構造の端面および排出口の模式的かつ例示的な平面図である。 図１１は、第２実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像を導入口側から見た模式的かつ例示的な平面図である。 図１２は、第２実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像の模式的かつ例示的な斜視図である。 図１３は、第１変形例の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像を導入口側から見た模式的かつ例示的な平面図である。 図１４は、第１変形例の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像の模式的かつ例示的な斜視図である。 図１５は、第３実施形態の分流構造の端面および排出口の模式的かつ例示的な平面図である。 図１６は、第３実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像を導入口側から見た模式的かつ例示的な平面図である。 図１７は、第３実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像の模式的かつ例示的な斜視図である。 図１８は、第２変形例の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像を導入口側から見た模式的かつ例示的な平面図である。 図１９は、第２変形例の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像の模式的かつ例示的な斜視図である。 図２０は、第４実施形態の分流構造の端面および排出口の模式的かつ例示的な平面図である。 図２１は、第４実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像を導入口側から見た模式的かつ例示的な平面図である。 図２２は、第４実施形態の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像の模式的かつ例示的な斜視図である。 図２３は、第３変形例の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像を導入口側から見た模式的かつ例示的な平面図である。 図２４は、第３変形例の分流構造内に設けられた経路の仮想的な立体像の模式的かつ例示的な斜視図である。 図２５は、第５実施形態の分流構造の断面の模式的かつ例示的な斜視図である。 図２６は、第４変形例の分流構造の端面および排出口を示す模式的かつ例示的な説明図である。

以下、分流構造の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成や制御（技術的特徴）、ならびに当該構成や制御によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。図中には、説明の便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向が示されている。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交している。

＜第１実施形態＞
図１は、半導体処理装置１の断面図である。半導体処理装置１は、ベース３と蓋４とによって構成された略円筒状のチャンバ２（処理容器）内で、ウエハＷに所定の処理を施す。この半導体処理装置１は、例えば、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）装置であって、ウエハＷ上に、層間絶縁膜等の絶縁膜として、シリコン酸化膜を形成する。なお、ベース３や蓋４は、壁部とも称されうる。半導体処理装置１は、処理装置の一例である。チャンバ２は、処理部の一例である。

蓋４には、ウエハＷ上にガスを供給するシャワー機構５が設けられている。シャワー機構５は、間隔をあけて配置された複数のプレート５１，５２０を有する。プレート５１には、ガスが通る貫通孔５１ａが設けられている。プレート５２０には、厚さ方向（図１の中心軸Ａｘに沿う方向）の両側の面５２０ａ，５２０ｂ間でプレート５２０を貫通するガスの経路（不図示）が設けられている。貫通孔５１ａや経路の位置や、数、大きさ等のスペックは、例えば、ウエハＷ上の場所によるガスの供給量のばらつきが極力小さくなるよう、設定されている。

チャンバ２内で、ウエハＷは、円板状のステージ６に支持されている。ステージ６は、ウエハＷを、ウエハＷの厚さ方向に沿った中心軸Ａｘ回りに回転可能に、支持することができる。また、ステージ６は、ウエハＷを加熱する不図示のヒータを有することができる。

蓋４には、給気口４ａが設けられている。ガスは、給気口４ａを経由してシャワー機構５、ひいてはチャンバ２内に導入される。また、ベース３には、排気口３ａと、排気通路３ｂとが設けられている。チャンバ２内のガスは、排気口３ａおよび排気通路３ｂを経由して排出される。

図２は、プレート５２０の排出口５３０ｂが設けられた面５２０ｂの平面図および排出口５３０ｂの拡大図である。図２に示されるように、複数の排出口５３０ｂは、面５２０ｂ上で、場所によるガスの供給量のばらつきが小さくなるよう、規則的に配置されている。プレート５２０は、例えば、三次元造形装置等によって、作成することができるが、製造方法は特に限定されない。また、プレート５２０の材質も、特に限定されない。プレート５２０は、分流構造の一例である。プレート５２０は、流体通路装置とも称されうる。面５２０ｂは、端面の一例である。

本実施形態では、平面上における多角形の単位形状の充填配置に基づいて、排出口５３０ｂのレイアウト（配置パターン１〜３）が決められている。すなわち、充填配置された単位形状のそれぞれに排出口５３０ｂを割り当てることにより、平面上における排出口５３０ｂの略均等な分布が実現されている。

（排出口の配置パターン１）
図３は、正六角形の単位形状ｕ１の充填配置に基づく排出口５３０ｂの配置を示す説明図である。図３に示されるように、平面状の面５２０ｂ上に充填配置された正六角形の単位形状ｕ１のそれぞれの中に、一つずつ、排出口５３０ｂが配置されている。排出口５３０ｂは、円形に形成され、その中心と正六角形の単位形状ｕ１の幾何学的な重心とが重なる位置に配置されている。図３を参照すれば、このように配置された排出口５３０ｂは、面５２０ｂ上に充填配置された正三角形の頂点ｐ１と重なる位置に配置されていることが、理解できよう。

（排出口の配置パターン２）
図４は、正方形の単位形状ｕ２の充填配置に基づく排出口５３０ｂの配置を示す説明図である。図４に示されるように、平面状の面５２０ｂ上に充填配置された正方形の単位形状ｕ２のそれぞれの中に、一つずつ、排出口５３０ｂが配置されている。排出口５３０ｂは、円形に形成され、その中心と正方形の単位形状ｕ２の幾何学的な重心とが重なる位置に配置されている。図４を参照すれば、このように配置された排出口５３０ｂは、面５２０ｂ上に充填配置された正方形の頂点ｐ２と重なる位置に配置されていることが、理解できよう。

（排出口の配置パターン３）
図５は、正三角形の単位形状ｕ３の充填配置に基づく排出口５３０ｂの配置を示す説明図である。図５に示されるように、平面状の面５２０ｂ上に充填配置された正三角形の単位形状ｕ３のそれぞれの中に、一つずつ、排出口５３０ｂが配置されている。排出口５３０ｂは、円形に形成され、その中心と正三角形の単位形状ｕ３の幾何学的な重心とが重なる位置に配置されている。図５を参照すれば、このように配置された排出口５３０ｂは、面５２０ｂ上に充填配置された正六角形の頂点ｐ３と重なる位置に配置されていることが、理解できよう。

そして、分流構造としてのプレート５２０には、上述した配置パターン１〜３で配置された複数の排出口５３０ｂから同じ流量のガス（流体）が排出されるように、導入口と排出口５３０ｂとの間にガスの経路が設けられている。経路は、一つ以上の分岐点で分岐される。経路は、各分岐点でガスが均等に分配されるように、構成される。

図６は、経路５３０の一部の一例を示す模式図である。図６に示されるように、本実施形態では、経路５３０のうち、最初の分岐点ｐｄ１までの直線状に延びた部分を、導入経路Ｓｉと称する。導入経路Ｓｉは、第一の方向ｄｉに沿って延びている。導入経路Ｓｉは、導入口５３０ａから始まらなくてもよい。導入経路Ｓｉが設けられている部分を、導入経路構成部５２ｉと称する。

分岐点ｐｄから次の分岐点ｐｄまでの経路をブランチＢと称する。また、プレート５２０のうち、複数の並列なブランチＢが設けられた部分を、ブランチ経路構成部５２１，５２２と称する。ブランチＢは、ブランチ経路の一例である。

ブランチＢは、上流区間Ｓｕと下流区間Ｓｄとを含む。上流区間Ｓｕと下流区間Ｓｄとの間には、屈曲区間（湾曲部）が設けられる。なお、ブランチ経路構成部５２１，５２２のそれぞれにおいて、ブランチＢ１，Ｂ２の上流にある上流区間Ｓｕの数は同じとする。図６の例では、ブランチ経路構成部５２１に設けられる全てのブランチＢ１について、当該ブランチＢ１よりも上流にある上流区間Ｓｕの数は「０」である。また、ブランチ経路構成部５２２に設けられる全てのブランチＢ２について、当該ブランチＢ２よりも上流にある上流区間Ｓｕの数は「１」である。

本実施形態では、導入口５３０ａから各排出口５３０ｂ（図６には不図示）までの流路抵抗（圧力損失）が略同じになるよう、経路は、以下の条件１〜４を満たすように構成される。

（条件１：下流区間が平行、上流区間は下流区間と交差）
導入経路Ｓｉおよび全ての下流区間Ｓｄは、第一の方向ｄｉに沿って直線状に延びるとともに互いに平行である。また、上流区間Ｓｕは、第一の方向ｄｉと交差する第二の方向ｄｏに沿って延びる。第一の方向ｄｉと第二の方向ｄｏとの角度差が小さいほど、分岐点ｐｄの直前の導入経路Ｓｉまたは下流区間Ｓｄから直後の（次のブランチＢの）上流区間Ｓｕへガス（流体）が流れ易くなるため、各分岐点ｐｄにおいて、導入経路Ｓｉまたは下流区間Ｓｄに対する上流区間Ｓｕの角度や、位置、断面積等の誤差による流量の差の感度が高くなりやすい。すなわち、下流区間Ｓｄと上流区間Ｓｕとの角度差が小さいと、ガスが均等に分配され難くなる場合がある。そこで、一例としては、各分岐点ｐｄにおいて、第一の方向ｄｉと第二の方向ｄｏとが略直交するように設けられる。

（条件２：ブランチが同一形状）
ブランチ経路構成部５２１，５２２のそれぞれにおいて、全てのブランチＢは、略同一形状を有する。図６の例では、ブランチ経路構成部５２１に含まれる全てのブランチＢ１は略同一形状であり、ブランチ経路構成部５２２に含まれる全てのブランチＢ２は略同一形状である。なお、形状は、例えば、ブランチＢの長さや、断面、曲率、等である。

（条件３：分岐数が同一）
ブランチ経路構成部５２１，５２２のそれぞれにおいて、分岐点ｐｄで分岐されるブランチＢの数、すなわち分岐数は同じである。図６の例では、ブランチ経路構成部５２２においては、二箇所の分岐点ｐｄ２のそれぞれにおいて、その前の下流区間Ｓｄ１は、二つのブランチＢ２に分岐されている。すなわち、ブランチ経路構成部５２２において、分岐点ｐｄ２におけるブランチＢの数、すなわち分岐数は同じであり、分岐数は２である。

（条件４：回転対称）
ブランチ経路構成部５２１，５２２のそれぞれにおいて、分岐点ｐｄで分岐されるブランチＢは、当該分岐点ｐｄを通りその前の下流区間Ｓｄの延びる第一の方向ｄｉに沿った軸Ａｘｉ回りに、回転対称である。条件２を考慮すれば、ブランチ経路構成部５２１，５２２のそれぞれにおいて、分岐点Ｐｄにおける回転対称の回数（＝分岐数、図６の例では２）も同一である。条件３について換言すれば、分岐点ｐｄを第一の方向ｄｉ（軸Ａｘｉに沿う方向）に見た場合、当該分岐点ｐｄに繋がる複数のブランチＢは、軸Ａｘｉ回りに一定の角度間隔で設けられる。ブランチ経路構成部５２２については、図６の例では、分岐点ｐｄ２に繋がる二つのブランチＢ２は、１８０°間隔で設けられている。

なお、経路５３０の断面形状は、全域において円形であるが、円形には限定されず、例えば、楕円状や、多角形状、長穴状等であってもよい。

発明者は、鋭意検討により、上記の条件１〜４を全て満たし、かつ上記の排出口５３０ｂの配置パターン１〜３のいずれかを満たす経路５３０の構成は、限定的である、という知見を得た。以下、実施形態および変形例により、発明者が見いだした経路５３０の構成が説明される。

図７は、第１実施形態の分流構造としてのプレート５２０Ａ（５２０）の一部の排出側の面５２０ｂおよび当該面５２０ｂに設けられた排出口５３０ｂの平面図である。図８は、第１実施形態のプレート５２０Ａ内に設けられた経路５３０Ａ（５３０）の仮想的な立体像の平面図であり、図９は、当該仮想的な立体像の斜視図である。図８，９は、経路５３０Ａの内面が薄肉の管のように立体的に描かれたものであり、経路５３０Ａは管状に構成されているわけではないが、プレート５２０Ａの構成は特に限定されない。

図７に示されるように、本実施形態では、面５２０ｂにおいて、正六角形の単位形状の充填配置に基づいて排出口５３０ｂが配置されている。すなわち、排出口５３０ｂは、充填配置された正三角形の頂点と重なる位置に配置されている。図７の例は、排出口５３０ｂの配置パターン１に該当する。面５２０ｂは、端面の一例であり、排出口５３０ｂは、終端の一例である。

また、図７に示されるように、プレート５２０Ａの面５２０ｂでは、合計４８個の排出口５３０ｂが、外周において５個の排出口５３０ｂが並ぶ辺ｅ５と４個の排出口５３０ｂが並ぶ辺ｅ４とが交互に現れる六角形状の領域Ａ１内に、配置されている。当該領域Ａ１は、図７に示されるように、１６個の排出口５３０ｂが菱形状に配置された三つの領域Ａｄ１に分けられる。

そこで、図８，９に示されるように、経路５３０Ａでは、導入経路Ｓｉが、１段目の分岐点ｐｄ１において、上記条件１〜４を満たすように、三つのブランチＢ１に分岐され、これらブランチＢ１のそれぞれが、一つの領域Ａｄ１内の１６個の排出口５３０ｂに接続される。三つのブランチＢ１のそれぞれは、ブランチ経路構成部５２２〜５２５の２段目〜５段目の分岐点ｐｄ２〜ｐｄ５で、上記条件１〜４を満たすように、それぞれ二つのブランチＢ２〜Ｂ５に分岐される。２段目〜５段目の分岐点ｐｄ２〜ｐｄ５の分岐数は、いずれも２である。すなわち、本実施形態では、１段目の分岐点ｐｄ１で分岐された三つのブランチＢ１のそれぞれが、２^４（＝１６）のブランチＢ５に分岐され、合計４８のブランチＢ５の下流端のそれぞれに、排出口５３０ｂが設けられる。プレート５２０Ａのうち、各ブランチＢ１〜Ｂ５を構成した部分が、ブランチ経路構成部５２１〜５２５である。

また、図９に示されるように、ブランチＢ１〜Ｂ５の下流区間Ｓｄには、下流端に向かうにつれて断面積が漸減する絞り部５４０が設けられている。絞り部５４０により、下流区間Ｓｄの断面内での流速のばらつきを抑制することができるため、分岐点ｐｄにおいてガス（流体）がより均等に分岐されやすくなる。なお、絞り部５４０は、例えば、上流区間Ｓｕと下流区間Ｓｄとの間の屈曲部Ｓｂよりも下流に設けられる。また、絞り部５４０は、オリフィスやチョーク絞り等であってもよい。

以上、説明したように、本実施形態では、分岐点ｐｄにおいて、その直前の上流区間Ｓｕの延びた第一の方向ｄｉ（第一の方向）と、その直後の下流区間Ｓｄの延びた第二の方向ｄｏとが交差する。よって、各分岐点ｐｄにおいて、上流区間Ｓｕから複数の下流区間Ｓｄにガス（流体）がより均等に分配されやすい。

また、本実施形態では、経路５３０Ａの全ての分岐点ｐｄにおいて、上記条件１〜４が満たされるとともに、経路５３０Ａの終端としての排出口５３０ｂが、プレート５２０Ａ（分流構造、流体通路装置）の面５２０ｂ（端面）において、正六角形（正多角形）の単位形状ｕ１の充填配置に基づいて均等に配置されている。よって、面５２０ｂ（端面）の場所によるガスの排出量のばらつきが減りやすい。

＜第２実施形態＞
本実施形態の構成も、上記他の実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

図１０は、第２実施形態の分流構造としてのプレート５２０Ｂ（５２０）の一部の排出側の面５２０ｂおよび当該面５２０ｂに設けられた排出口５３０ｂの平面図である。図１１は、第２実施形態のプレート５２０Ｂ内に設けられた経路５３０Ｂ（５３０）の仮想的な立体像の平面図であり、図１２は、当該仮想的な立体像の斜視図である。図１１，１２は、経路５３０Ｂの内面が薄肉の管のように立体的に描かれたものであり、実際には、経路５３０Ｂは管状に構成されているわけではないが、プレート５２０Ｂの構成は、特に限定されない。

本実施形態でも、面５２０ｂにおいて、正六角形の単位形状の充填配置に基づいて排出口５３０ｂが配置されている。すなわち、排出口５３０ｂは、充填配置された正三角形の頂点と重なる位置に配置されている。図１０の例は、排出口５３０ｂの配置パターン１に該当する。

また、図１０に示されるように、プレート５２０Ｂの面５２０ｂでは、合計３６個の排出口５３０ｂが、外周において４個の排出口５３０ｂが並ぶ辺ｅ４を有した六角形状の領域Ａ２内に配置されている。当該領域Ａ２は、図１０に示されるように、１２個の排出口５３０ｂが平行四辺形状に配置された三つの領域Ａｄ２に分けられる。なお、図１０から明らかとなるように、領域Ａ２の中央には、排出口５３０ｂは設けられていない。

そこで、図１１，１２に示されるように、経路５３０Ｂでは、導入経路Ｓｉが、１段目の分岐点ｐｄ１において、上記条件１〜４を満たすように、三つのブランチＢ１に分岐され、一つのブランチＢ１が、一つの領域Ａｄ２内の１２個の排出口５３０ｂに接続される。そして、三つのブランチＢ１のそれぞれが、２段目および３段目の分岐点ｐｄ２，ｐｄ３において、上記条件１〜４を満たすように、それぞれ二つのブランチＢ２，Ｂ３に分岐され（分岐数＝２）、さらに、４段目の分岐点ｐｄ４において、上記条件１〜４を満たすように、三つのブランチＢ４に分岐される（分岐数＝３）。すなわち、本実施形態では、１段目の分岐点ｐｄ１で分けられた三つのブランチＢ１のそれぞれが、２^２×３（＝１２）のブランチＢ４に分岐され、合計３６のブランチＢ４の下流端のそれぞれに、排出口５３０ｂが設けられる。プレート５２０Ｂのうち、各ブランチＢ１〜Ｂ４を構成した部分が、ブランチ経路構成部５２１〜５２４である。

＜第１変形例＞
本変形例の構成も、上記他の実施形態と同様の構成を有している。よって、本変形例によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

本変形例は、図１０に示される第２実施形態のプレート５２０Ｂと同じ排出口５３０ｂが設けられたプレートにおける別の経路５３０Ｃの構成例である。図１３は、本変形例のプレート内に設けられた経路５３０Ｃ（５３０）の仮想的な立体像の平面図であり、図１４は、当該仮想的な立体像の斜視図である。図１３，１４は、経路５３０Ｃの内面が薄肉の管のように立体的に描かれたものであり、実際には、経路５３０Ｃは管状に構成されているわけではないが、プレート５２０Ｂの構成は、特に限定されない。

図１０に示されるように、領域Ａ２は、６個の排出口５３０ｂが正三角形状に配置された六つの領域Ａｄ３に分けられる。そこで、図１３，１４に示されるように、経路５３０Ｃでは、導入経路Ｓｉが、１段目の分岐点ｐｄ１において、上記条件１〜４を満たすように、六つのブランチＢ１に分岐され、ブランチＢ１のそれぞれが、一つの領域Ａｄ３内の９個の排出口５３０ｂに接続される。そして、三つのブランチＢ１のそれぞれが、２段目の分岐点ｐｄ２で、上記条件１〜４を満たすように、三つのブランチＢ２に分岐され（分岐数＝３）、３段目の分岐点ｐｄ３で、上記条件１〜４を満たすように、二つのブランチＢ３に分岐される（分岐数＝２）。すなわち、本実施形態では、１段目の分岐点ｐｄ１で分けられた六つのブランチＢ１のそれぞれが、３×２（＝６）のブランチＢ３に分岐され、合計３６のブランチＢ３の下流端のそれぞれに、排出口５３０ｂが設けられる。プレート５２０Ｂのうち、各ブランチＢ１〜Ｂ３を構成した部分が、ブランチ経路構成部５２１〜５２３である。なお、仮に、２段目の分岐点ｐｄ２で二つのブランチＢ２に分岐され（分岐数＝２）、３段目の分岐点ｐｄ３で三つのブランチＢ３に分岐される（分岐数＝３）とすると、上記条件２〜４を満たすことができない。

＜第３実施形態＞
本実施形態の構成も、上記他の実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

図１５は、第３実施形態の分流構造としてのプレート５２０Ｄ（５２０）の一部の排出側の面５２０ｂおよび当該面５２０ｂに設けられた排出口５３０ｂの平面図である。図１６は、第３実施形態のプレート５２０Ｄ内に設けられた経路５３０Ｄ（５３０）の仮想的な立体像の平面図であり、図１７は、当該仮想的な立体像の斜視図である。図１６，１７は、経路５３０Ｄの内面が薄肉の管のように立体的に描かれたものであり、実際には、経路５３０Ｄは管状に構成されているわけではないが、プレート５２０Ｄの構成は特に限定されない。

本実施形態では、面５２０ｂにおいて、正方形の単位形状の充填配置に基づいて排出口５３０ｂが配置されている。すなわち、排出口５３０ｂは、充填配置された正方形の頂点と重なる位置に配置されている。図１５の例は、排出口５３０ｂの配置パターン２に該当する。

また、図１５に示されるように、プレート５２０Ｄの面５２０ｂでは、合計１６個の排出口５３０ｂが、外周において４個の排出口５３０ｂが並ぶ辺ｅ４を有した正方形状の領域Ａ４内に配置されている。当該領域Ａ４は、図１５に示されるように、４個の排出口５３０ｂが正方形状に配置された四つの領域Ａｄ４に分けられる。

そこで、図１６，１７に示されるように、経路５３０Ｄでは、導入経路Ｓｉが、１段目および２段目の分岐点ｐｄ１，ｐｄ２において、上記条件１〜４を満たすように、四つのブランチＢ２に分岐され、一つのブランチＢ２が、一つの領域Ａｄ４内の４個の排出口５３０ｂに接続される。そして、四つのブランチＢ２のそれぞれが、３段目および４段目の分岐点ｐｄ３，ｐｄ４において、上記条件１〜４を満たすように、それぞれ二つのブランチＢ３，Ｂ４に分岐される（分岐数＝２）。すなわち、本実施形態では、１段目および２段目の分岐点ｐｄ１，ｐｄ２で分けられた四つのブランチＢ２のそれぞれが、２^２（＝４）のブランチＢ４に分岐され、合計１６のブランチＢ４の下流端のそれぞれに、排出口５３０ｂが設けられる。プレート５２０Ｄのうち、各ブランチＢ１〜Ｂ４を構成した部分が、ブランチ経路構成部５２１〜５２４である。

＜第２変形例＞
本変形例の構成も、上記他の実施形態や変形例と同様の構成を有している。よって、本変形例によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

本変形例は、図１５に示される第３実施形態のプレート５２０Ｄと同じ排出口５３０ｂが設けられたプレートにおける別の経路５３０Ｅの構成例である。図１８は、本変形例のプレート内に設けられた経路５３０Ｅ（５３０）の仮想的な立体像の平面図であり、図１９は、当該仮想的な立体像の斜視図である。図１８，１９は、経路５３０Ｅの内面が薄肉の管のように立体的に描かれたものであり、実際には、経路５３０Ｅは管状に構成されているわけではないが、プレート５２０Ｄの構成は、特に限定されない。

図１８，１９に示されるように、経路５３０Ｅでは、導入経路Ｓｉが、１段目の分岐点ｐｄ１において、上記条件１〜４を満たすように、四つのブランチＢ１に分岐され（分岐数＝４）、さらに、当該四つのブランチＢ１が、２段目の分岐点ｐｄ２において、上記条件１〜４を満たすように、それぞれ四つのブランチＢ２に分岐される（分岐数＝４）。すなわち、本変形例では、導入経路Ｓｉが４^２（＝１６）のブランチＢ２に分岐され、合計１６のブランチＢ２の下流端のそれぞれに、排出口５３０ｂが設けられる。プレート５２０Ｄのうち、各ブランチＢ１，Ｂ２を構成した部分が、ブランチ経路構成部５２１，５２２である。

＜第４実施形態＞
本実施形態の構成も、上記他の実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

図２０は、第４実施形態の分流構造としてのプレート５２０Ｆ（５２０）の一部の排出側の面５２０ｂおよび当該面５２０ｂに設けられた排出口５３０ｂの平面図である。図２１は、第４実施形態のプレート５２０Ｆ内に設けられた経路５３０Ｆ（５３０）の仮想的な立体像の平面図であり、図２２は、当該仮想的な立体像の斜視図である。図２１，２２は、経路５３０Ｆの内面が薄肉の管のように立体的に描かれたものであり、実際には、経路５３０Ｆは管状に構成されているわけではないが、プレート５２０Ｆの構成は、特に限定されない。

本実施形態では、面５２０ｂにおいて、正三角形の単位形状の充填配置に基づいて排出口５３０ｂが配置されている。すなわち、排出口５３０ｂは、充填配置された正六角形の頂点と重なる位置に配置されている。図２０の例は、排出口５３０ｂの配置パターン３に該当する。

図２０に示されるように、プレート５２０Ｆの面５２０ｂでは、合計６個の排出口５３０ｂが配置されている。そこで、経路５３０Ｆでは、導入経路Ｓｉが、１段目の分岐点ｐｄ１において、上記条件１〜４を満たすように、六つのブランチＢ１に分岐され（分岐数＝６）、六つのブランチＢ１の下流端のそれぞれに、排出口５３０ｂが設けられる。プレート５２０Ｆのうち、ブランチＢ１を構成した部分が、ブランチ経路構成部５２１である。

＜第３変形例＞
本変形例の構成も、上記他の実施形態や変形例と同様の構成を有している。よって、本変形例によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

本変形例は、図２０に示される第３実施形態のプレート５２０Ｆと同じ排出口５３０ｂが設けられたプレートにおける別の経路５３０Ｇの構成例である。図２３は、本変形例のプレート内に設けられた経路５３０Ｇ（５３０）の仮想的な立体像の平面図であり、図２４は、当該仮想的な立体像の斜視図である。図２３，２４は、経路５３０Ｇの内面が薄肉の管のように立体的に描かれたものであり、実際には、経路５３０Ｇは管状に構成されているわけではないが、プレート５２０Ｆの構成は、特に限定されない。

図２３，２４に示されるように、経路５３０Ｇでは、導入経路Ｓｉが、１段目の分岐点ｐｄ１において、上記条件１〜４を満たすように、三つのブランチＢ１に分岐され（分岐数＝３）、さらに、当該三つのブランチＢ１が、２段目の分岐点ｐｄ２において、上記条件１〜４を満たすように、それぞれ二つのブランチＢ２に分岐される（分岐数＝２）。すなわち、本変形例では、導入経路Ｓｉが３×２（＝６）のブランチＢ２に分岐され、合計６のブランチＢ２の下流端のそれぞれに、排出口５３０ｂが設けられる。プレート５２０Ｆのうち、各ブランチＢ１，Ｂ２を構成した部分が、ブランチ経路構成部５２１，５２２である。なお、仮に、１段目の分岐点ｐｄ１で二つのブランチに分岐され（分岐数＝２）、２段目の分岐点ｐｄ２で三つのブランチに分岐される（分岐数＝３）とすると、上記条件２〜４を満たすことができない。

＜第５実施形態＞
本実施形態の構成も、上記他の実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

図２５は、本実施形態の分流構造を有したノズル５２０Ｈの断面の模式的かつ例示的な斜視図である。

図２５に示されるように、ノズル５２０Ｈは、全体として円筒状に構成されており、天壁５２０ｃ、側壁５２０ｄ、底壁５２０ｅ、および隔壁５２０ｆを有する。側壁５２０ｄは、円筒状に構成され、側壁５２０ｄの軸方向に沿って、いずれも円板状の天壁５２０ｃ、複数の隔壁５２０ｆ、および底壁５２０ｅが、略一定の間隔で設けられている。ノズル５２０Ｈ内では、天壁５２０ｃおよび底壁５２０ｅは、ノズル５２０Ｈおよび側壁５２０ｄの軸方向（Ｚ方向）の端部に位置されている。天壁５２０ｃ、側壁５２０ｄ、および底壁５２０ｅは、軸方向と交差する方向（直交方向）に延びている。天壁５２０ｃ、複数の隔壁５２０ｆ、および底壁５２０ｅのうち互いに隣接する二つと側壁５２０ｄとで囲まれた複数の室５２０ｇが設けられている。室５２０ｇは、軸方向と交差する方向（直交方向）に延びた、偏平な円筒状の空間である。天壁５２０ｃには、導入口５３０ａが設けられ、底壁５２０ｅには、複数の排出口５３０ｂが設けられている。排出口５３０ｂは、上述した排出口５３０ｂの配置パターンのいずれかで配置されている。隔壁５２０ｆには、軸方向に延びた円筒状の貫通孔５３０ｃが設けられている。貫通孔５３０ｃは、隔壁５２０ｆの両側の室５２０ｇを接続している。底壁５２０ｅに近いほど、隔壁５２０ｆに設けられる貫通孔５３０ｃの数が多い。このような構成のノズル５２０Ｈにあっては、導入口５３０ａと複数の排出口５３０ｂとの間に、複数の室５２０ｇと貫通孔５３０ｃとが交互に直列に配置された経路が設けられる。経路は、複数の貫通孔５３０ｃにおいて分岐され、排出口５３０ｂに近付くほど、貫通孔５３０ｃの数、すなわち経路の分岐数が多い。

導入口５３０ａ、排出口５３０ｂ、および貫通孔５３０ｃは、いずれも、ノズル５２０Ｈおよび側壁５２０ｄの軸方向（Ｚ方向）に沿って平行にかつ直線状に延びている。また、導入口５３０ａおよび貫通孔５３０ｃが軸方向に重なっている部分は無く、軸方向と直交する方向にオフセットしている。したがって、導入口５３０ａおよび貫通孔５３０ｃから室５２０ｇ内に流入したガス（流体）は、室５２０ｇ内で、隔壁５２０ｆに沿う方向、すなわち、軸方向と交差する方向に流れ、その後、下流側の隔壁５２０ｆに設けられた貫通孔５３０ｃまたは底壁５２０ｅに設けられた排出口５３０ｂから室５２０ｇ外へ流出する。貫通孔５３０ｃおよび排出口５３０ｂの３次元の位置は、上記実施形態および変形例の下流区間Ｓｄの位置と同じに設定することができる。

このような構成のノズル５２０Ｈにあっては、導入口５３０ａは、導入経路Ｓｉの一例であり、貫通孔５３０ｃは、下流区間Ｓｄの一例であり、室５２０ｇは、上流区間Ｓｕの一例であり、Ｚ方向は第一の方向の一例であり、貫通孔５３０ｃの下流端は、分岐点の一例であると言える。各ブランチＢにおいて、上流区間Ｓｕは複数の下流区間Ｓｄについて共用されている。ノズル５２０Ｈには、室５２０ｇおよび貫通孔５３０ｃを構成するブランチ経路構成部５２１〜５２７が設けられている。

本実施形態にあっては、上記条件２〜４は満たされていないものの、上記条件１は満たされており、かつ、排出口５３０ｂの配置パターンの１〜３のいずれかを適用できる。よって、本実施形態によっても、条件１に基づく効果、すなわち、第一の方向ｄｉと第二の方向ｄｏとが交差していることによる効果、具体的には、複数の貫通孔５３０ｃまたは排出口５３０ｂにおける流量の差が減る効果が、得られやすい。

＜第４変形例＞
本変形例の構成も、上記他の実施形態や変形例と同様の構成を有している。よって、本変形例によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。

図２６は、第４変形例の分流構造としてのプレート５２０Ｉ（５２０）の一部の排出側の面５２０ｂおよび当該面５２０ｂに設けられた排出口５３０ｂの平面図である。図１０と比較すれば明らかとなるように、本変形例のプレート５２０Ｉは、第２実施形態のプレート５２０Ｂと同様の排出口５３０ｂが設けられている。しかし、本変形例では、中央の六つの排出口５３０ｂ１が、中心方向（径方向）に延びた長穴状であり、他の円形の排出口５３０ｂよりも大きい。すなわち、プレート５２０Ｉには、開口面積が異なる複数の排出口５３０ｂ，５３０ｂ１が設けられている。本変形例にあっては、排出口５３０ｂ１に繋がるブランチの流路抵抗（圧力損失）が、排出口５３０ｂに繋がるブランチの流路抵抗（圧力損失）よりも小さいため、当該排出口５３０ｂ１から排出されるガス（流体）の流量が、排出口５３０ｂから排出されるガス（流体）の流量よりも多くなる。このように、開口面積が異なる排出口５３０ｂ，５３０ｂ１を設けることにより、面５２０ｂの場所によるガス（流体）の流量を変化させ、適宜な流量の分布を得ることが可能になる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、実施形態の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、角度、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

例えば、分流構造や、流体通路装置は、半導体製造装置以外の装置に用いることができるし、単体で使用することもできる。また、分流構造や、流体通路装置は、気体の他、液体や、プラズマ、混相流、ゲル、粉末を含む気体、流動性を有した固体等にも適用可能である。これらのような流動性を有した物体を、流体と称する。また、経路のスペックは、種々に変更して実施することが可能である。例えば、流路断面は円形状には限定されない。また、上記開示された経路および分流構造は、互いに組み合わせられたり、並列あるいは直列に組み合わせられたりすることにより、より大きな経路や分流構造が構成されうる。また、経路は、流体の経路には限定されず、電気信号や、高周波信号、電磁波等の経路であってもよい。また、排出口が設けられる端面は、曲面状であってもよい。この場合、例えば、一方向から見た場合に図３〜５の正多角形の充填配置が得られ、端面は図３〜５の紙面に沿う方向に対して傾斜していたり、曲面であったりしてもよい。

５２０…プレート（分流構造）、５２０Ｈ…ノズル（分流構造）、５２０ｂ…面（端面）、５２ｉ…導入経路構成部、５２１〜５２７…ブランチ経路構成部、５３０…経路、５３０ｂ…排出口、５４０…絞り部、Ａ１…領域（六角形状の領域）、Ａ２…領域（正六角形状の領域）、Ａ４…領域（正方形状の領域）、Ｂ（Ｂ１〜Ｂ５）…ブランチ（ブランチ経路）、ｄｉ…第一の方向、ｄｏ…第二の方向、Ｓｉ…導入経路、Ｓｕ…上流区間、Ｓｄ…下流区間。

Claims (10)

1. 第一の方向に延びた導入経路が設けられた導入経路構成部と、
   複数のブランチ経路構成部であって、前記ブランチ経路構成部には複数の並列なブランチ経路が設けられ、前記ブランチ経路には前記第一の方向と交差した第二の方向に延びた上流区間と前記第一の方向に延びた下流区間とを含み、前記ブランチ経路は前記導入経路または上流の前記ブランチ経路に連なり、前記ブランチ経路構成部のそれぞれにおいて前記ブランチ経路の上流にある前記上流区間の数が同じであり、下流の前記ブランチ経路構成部ほど前記下流区間の数が多い、ブランチ経路構成部と、
   を備えた、分流構造。
2. 前記ブランチ経路構成部には、複数の前記上流区間が、前記第一の方向から見て略一定の角度間隔で設けられ、
   前記ブランチ経路構成部のそれぞれに含まれる前記複数のブランチ経路の長さが、略同一である、請求項１に記載の分流構造。
3. 前記ブランチ経路の下流の排出口が露出した端面を有し、
   前記端面において、前記排出口は、前記第一の方向から見て平面内に充填された複数の正多角形の頂点と重なる位置に配置された請求項２に記載の分流構造。
4. 前記端面において、前記排出口は、前記第一の方向から見て平面内に充填された複数の正三角形の頂点と重なる位置に配置され、
   前記排出口は、４つの前記排出口による辺と５つの前記排出口による辺とが交互に並ぶ６辺を有した六角形状の領域内に配置された、請求項３に記載の分流構造。
5. 前記端面において、前記排出口は、前記第一の方向から見て平面内に充填された複数の正三角形の頂点と重なる位置に配置され、
   前記排出口は、４つの前記排出口による６辺を有した正六角形状の領域内で、中央の１点を除く位置に配置された、請求項３に記載の分流構造。
6. 前記端面において、前記排出口は、前記第一の方向から見て平面内に充填された複数の正三角形の頂点と重なる位置に配置され、
   前記排出口は、３つの前記排出口による６辺を有した正六角形状の領域内で、中央の１点を除く位置に配置された、請求項３に記載の分流構造。
7. 前記端面において、前記排出口は、前記第一の方向から見て正六角形の頂点と重なる位置に配置された、請求項３に記載の分流構造。
8. 前記端面において、前記排出口は、前記第一の方向から見て平面内に充填された複数の正方形の頂点と重なる位置に配置され、
   前記排出口は、４つの前記排出口による４辺を有した正方形状の領域内に配置された、請求項３に記載の分流構造。
9. 前記端面における開口面積が異なる複数の前記排出口が設けられた、請求項３〜８のうちいずれか一つに記載の分流構造。
10. 前記下流区間に、下流端に向かうにつれて断面積が漸減する絞り部が設けられた、請求項１〜９のうちいずれか一つに記載の分流構造。

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