JP6352993B2 - 流路構造及び処理装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、流路構造及び処理装置に関する。
複数の開口から流体を吸引又は吐出する装置において、複数種類の流体を吸引又は吐出する部材が知られる。例えば、複数種類の流体が、部材によって形成された複数の通路でそれぞれ拡散し、複数の開口から吐出される。
部材の複数の開口を通じた流体の吸引又は吐出が、不均一になってしまうことがある。
一つの実施形態に係る流路構造は、ハウジングと、複数の第1の壁部と、を備える。前記ハウジングは、第1の方向の端に位置する外面を有し、内部に互いに独立した二つの通路が設けられ、当該二つの通路がそれぞれ、少なくとも一つの流体室と、前記外面に開口する複数の開口と、前記流体室に接続された複数の分岐路と、を含む。前記二つの通路のそれぞれの前記流体室が前記第1の方向に交互に配置される。前記複数の分岐路が、前記複数の開口のうち少なくとも一つと一つの前記流体室とを接続する前記複数の分岐路、及び一つの前記流体室と他の前記流体室とを接続する前記複数の分岐路、の少なくとも一方を含む。前記複数の第1の壁部は、前記ハウジングに設けられ、前記流体室に面するとともに前記第1の方向に前記流体室を介して並べられる。
以下に、第1の実施形態について、図1乃至図8を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明について、複数の表現が記載されることがある。複数の表現がされた構成要素及び説明は、記載されていない他の表現がされても良い。さらに、複数の表現がされない構成要素及び説明も、記載されていない他の表現がされても良い。
図1は、第1の実施形態に係る半導体製造装置10を概略的に示す断面図である。半導体製造装置10は、処理装置の一例であり、例えば、製造装置、加工装置、吸排装置、供給装置、又は装置とも称され得る。なお、処理装置は半導体製造装置10に限らず、対象となる物体に、例えば加工、洗浄、及び試験のような処理を行う他の装置であっても良い。
各図面に示されるように、本明細書において、X軸、Y軸及びZ軸が定義される。X軸とY軸とZ軸とは、互いに直交する。X軸は、半導体製造装置10の幅に沿う。Y軸は、半導体製造装置10の奥行き(長さ)に沿う。Z軸は、半導体製造装置10の高さに沿う。本実施形態において、Z軸は鉛直方向に延びる。なお、Z軸が延びる方向と、鉛直方向とが異なっても良い。
図1に示される第1の実施形態の半導体製造装置10は、例えば、化学蒸着(CVD)装置である。半導体製造装置10は、他の装置であっても良い。半導体製造装置10は、製造部11と、ステージ12と、シャワープレート13と、第1のポンプ14と、第2のポンプ15と、を有する。
製造部11は、例えば、筐体とも称され得る。ステージ12は、例えば、載置部又は台とも称され得る。シャワープレート13は、流路構造及びハウジングの一例であり、例えば、分岐部、吐出部、排出部、吸引部、部材、又は部品とも称され得る。本実施形態において、シャワープレート13は、流体を吐出する。しかし、流路構造は、流体を吸引しても良い。
第1のポンプ14は、第1の流体供給部の一例である。第2のポンプ15は、第2の流体供給部の一例である。第1のポンプ14及び第2のポンプ15は、例えば、供給部、排出部、又は送部とも称され得る。
製造部11の内部に、気密に密閉可能なチャンバ21が設けられる。チャンバ21は、例えば、部屋又は空間とも称され得る。半導体製造装置10は、例えば、チャンバ21において、半導体ウェハ(以下、ウェハと称する)Wを製造する。ウェハWは、物体の一例である。製造部11は、上壁23と、周壁24とを有する。
上壁23は、内面23aを有する。内面23aは、下方向に向く略平坦な面である。内面23aは、チャンバ21の一部を形成する。すなわち、内面23aは、チャンバ21の内部に向く。
周壁24は、内周面24aを有する。内周面24aは、略水平方向に向く面である。内周面24aは、チャンバ21の一部を形成する。すなわち、内周面24aは、チャンバ21の内部に向く。周壁24に、複数の排気口27が設けられる。排気口27から、チャンバ21の気体が吸引され得る。
ステージ12及びシャワープレート13は、チャンバ21に配置される。なお、図1に示されるように、ステージ12の一部及びシャワープレート13の一部が、チャンバ21の外に位置しても良い。
ステージ12は、支持部12aを有する。支持部12aは、物体支持部の一例である。支持部12aは、チャンバ21に位置し、上壁23の内面23aに向いてウェハWを支持する。ステージ12はヒータを有し、支持部12aに支持されたウェハWを加熱することが可能である。
ステージ12は、例えば、ウェハWを吸引することにより、当該ウェハWを支持部12aに固定し得る。さらに、ステージ12は、ウェハWを支持した状態で回転可能であっても良い。
シャワープレート13は、拡散部31と、管部32とを有する。拡散部31は、X‐Y平面上で広がる略円盤状に形成される。管部32は、拡散部31の略中央部からZ軸に沿う正方向(Z軸の矢印が向く方向、上方向)に延びる。
管部32は、上壁23を貫通する。例えば、管部32が上壁23に固定されることで、シャワープレート13が製造部11の上壁23に取り付けられる。なお、シャワープレート13は、他の手段により製造部11に取り付けられても良い。
拡散部31は、底面31aと上面31bと有する。底面31aは、外面の一例であり、例えば、表面とも称され得る。底面31aは、シャワープレート13のZ軸に沿う負方向(Z軸の矢印が向く方向の反対方向、下方向)の端に位置し、略平坦に形成される。Z軸に沿う負方向は、第1の方向の一例である。底面31aは、Z軸に沿う負方向に向く。なお、底面31aは、曲面であっても良いし、凹凸を有しても良い。
拡散部31の底面31aは、ステージ12の支持部12aに支持されたウェハWに面する。言い換えると、ステージ12は、拡散部31の底面31aが向く位置にウェハWを支持する。
拡散部31の上面31bは、底面31aの反対側に位置する。上面31bは、略平坦に形成され、Z軸に沿う正方向に向く。なお、上面31bは、曲面であっても良いし、凹凸を有しても良い。管部32は、上面31bから、Z軸に沿う正方向に延びる。
図2は、第1の実施形態の拡散部31の一部を示す断面図である。図2に示すように、拡散部31に、二つの通路41が設けられる。二つの通路41はそれぞれ、例えば、空間、部屋、又は流路とも称され得る。
説明のため、二つの通路41は、通路41A及び通路41Bと個別に称されることがある。通路41Aと通路41Bとに共通する説明は、通路41についての説明として記載される。
二つの通路41はそれぞれ、シャワープレート13の内部に設けられる。二つの通路41は、互いに独立する。言い換えると、通路41Aは通路41Bから隔てられ、通路41Bは通路41Aから隔てられる。
二つの通路41はそれぞれ、複数の流体室42と、複数の流出口43と、複数の分岐路44とを含む。流体室42は、例えば、部屋、流路、又は空間とも称され得る。流出口43は、開口の一例であり、例えば、開口端、端部、縁、又は穴とも称され得る。分岐路44は、例えば、ブランチ、孔、開口、又は流路とも称され得る。
それぞれの通路41の複数の流体室42は、Z軸に沿う負方向に間隔を介して配置される。二つの通路41のそれぞれの流体室42は、Z軸に沿う負方向に交互に配置される。例えば、通路41Aの一つの流体室42は、Z軸に沿う負方向において、通路41Bの二つの流体室42の間に位置する。さらに、通路41Bの一つの流体室42は、Z軸に沿う負方向において、通路41Aの二つの流体室42の間に位置する。
一つの通路41において、一つの流体室42の一部と、他の流体室42の一部とが、Z軸に沿う負方向に隣り合っても良い。Z軸に沿う負方向において、一方の通路41の一つの流体室42の一部と他の流体室42の一部との間に、他方の通路41の一つの流体室42が位置すれば、二つの通路41のそれぞれの流体室42がZ軸に沿う負方向に交互に配置される、と称され得る。
複数の流出口43は、拡散部31の底面31aに開口する。流出口43は、幾つかの分岐路44の端に設けられる。別の表現によれば、流出口43は、幾つかの分岐路44の端に位置する底面31aの縁によって形成される。
図3は、第1の実施形態の通路41Aの一部を示す斜視図である。図3は、拡散部31を省略して通路41Aを示す。図4は、第1の実施形態の通路41Bの一部を示す斜視図である。図4は、拡散部31を省略して通路41Bを示す。
図3及び図4に示すように、第1の実施形態において、複数の流出口43は、X軸に沿う方向とY軸に沿う方向とに等間隔に配置される。言い換えると、複数の流出口43は、マトリクス状に配置される。複数の流出口43は、他の配置がされても良い。
図2に示すように、複数の分岐路44はそれぞれ、少なくとも一つの流体室42に接続される。複数の分岐路44は、第1の実施形態において、複数の接続路47と、複数の流出路48と、複数の流入路49とを含む。
複数の接続路47はそれぞれ、一つの流体室42と、他の流体室42とを接続する分岐路44である。一方の通路41の接続路47によって接続される二つの流体室42は、Z軸に沿う負方向において、他方の通路41の一つの流体室42を介してZ軸に沿う負方向に隣り合う。
複数の流出路48はそれぞれ、複数の流出口43のうち少なくとも一つと、一つの流体室42とを接続する分岐路44である。一つの通路41の流出路48が接続される流体室42は、当該一つの通路41の複数の流体室42のうち、最も拡散部31の底面31aに近い流体室42である。流出口43は、流出路48の端に設けられる。
複数の流入路49はそれぞれ、一つの流体室42に接続される。一つの通路41の流入路49が接続される流体室42は、当該一つの通路41の複数の流体室42のうち、最も拡散部31の上面31bに近い流体室42である。
拡散部31に、複数の壁51が設けられる。複数の壁51は、第1の壁部の一例である。複数の壁51は、底壁52と、上壁53と、複数の隔壁54とを含む。底壁52及び上壁53は、例えば、外壁とも称され得る。隔壁54は、例えば、曲壁、介在部、又は隔離部とも称され得る。
底壁52と、上壁53と、複数の隔壁54とは、Z軸に沿う負方向に、流体室42を介して並べられる。Z軸に沿う負方向において、複数の隔壁54は、上壁53と底壁52との間に位置する。
例えば、底壁52と一つの隔壁54との間に、通路41Aの一つの流体室42が介在する。上壁53と一つの隔壁54との間に、通路41Bの一つの流体室42が介在する。隣り合う二つの隔壁54の間に、通路41Aの一つの流体室42又は通路41Bの一つの流体室42が介在する。
底壁52は、略平坦な板状に形成される。なお、底壁52は、他の形状に形成されても良い。底壁52は、拡散部31の底面31aを有する。すなわち、底壁52は、底壁52、上壁53、及び複数の隔壁54のうち、最も下方向に位置する。
底壁52は、内面52aをさらに有する。内面52aは、第1の面の一例である。内面52aは、底面31aの反対側に位置する。内面52aは、Z軸に沿う正方向に向く略平坦な面である。内面52aは、他の形状に形成されても良い。
上壁53は、略平坦な板状に形成される。なお、上壁53は、他の形状に形成されても良い。上壁53は、拡散部31の上面31bを有する。すなわち、上壁53は、底壁52、上壁53、及び複数の隔壁54のうち、最も上方向に位置する。
上壁53は、内面53aをさらに有する。内面53aは、第2の面の一例である。内面53aは、上面31bの反対側に位置する。内面53aは、Z軸に沿う負方向に向く略平坦な面である。内面53aは、他の形状に形成されても良い。
複数の隔壁54は、拡散部31の内部に設けられる。第1の実施形態において、複数の隔壁54はそれぞれ、周期的に曲げられた板状に形成される。隔壁54は、他の形状に形成されても良い。複数の隔壁54は、Z軸に沿う負方向に重ねられる。
複数の隔壁54はそれぞれ、下面54aと、上面54bとを有する。下面54aは、第2の面の一例である。上面54bは、第1の面の一例である。上面54bは、下面54aの反対側に位置する。上面54bは、下面54aよりもZ軸に沿う正方向に位置する。
上記のように配置された底壁52と、上壁53と、複数の隔壁54とはそれぞれ、通路41Aの流体室42及び通路41Bの流体室42の少なくとも一方に面する。例えば、底壁52の内面52aは、通路41Aの一つの流体室42に面する。上壁53の内面53aは、通路41Bの一つの流体室42に面する。複数の隔壁54の下面54a及び上面54bはそれぞれ、通路41Aの一つの流体室42、又は通路41Bの一つの流体室42に面する。
第1の実施形態において、拡散部31の内部に、三つの隔壁54が設けられる。説明のため、三つの隔壁54は、隔壁54A,54B,54Cと個別に称されることがある。隔壁54A,54B,54Cに共通する説明は、隔壁54についての説明として記載される。
隔壁54Bは、Z軸に沿う負方向において、隔壁54Cと隔壁54Aとの間に位置する。隔壁54Aは、隔壁54Bよりも底壁52に近い。隔壁54Cは、隔壁54Bよりも上壁53に近い。
複数の隔壁54はそれぞれ、複数の曲部61を有する。なお、底壁52及び上壁53の少なくとも一方がさらに、複数の曲部61を有しても良い。複数の曲部61は、複数の上曲部62と、複数の下曲部63とを含む。上曲部62は第1の曲部及び第3の曲部の一例である。下曲部63は、第2の曲部の一例である。
上曲部62は、隔壁54の一部であって、Z軸に沿う正方向に凸の部分である。Z軸に沿う正方向は、第1の方向の反対方向の一例である。上曲部62は、底壁52から遠ざかるように窪み、上壁53に向かって突出する。上曲部62において、下面54aはZ軸に沿う正方向に窪み、上面54bはZ軸に沿う正方向に突出する。
上曲部62は、頂部と、頂部の周りの部分とを有する。頂部は、上曲部62のうち、最もZ軸に沿う正方向(上方向)に位置する部分である。頂部の周りの部分は、頂部よりもZ軸に沿う負方向(下方向)に位置する。
上曲部62は、Z軸に沿う正方向に向かうに従って先細る。言い換えると、上曲部62の内側の空間の断面積は、Z軸に沿う正方向に向かうに従って小さくなる。上曲部62は、他の形状を有しても良い。
下曲部63は、隔壁54の一部であって、Z軸に沿う負方向に凸の部分である。下曲部63は、底壁52に向かって突出し、上壁53から遠ざかるように窪む。下曲部63において、下面54aはZ軸に沿う負方向に突出し、上面54bはZ軸に沿う負方向に窪む。
下曲部63は、頂部と、頂部の周りの部分とを有する。頂部は、下曲部63のうち、最もZ軸に沿う負方向(下方向)に位置する部分である。頂部の周りの部分は、頂部よりもZ軸に沿う正方向(上方向)に位置する。
下曲部63は、Z軸に沿う負方向に向かうに従って先細る。言い換えると、下曲部63の内側の空間の断面積は、Z軸に沿う負方向に向かうに従って小さくなる。下曲部63は、他の形状を有しても良い。
図5は、第1の実施形態の一つの隔壁54を示す平面図である。図5に示すように、第1の実施形態において、曲部61は、略四角錐状に形成される。すなわち、上曲部62の下方向の端部と、下曲部63の上方向の端部とはそれぞれ、略四角形に形成される。
複数の上曲部62と複数の下曲部63とは、X軸に沿う方向に交互に配置される。さらに、複数の上曲部62と複数の下曲部63とは、Y軸に沿う方向に交互に配置される。Z軸に沿う負方向に平面視した場合、複数の上曲部62と複数の下曲部63とは、平面内に隙間無く且つ重複無く充填される。
図2に示すように、複数の上曲部62と複数の下曲部63とを有する隔壁54はそれぞれ、Y軸に沿う方向に平面視した場合の一つの断面において正弦波形状を有する。言い換えると、隔壁54は、周期関数によって表現され得る形状を有する。隔壁54は、他の形状を有しても良い。
隔壁54Aの複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、X軸に沿う方向に、周期LAで配置される。X軸に沿う方向は、第2の方向の一例である。周期LAは、第1の周期の一例である。周期LAは、隔壁54Aの二つの上曲部62の頂部の間の距離である。隔壁54Aの二つの下曲部63の頂部の間の距離も、周期LAである。さらに、隔壁54Aの複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、Y軸に沿う方向に、周期LAで配置される。
隔壁54Bの複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、X軸に沿う方向に、周期LBで配置される。周期LBは、第1の周期及び第2の周期の一例である。周期LBは、隔壁54Bの二つの上曲部62の頂部の間の距離である。隔壁54Bの二つの下曲部63の頂部の間の距離も、周期LBである。さらに、隔壁54Bの複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、Y軸に沿う方向に、周期LBで配置される。
隔壁54Cの複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、X軸に沿う方向に、周期LCで配置される。周期LCは、第2の周期の一例である。周期LCは、隔壁54Cの二つの上曲部62の頂部の間の距離である。隔壁54Cの二つの下曲部63の頂部の間の距離も、周期LCである。さらに、隔壁54Cの複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、Y軸に沿う方向に、周期LCで配置される。
第1の実施形態において、周期LBは、実質的に周期LAの2倍の周期である。すなわち、周期LBは、周期LAよりも長く且つ周期LAとの公倍数を有する。周期LBは、例えば、周期LAに2の整数倍を乗じた他の周期であっても良い。周期LBは、周期LAと同じ周期であっても良いし、他の周期であっても良い。
周期LCは、実質的に周期LBの2倍の周期である。すなわち、周期LCは、周期LBよりも長く且つ周期LBとの公倍数を有する。周期LCは、例えば、周期LBに2の整数倍を乗じた他の周期であっても良い。周期LCは、周期LBと同じ周期であっても良いし、他の周期であっても良い。
下記の式のように、隣り合う隔壁54の上曲部62及び下曲部63の周期の拡大倍率Aは、整数N倍したときに、整数Mとなる。なお、拡大倍率Aは1以上である。
A=M/N (M≧N)
さらに、拡大倍率Aは、一定の倍率で増加しなくても良い。例えば、周期LBが周期LAの2倍の周期であり、周期LCが周期LBの6倍の周期であっても良い。
A=M/N (M≧N)
さらに、拡大倍率Aは、一定の倍率で増加しなくても良い。例えば、周期LBが周期LAの2倍の周期であり、周期LCが周期LBの6倍の周期であっても良い。
シャワープレート13に、少なくとも一つの曲部61の頂部と、当該曲部61を有する壁51と異なる壁51と、の接続部65が設けられる。シャワープレート13は、複数の接続部65を有する。
複数の接続部65は、隔壁54Aの複数の下曲部63の頂部と、底壁52と、の複数の接続部65Aを含む。複数の接続部65は、隔壁54Aの複数の上曲部62の頂部と、隔壁54Bの複数の下曲部63の頂部と、の複数の接続部65ABを含む。
複数の接続部65は、隔壁54Bの複数の上曲部62の頂部と、隔壁54Cの複数の下曲部63の頂部と、の複数の接続部65BCを含む。複数の接続部65は、隔壁54Cの複数の上曲部62の頂部と、上壁53と、の複数の接続部65Cを含む。
接続部65において、二つの壁51は一体化される。言い換えると、接続部65は、隣り合う二つの壁51が一体に成形された部分である。接続部65は、例えば、隣り合う二つの壁51が互いに取り付け、接着、又は溶接された部分であっても良い。
図6は、第1の実施形態の拡散部31の一部を拡大して示す断面図である。図6に示すように、複数の接続部65にそれぞれ、管部67が設けられる。管部67は、第2の壁部の一例であり、例えば、管、介在部、又は隔離部とも称され得る。図6において、接続部65及び管部67は、二点鎖線によって示される。
複数の管部67はそれぞれ、シャワープレート13の内部に設けられ、一方の通路41の分岐路44と他方の通路41の流体室42とを隔てる。別の表現によれば、管部67の内側に一方の通路41の分岐路44が設けられ、管部67の外側に他方の通路41の流体室42が設けられる。
例えば、複数の管部67が、底壁52と、隔壁54Aの複数の下曲部63の頂部との接続部65Aに設けられる。底壁52と隔壁54Aとは、通路41Aの一つの流体室42に面する。
接続部65Aに設けられた管部67は、通路41Aの流体室42と、通路41Bの流出路48とを隔てる。接続部65Aに設けられた通路41Bの流出路48は、隔壁54Aの上面54bに開口する。通路41Bの流出路48は、さらに、底壁52にも設けられ、流体室42と流出口43とを接続する。一方、通路41Aの流出路48は、底壁52の内面52aに開口する。
複数の管部67が、隔壁54Aの複数の上曲部62のうち幾つかの頂部と、隔壁54Bの複数の下曲部63の頂部と、の接続部65ABに設けられる。隔壁54Aと隔壁54Bとは、通路41Bの一つの流体室42に面する。
接続部65ABに設けられた管部67は、通路41Bの流体室42と、通路41Aの接続路47とを隔てる。接続部65ABに設けられた通路41Aの接続路47は、隔壁54Aの下面54aに開口し、且つ隔壁54Bの上面54bに開口する。
複数の管部67が、隔壁54Bの複数の上曲部62のうち幾つかの頂部と、隔壁54Cの複数の下曲部63の頂部と、の接続部65BCに設けられる。隔壁54Bと隔壁54Cとは、通路41Aの一つの流体室42に面する。
接続部65BCに設けられた管部67は、通路41Aの流体室42と、通路41Bの接続路47とを隔てる。接続部65BCに設けられた通路41Bの接続路47は、隔壁54Bの下面54aに開口し、且つ隔壁54Cの上面54bに開口する。
複数の管部67が、隔壁54Cの複数の上曲部62の頂部と、上壁53と、の接続部65Cに設けられる。隔壁54Cと上壁53とは、通路41Bの一つの流体室42に面する。
接続部65Cに設けられた管部67は、通路41Bの流体室42と、通路41Aの流入路49とを隔てる。接続部65Cに設けられた通路41Aの流入路49は、隔壁54Cの下面54aに開口する。通路41Aの流入路49は、さらに、上壁53にも設けられる。一方、通路41Bの流入路49は、上壁53の内面53aに開口する。
それぞれの接続部65に設けられる管部67及び分岐路44の数は、Z軸に沿う負方向に向かうに従って増加する。別の表現によれば、一つの通路41において、一つの流体室42に開口する分岐路44の数は、当該流体室42よりも拡散部31の底面31aから遠い他の流体室42に開口する分岐路44の数よりも多い。
底壁52の内面52aに開口する複数の流出路48の数は、隔壁54Aの下面54aに開口する複数の接続路47の数よりも多く、例えば4倍である。底壁52の内面52aと、隔壁54Aの下面54aとは、通路41Aの一つの流体室42に面する。
隔壁54Aの上面54bに開口する複数の流出路48の数は、隔壁54Bの下面54aに開口する複数の接続路47の数よりも多く、例えば4倍である。隔壁54Aの上面54bと、隔壁54Bの下面54aとは、通路41Bの一つの流体室42に面する。
隔壁54Bの上面54bに開口する複数の接続路47の数は、隔壁54Cの下面54aに開口する複数の流入路49の数よりも多く、例えば4倍である。隔壁54Bの上面54bと、隔壁54Cの下面54aとは、通路41Aの一つの流体室42に面する。
隔壁54Cの上面54bに開口する複数の接続路47の数は、上壁53の内面53aに開口する複数の流入路49の数よりも多く、例えば4倍である。隔壁54Cの上面54bと、上壁53の内面53aとは、通路41Bの一つの流体室42に面する。
隔壁54Aの複数の上曲部62は、隔壁54Bの複数の下曲部63に接続されず、隔壁54Bの複数の下曲部63から離間した複数の上曲部62を含む。隔壁54Aの複数の上曲部62のうち隔壁54Bの複数の下曲部63から離間した少なくとも一つは、管部67が設けられた接続部65BCに面する。言い換えると、隔壁54Aの複数の上曲部62のうち隔壁54Bの複数の下曲部63から離間した少なくとも一つは、管部67が設けられた接続部65BCの下方向に位置する。
隔壁54Bの複数の上曲部62は、隔壁54Cの複数の下曲部63に接続されず、隔壁54Cの複数の下曲部63から離間した複数の上曲部62を含む。隔壁54Bの複数の上曲部62のうち隔壁54Cの複数の下曲部63から離間した少なくとも一つは、管部67が設けられた接続部65Cに面する。言い換えると、隔壁54Bの複数の上曲部62のうち隔壁54Cの複数の下曲部63から離間した少なくとも一つは、管部67が設けられた接続部65Cの下方向に位置する。
図5に示すように、複数の隔壁54のそれぞれにおいて、複数の曲部61の複数の頂部は、Z軸に沿う負方向に平面視した場合に、平面内に充填された複数の正多角形Pの頂点(角)と重なる位置に配置される。第1の実施形態において、正多角形Pは四角形である。別の表現によれば、Z軸に沿う負方向に平面視した場合、複数の曲部61の頂部によって形成される正多角形Pは、平面内に隙間無く且つ重複無く充填される。
複数の隔壁54のそれぞれにおいて、複数の曲部61の頂部に設けられる接続部65、管部67、及び分岐路44も、Z軸に沿う負方向に平面視した場合に、平面内に充填された複数の正多角形Pの頂点(角)と重なる位置に配置される。このため、複数の隔壁54のそれぞれにおいて、曲部61の頂部、接続部65、管部67、及び分岐路44は、等間隔に配置される。
複数の隔壁54の正多角形Pは相似である。例えば、隔壁54Aの正多角形Pは、四角形である隔壁54Bの正多角形Pよりも大きい四角形である。隔壁54Bの正多角形Pは、四角形である隔壁54Cの正多角形Pよりも大きい四角形である。
図2に示すように、流出路48のそれぞれの長さは、接続路47のそれぞれの長さよりも長い。第1の実施形態において、流出路48の内径と、接続路47の内径とは略同一である。なお、流出路48の内径と、接続路47の内径とが異なっても良い。
図7は、第1の実施形態のシャワープレート13の断面を概略的に示す斜視図である。図8は、第1の実施形態の第1の管路75、第2の管路76、複数の第1の分配路77、及び複数の第2の分配路78を示す斜視図である。
図7及び図8に示すように、シャワープレート13に、第1の管路75と、第2の管路76と、複数の第1の分配路77と、複数の第2の分配路78(図8に示す)とが設けられる。図8は、管部32を省略し、第1の管路75と、第2の管路76と、複数の第1の分配路77と、複数の第2の分配路78とを示す。
第1の管路75と第2の管路76とはそれぞれ、管部32に設けられ、Z軸に沿う方向に延びる。第2の管路76は、環状の断面を有する。第1の管路75は、第2の管路76の内側に位置する。すなわち、第1の管路75と第2の管路76とは、いわゆる二重管である。
第1の管路75の一方の端部は、管部32の上方向の端部で開口する。第1の管路75の他方の端部は、複数の第1の分配路77によって、通路41Aの流入路49に接続される。第1の管路75は、通路41Aの一つの流体室42に、通路41Aの流入路49を介して接続される。
第2の管路76の一方の端部は、管部32の上方向の端部で開口する。第2の管路76の他方の端部は、複数の第2の分配路78によって、通路41Bの流入路49に接続される。第2の管路76は、通路41Bの一つの流体室42に、通路41Bの流入路49を介して接続される。
図1に示すように、第1のポンプ14は、例えば配管を介して、シャワープレート13の管部32に接続される。第1のポンプ14は、図8に示される第1の管路75及び複数の第1の分配路77を通じて、通路41Aに第1のガスG1を供給する。第1のガスG1は、第1の流体の一例である。第1の流体は気体に限らず、例えば、液体であっても良い。
第1のポンプ14から第1の管路75に供給された第1のガスG1は、複数の第1の分配路77及び複数の流入路49を通って、通路41Aの一つの流体室42に供給される。第1のガスG1は、図2に示される通路41Aの上方の流体室42に供給される。
流体室42に、複数の分岐路44が開口する。しかし、流体室42の断面積は、分岐路44の断面積よりも大きい。このため、流体室42を流れる第1のガスG1の圧力損失は、分岐路44を流れる第1のガスG1の圧力損失よりも小さい。従って、第1のガスG1は、流体室42に開口する接続路47に入るよりも先に、流体室42で拡散し、流体室42に充満する。
第1のガスG1が上方の流体室42に充満すると、第1のガスG1が複数の接続路47を通って、下方の流体室42に供給される。第1のガスG1は、流体室42に開口する流出路48に入るよりも先に、流体室42で拡散し、流体室42に充満する。
第1のガスG1が下方の流体室42に充満すると、第1のガスG1が複数の流出路48を通って、複数の流出口43から、ステージ12に支持されたウェハWに向かって吐出される。図1は、流出口43から吐出された第1のガスG1を細線の矢印で模式的に示す。
第2のポンプ15は、例えば配管を介して、シャワープレート13の管部32に接続される。第2のポンプ15は、図8に示される第2の管路76及び第2の分配路78を通じて、通路41Bに第2のガスG2を供給する。第2のガスG2は、第2の流体の一例である。第2の流体は気体に限らず、例えば、液体であっても良い。
第2のポンプ15から第2の管路76に供給された第2のガスG2は、複数の第2の分配路78及び複数の流入路49を通って、図2に示される通路41Bの上方の流体室42に供給される。
流体室42に、複数の分岐路44が開口する。しかし、流体室42の断面積は、分岐路44の断面積よりも大きい。このため、流体室42を流れる第2のガスG2の圧力損失は、分岐路44を流れる第2のガスG2の圧力損失よりも小さい。従って、第2のガスG2は、流体室42に開口する接続路47に入るよりも先に、流体室42で拡散し、流体室42に充満する。
第2のガスG2が上方の流体室42に充満すると、第2のガスG2が複数の接続路47を通って、下方の流体室42に供給される。第2のガスG2は、流体室42に開口する流出路48に入るよりも先に、流体室42で拡散し、流体室42に充満する。
第2のガスG2が下方の流体室42に充満すると、第2のガスG2が複数の流出路48を通って、複数の流出口43から、ステージ12に支持されたウェハWに向かって吐出される。図1は、流出口43から吐出された第2のガスG2を二点鎖線の矢印で模式的に示す。
第1のガスG1は、例えば、メチルシランである。第2のガスG2は、例えば、過酸化水素である。シャワープレート13から吐出された第1のガスG1と第2のガスG2とは、化学反応により、ウェハWに二酸化ケイ素膜を形成する。なお、第1のガスG1と第2のガスG2とは、他の流体であっても良い。また、第1のガスG1と第2のガスG2とが同一の組成を有する流体であっても良い。なお、第1のガスG1及び第2のガスG2は、第1及び第2の管路75,76を介さず、例えば、シャワープレート13の側方から通路41A及び通路41Bに供給されても良い。
本実施形態において、シャワープレート13は、例えば、3Dプリンタによって積層造形される。このため、シャワープレート13は一体物として成形される。すなわち、シャワープレート13と、複数の壁51と、複数の管部67とが一体に成形される。なお、シャワープレート13と、複数の壁51と、複数の管部67とが個別に成形されても良い。
上述のように、隔壁54はそれぞれ、Y軸に沿う方向に平面視した場合の一つの断面において正弦波形状を有する。このような下方向に向く平坦な面が無い隔壁54は、3Dプリンタによって積層造形しやすい。なお、シャワープレート13は、他の方法で成形されても良い。
以上説明された第1の実施形態に係る半導体製造装置10において、二つの通路41A,41Bのそれぞれの流体室42がZ軸に沿う負方向に交互に配置される。これにより、第1の実施形態のように二つの通路41A,41Bがそれぞれ複数の流体室42を有する場合、通路41Aの流出路48の長さと、通路41Bの流出路48の長さとが大きく異なることが抑制される。従って、複数の流出口43におけるガスG1,G2の排出又は吸引のばらつきが抑制される。また、二つの通路41A,41Bの流体室42及び分岐路44が効率的に配置され得る。
管部67が、一方の通路41の分岐路44と、他方の通路41の流体室42と、を隔てる。これにより、例えば、通路41Bの分岐路44が通路41Aの流体室42を迂回することが無くなり、分岐路44が長くなることが抑制される。
二つの通路41A,41Bはそれぞれ、複数の流体室42を含む。例えば、二つの通路41A,41Bはそれぞれ、上流の流体室42でガスG1,G2を拡散させてから、下流の流体室42に多数設けられた流出路48を通じて流出口43からガスG1,G2を排出することができる。従って、複数の流出口43におけるガスG1,G2の排出又は吸引のばらつきが抑制される。
隔壁54は、それぞれがZ軸に沿う負方向に凸又はZ軸に沿う正方向に凸である少なくとも一つの曲部61を有する。これにより、隔壁54の強度が向上し、隔壁54がより薄くされることが可能である。従って、シャワープレート13が薄型化及び軽量化され得る。
シャワープレート13に、曲部61の頂部と、他の壁51と、の接続部65が設けられる。これにより、シャワープレート13の剛性及び強度が向上する。
接続部65に、管部67が設けられる。これにより、シャワープレート13の剛性及び強度が向上する。さらに、他の壁51に接近した部分である接続部65に管部67が設けられるため、分岐路44の長さが短くなり、分岐路44における圧力損失が低減するとともにコンダクタンスが向上する。さらに、一方の通路41の流体室42に、例えば互いに離間した二つの壁51を接続するパイプ状の管部67を設ける必要が無くなる。
上曲部62のうち少なくとも一つの頂部と、下曲部63のうち少なくとも一つの頂部と、の接続部65に、管部67が設けられる。これにより、シャワープレート13の剛性及び強度が向上する。さらに、Z軸に沿う正方向に凸の上曲部62と、Z軸に沿う負方向に凸の下曲部63と、が接続されるため、流体室42がZ軸に沿う方向においてより広く形成される。従って、流体室42におけるガスG1,G2の圧力損失が低減するとともにコンダクタンスが向上し、流体室42でガスG1,G2が拡散しやすくなる。
例えば、隔壁54Aの複数の上曲部62は、X軸に沿う方向及びY軸に沿う方向に周期LAで配置される。隔壁54Bの複数の上曲部62及び複数の下曲部63は、X軸に沿う方向及びY軸に沿う方向に周期LBで配置される。周期LBは、周期LAよりも長く且つ周期LAとの公倍数を有する。または、隔壁54Cの下曲部63の周期LCは、周期LBよりも長く且つ周期LBとの公倍数を有する。これにより、Z軸に沿う負方向に向かうに従って二つの壁51の接続部65の数が増加する。従って、流出口43からガスG1,G2が吐出される場合、二つの通路41はそれぞれ、接続部65及び分岐路44が少ない上流の流体室42でガスG1,G2を拡散させてから、下流の流体室42に多数設けられた流出路48を通じて流出口43からガスG1,G2を排出することができる。従って、複数の流出口43におけるガスG1,G2の排出又は吸引のばらつきが抑制される。なお、隣り合う二つの隔壁54の形状を表現し得る周期関数は、当該周期関数の周期が公倍数を有すれば、異なる関数形であっても良い。
周期LBが周期LAに2の整数倍を乗じた周期であり、周期LCが周期LBに2の整数倍を乗じた周期であると、分岐路44及び管部67が設けられる接続部65の下に、上に凸の上曲部62が設けられる。これにより、図2の矢印に示すように、分岐路44からZ軸に沿う負方向に噴出したガスG1,G2が上曲部62に衝突し、略均等に分配される。従って、ガスG1,G2の流れの剥離が生じることが抑制され、ガスG1,G2が流体室42で滞留することが抑制される。
上曲部62のうち下曲部63から離間した少なくとも一つは、管部67が設けられた上曲部62の接続部65に面する。言い換えると、分岐路44及び管部67が設けられる接続部65の下に、上に凸の上曲部62が設けられる。これにより、図2の矢印に示すように、分岐路44からZ軸に沿う負方向に噴出したガスG1,G2が上曲部62に衝突し、略均等に分配される。従って、ガスG1,G2の流れの剥離が生じることが抑制され、ガスG1,G2が流体室42で滞留することが抑制される。
上曲部62は、Z軸に沿う正方向に向かって先細る。これにより、図2の矢印に示すように、上曲部62と下曲部63との接続部65に設けられた管部67の分岐路44からZ軸に沿う負方向に噴出したガスG1,G2が、上曲部62に沿って流れる。従って、ガスG1,G2の流れの剥離が生じることが抑制され、ガスG1,G2が流体室42で滞留することが抑制される。
曲部61の頂部は、Z軸に沿う負方向に平面視した場合に、平面内に充填された複数の正多角形Pの頂点と重なる位置に配置される。これにより、分岐路44及び流出口43が均等に配置され、複数の流出口43におけるガスG1,G2の排出又は吸引のばらつきが抑制される。さらに、より均一な二酸化ケイ素膜がウェハWに形成される。
一つの流体室42に面する上面54bに開口する複数の分岐路44の数は、当該一つの流体室42に面する下面54aに開口する複数の分岐路44の数よりも多い。従って、流出口43からガスG1,G2が吐出される場合、二つの通路41A,41Bはそれぞれ、分岐路44が少ない上流の流体室42でガスG1,G2を拡散させてから、下流の流体室42に多数設けられた流出路48を通じて流出口43からガスG1,G2を排出することができる。従って、複数の流出口43におけるガスG1,G2の排出又は吸引のばらつきが抑制される。
流出口43と流体室42とを接続する流出路48の長さは、二つの流体室42を接続する接続路47の長さよりも長い。分岐路44が長いほど、分岐路44を通るガスG1,G2の圧力損失が大きく且つコンダクタンスが低い。このため、流出口43からガスG1,G2が吐出される場合、ガスG1,G2は、流出口43と流体室42とを接続する流出路48に入るよりも先に、流体室42で拡散するようになる。従って、二つの通路41A,41Bはそれぞれ、流体室42でガスG1,G2を拡散させてから、流出路48を通じて流出口43からガスG1,G2を排出することができる。従って、複数の流出口43におけるガスG1,G2の排出又は吸引のばらつきが抑制される。
例えば、シャワープレート13が複数の部材により形成される場合、部材と部材との間からガスG1,G2が漏出する可能性がある。一方、本実施形態において、シャワープレート13と、壁51と、管部67とが、一体に成形される。これにより、シャワープレート13からガスG1,G2が漏出することが抑制される。
以下に、第2の実施形態について、図9を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
図9は、第2の実施形態に係る一つの隔壁54を示す平面図である。図9に示すように、第2の実施形態において、曲部61は、略三角錐状に形成される。すなわち、上曲部62の下方向の端部と、下曲部63の上方向の端部とはそれぞれ、略三角形に形成される。
複数の上曲部62と複数の下曲部63とは、X軸に沿う方向に交互に配置される。さらに、複数の上曲部62と複数の下曲部63とは、図9に矢印で示す方向Dに交互に配置される。方向Dは、第2の方向の一例であり、X軸に対して120度交差する方向である。Z軸に沿う負方向に平面視した場合、複数の上曲部62と複数の下曲部63とは、平面内に隙間無く且つ重複無く充填される。
複数の隔壁54のそれぞれにおいて、曲部61の頂部、接続部65、管部67、及び分岐路44は、Z軸に沿う負方向に平面視した場合に、平面内に充填された複数の正多角形Pの頂点(角)と重なる位置に配置される。第2の実施形態において、正多角形Pは三角形である。このため、複数の隔壁54のそれぞれにおいて、曲部61の頂部、接続部65、管部67、及び分岐路44は、等間隔に配置される。
以上説明された第2の実施形態に示されるように、正多角形Pは、第1の実施形態の四角形に限らず、第2の実施形態の三角形のような他の形状であっても良い。さらに、正多角形Pは複数の形状を含んでも良い。例えば、正多角形Pは、アルキメデスの平面充填を形成する六角形、四角形、及び三角形を含んでも良い。正多角形Pは、他の形状を含んでも良い。
以下に、第3の実施形態について、図10及び図11を参照して説明する。図10は、第3の実施形態に係る拡散部31の一部の断面を示す斜視図である。図10に示すように、第3の実施形態の隔壁54は、周期的に曲げられた板状に形成されるが、第1の実施形態の隔壁54と異なる形状を有する。さらに、第3の実施形態において、拡散部31の内部に、六つの隔壁54が設けられる。
第3の実施形態において、曲部61に含まれる上曲部62及び下曲部63はそれぞれ、二つの平坦な板状の部分と、二つの曲げられた板状の部分と、によって形成される。当該曲部61の頂部は、略四角錐状に形成される。曲部61は他の形状を有しても良い。
第3の実施形態において、複数の上曲部62は、互いに異なる形状を有する複数の上曲部62を含む。すなわち、一つの隔壁54は、ある形状を有する上曲部62と、当該上曲部62と異なる形状を有する他の上曲部62とを有する。
上曲部62と同じく、複数の下曲部63は、互いに異なる形状を有する複数の下曲部63を含む。すなわち、一つの隔壁54は、ある形状を有する下曲部63と、当該下曲部63と異なる形状を有する他の下曲部63とを有する。
上記の複数の上曲部62と複数の下曲部63とを有する隔壁54は、Y軸に沿う方向に平面視した場合の一つの断面においてジグザグに形成される。すなわち、隔壁54の断面形状は、第1の実施形態の正弦波形状のような連続する曲線形状に限らず、第3の実施形態のジグザグ形のような他の形状に形成されても良い。第3の実施形態の隔壁54の形状も、周期関数によって表現され得る。
図11は、第3の実施形態の拡散部31の一部を示す断面図である。図11に示すように、一つの流体室42に面する二つの隔壁54に注目した場合、他方よりもZ軸に沿う負方向に位置する一方が隔壁54Lと称され、他方が隔壁54Uと称されることがある。
図11に示すように、シャワープレート13のある位置における断面をY軸に沿う方向に平面視する場合、隔壁54U,54Lの一方(図11においては隔壁54U)の複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、X軸に沿う方向に、周期Lで配置される。また、隔壁54U,54Lの他方(図11においては隔壁54L)の複数の上曲部62及び複数の下曲部63とは、X軸に沿う方向に、周期Lの2倍の周期で配置される。なお、シャワープレート13の他の位置における断面をY軸に沿う方向に平面視する場合、隔壁54U,54Lの周期は上記の周期と異なる。
隔壁54Lの複数の上曲部62のうち少なくとも一つは、隔壁54Uの複数の下曲部63に接続されず、隔壁54Uの複数の下曲部63から離間した複数の上曲部62を含む。隔壁54Lの複数の上曲部62のうち隔壁54Uの複数の下曲部63から離間した少なくとも一つは、管部67が設けられた隔壁54Uの上曲部62の接続部65に面する。
以上説明された第3の実施形態に示されるように、隔壁54の形状は、第1の実施形態の正弦関数のような単純な周期関数に限らず、複雑な周期関数によって表現され得る形状であっても良い。
第3の実施形態において、隔壁54Lの上曲部62のうち隔壁54Uの下曲部63から離間した少なくとも一つは、隔壁54Uの管部67が設けられた上曲部62の接続部65に面する。これにより、分岐路44からZ軸に沿う負方向に噴出したガスG1,G2が隔壁54Lの上曲部62に衝突し、略均等に分配される。従って、ガスG1,G2の流れの剥離が生じることが抑制され、ガスG1,G2が流体室42で滞留することが抑制される。
以下に、第4の実施形態について、図12を参照して説明する。図12は、第4の実施形態に係る拡散部31の一部の断面を示す斜視図である。図12に示すように、第4の実施形態の隔壁54は、周期的に曲げられた板状に形成されるが、第1の実施形態の隔壁54と異なる形状を有する。さらに、第4の実施形態において、拡散部31の内部に、一つの隔壁54が設けられる。
第4の実施形態において、曲部61に含まれる上曲部62及び下曲部63はそれぞれ、四つの平坦な板状の部分によって形成される。当該曲部61の頂部は、略四角錐状に形成される。曲部61は他の形状を有しても良い。
上記の複数の上曲部62と複数の下曲部63とを有する隔壁54は、Y軸に沿う方向に平面視した場合の一つの断面においてジグザグに形成される。第4の実施形態の隔壁54の形状も、周期関数によって表現され得る。
上曲部62の頂部と上壁53との接続部65に、管部67が設けられる。当該管部67は、通路41Aの流入路49と、通路41Bの流体室42とを隔てる。また、下曲部63の頂部と底壁52との接続部65に、管部67が設けられる。当該管部67は、通路41Bの流出路48と、通路41Aの流体室42とを隔てる。
第4の実施形態において、底壁52の内面52aと、隔壁54の下面54aとが、通路41Aの流体室42に面する。さらに、隔壁54の上面54bと、上壁53の内面53aとが、通路41Bの流体室42に面する。通路41Aの流体室42と、通路41Bの流体室42とは、Z軸に沿う方向において大よそ同一位置に配置される。
以上説明された第4の実施形態の半導体製造装置10において、シャワープレート13に、曲部61の頂部と、他の壁51と、の接続部65が設けられる。これにより、シャワープレート13の剛性及び強度が向上する。
さらに、一方の通路41Aの流体室42の形状を、他方の通路41Bの流体室42の形状と幾何学的に略同一とし、一方の通路41Aの流体室42における第1のガスG1の圧力損失及びコンダクタンスと、他方の通路41Bの流体室42における第2のガスG2の圧力損失及びコンダクタンスとを、より近くすることが可能である。従って、複数の流出口43におけるガスG1,G2の排出又は吸引のばらつきが抑制される。
接続部65に、管部67が設けられる。これにより、一方の通路41の流体室42に、例えば互いに離間した二つの壁51を接続するパイプ状の管部67を設ける必要が無くなる。従って、一方の通路41Aの流体室42の形状を、他方の通路41Bの流体室42の形状と幾何学的に略同一とすることが可能となる。
以下に、第5の実施形態について、図13を参照して説明する。図13は、第5の実施形態に係る拡散部31の一部の断面を示す斜視図である。図13に示すように、第5の実施形態の隔壁54は、略平坦な板状に形成される。このため、隔壁54の下面54a及び上面54bは、略平坦に形成される。さらに、第5の実施形態において、拡散部31の内部に、三つの隔壁54(54A,54B,54C)が設けられる。
第5の実施形態において、複数の壁51は、互いに離間してZ軸に沿う負方向に並べられる。すなわち、三つの隔壁54A,54B,54Cは、互いに離間する。底壁52は、隔壁54Aから離間する。上壁53は、隔壁54Cから離間する。
第5の実施形態の管部67は、Z軸に沿う負方向に延びるパイプ状に形成され、互いに離間した二つの壁51を接続する。さらに、流体室42に、Z軸に沿う負方向に延び、互いに離間した二つの壁51を接続する支柱81が設けられる。このため、互いに離間する二つの壁51は、管部67及び支柱81によって互いに支持される。
第1乃至第4の実施形態の管部67と同じく、第5の実施形態の複数の管部67は、通路41Aの分岐路44と、通路41Bの流体室42とを隔てる。他の複数の管部67は、通路41Bの分岐路44と、通路41Aの流体室42とを隔てる。
以上説明された第5の実施形態の半導体製造装置10において、隔壁54の下面54a及び上面54bは、略平坦に形成される。これにより、例えば、流体室42に、ガスG1,G2を拡散させる拡散板を配置しやすくなる。
以下に、第6の実施形態について、図14乃至図16を参照して説明する。図14は、第6の実施形態に係る底壁52の一部を示す断面図である。図14に示すように、第6の実施形態の流出路48は分岐される。流出路48はそれぞれ、内側開口101と、流路102と、複数の分岐部103とを含む。
内側開口101は、底壁52の内面52aに開口する。言い換えると、内側開口101は、流体室42に開口する。内側開口101は、流出路48の端に設けられる。別の表現によれば、内側開口101は、流出路48の端に位置する内面52aの縁によって形成される。
流路102は、流体室42に開口する内側開口101と、少なくとも二つの流出口43とを接続する。すなわち、少なくとも二つの流出口43が、流路102を介して一つの内側開口101に接続される。
複数の分岐部103は、流路102に設けられる。言い換えると、分岐部103は、流路102の一部である。複数の分岐部103はそれぞれ、第1の延路111と、複数の第2の延路112と、ガス溜まり113とを含む。第1の延路111は、上流通路の一例である。第2の延路112は、下流通路の一例である。ガス溜まり113は、キャビティの一例であり、例えば、淀み部、連結部とも称され得る。
第1の延路111は、Z軸に沿う方向に延びる。なお、第1の延路111は、他の方向に延びても良いし、曲線状に延びても良い。複数の第2の延路112はそれぞれ、第1の延路111が延びる方向と交差する方向に延びる。図14において、複数の第2の延路112はX軸に沿う方向に延びる。第2の延路112は、Y軸に沿う方向のような他の方向に延びても良い。
複数の第2の延路112はそれぞれ、流路102において、第1の延路111よりも流出口43に近い。言い換えると、内側開口101から流出口43へガスG1,G2が流れる場合、第1の延路111は第2の延路112よりも上流側に位置し、第2の延路112は第1の延路111よりも下流側に位置する。このため、第1の延路111と流出口43との間の距離が、第2の延路112と流出口43との間の距離より短くても良い。
第1の延路111は、第1の接続端部111aを有する。第1の接続端部111aは、Z軸に沿う方向における第1の延路111の一方の端部である。第1の接続端部111aは、第1の延路111の端のみならず、当該端に隣接する第1の延路111の一部を含む。
複数の第2の延路112はそれぞれ、第2の接続端部112aを有する。第2の接続端部112aは、複数の下流通路のそれぞれの上流側の端部、の一例である。第2の接続端部112aは、第2の延路112が延びる方向(X軸に沿う方向)における第2の延路112の一方の端部である。第2の接続端部112aは、第2の延路112の端のみならず、当該端に隣接する第2の延路112の一部を含む。
ガス溜まり113は、第1の延路111と、複数の第2の延路112との間に位置する。ガス溜まり113に、第1の延路111と、複数の第2の延路112とが接続される。言い換えると、第1の延路111がガス溜まり113に開口し、さらに、複数の第2の延路112がそれぞれガス溜まり113に開口する。
ガス溜まり113に、第1の延路111の第1の接続端部111aが接続される。言い換えると、第1の接続端部111aにおいて、第1の延路111とガス溜まり113とが接続される。
さらに、ガス溜まり113に、第2の延路112の第2の接続端部112aが接続される。言い換えると、第2の接続端部112aにおいて、第2の延路112とガス溜まり113とが接続される。
本実施形態において、ガス溜まり113は、Z軸に沿う方向に延びる略楕円体形状又は長球形状に形成される。ガス溜まり113は他の形状に形成されても良い。ガス溜まり113は、第1の端部113aと、第2の端部113bとを有する。
第1の端部113aは、Z軸に沿う方向におけるガス溜まり113の一方の端部である。第2の端部113bは、Z軸に沿う方向におけるガス溜まり113の他方の端部である。すなわち、第2の端部113bは、第1の端部113aの反対側にある。
第1の延路111の第1の接続端部111aは、第1の端部113aに接続される。第2の延路112の第2の接続端部112aは、Z軸に沿う方向において、第2の端部113bから離間した位置でガス溜まり113に接続される。
第1の延路111は、ガス溜まり113を介して、複数の第2の延路112に接続される。言い換えると、複数の第2の延路112は、一つの第1の延路111から分岐される。複数の第2の延路112は、例えば、ガス溜まり113から放射状に延びる。
ガス溜まり113は、溜まり部113cを含む。溜まり部113cは、ガス溜まり113の一部であって、Z軸に沿う方向における第2の接続端部112aと第2の端部113bとの間の部分である。
分岐部103は、第1の絞り部115と、複数の第2の絞り部116とをさらに含む。第1の絞り部115は、第1の延路111の第1の接続端部111aに位置する。言い換えると、第1の絞り部115は、第1の延路111とガス溜まり113との間に位置する。本実施形態において、Z軸に沿う方向に平面視した場合、第1の絞り部115の断面積は、第1の延路111の他の部分の断面積よりも小さい。
例えば、第1の絞り部115の断面積は、ガス溜まり113に近づくに従って縮小する。言い換えると、第1の絞り部115は、ガス溜まり113に向かって先細る。第1の絞り部115は、例えば、第1の延路111の内面から突出する壁によって、断面積を縮小された部分であっても良い。なお、分岐部103は、第1の絞り部115を有さなくても良い。言い換えると、第1の延路111の断面積は一定であっても良い。
第2の絞り部116は、複数の第2の延路112のそれぞれの第2の接続端部112aに位置する。言い換えると、第2の絞り部116は、第2の延路112とガス溜まり113との間に位置する。本実施形態において、当該第2の延路112が延びる方向に平面視した場合、第2の絞り部116の断面積は、第2の延路112の他の部分の断面積よりも小さい。
例えば、第2の絞り部116の断面積は、ガス溜まり113に近づくに従って縮小する。言い換えると、第2の絞り部116は、ガス溜まり113に向かって先細る。第2の絞り部116は、例えば、第2の延路112の内面から突出する壁によって、断面積を縮小された部分であっても良い。
第2の絞り部116は、流出路48において、当該第2の絞り部116の上流に隣接する上流区間よりも断面積が小さい部分である。このため、第2の絞り部116の断面積と第2の延路112の断面積とが同じであっても良い。
それぞれの第2の延路112とガス溜まり113とが接続された部分の断面積は、第1の延路111とガス溜まり113とが接続された部分の断面積よりも小さい。言い換えると、第2の絞り部116の最小の断面積は、第1の絞り部115の最小の断面積よりも小さい。
Z軸に沿う方向に平面視した場合において、ガス溜まり113の最大の断面積は、第1の絞り部115の最小の断面積よりも大きい。さらに、本実施形態において、ガス溜まり113の最大の断面積は、第1の延路111の最大の断面積よりも大きい。なお、ガス溜まり113の最大の断面積はこれに限らない。
図14に示すように、第6の実施形態の流出路48は、二回分岐される。以下、説明のために、複数の分岐部103を分岐部103A,103Bと個別に称することがある。分岐部103A,103Bに共通する説明は、分岐部103についての説明として記載される。
複数の分岐部103は、一つの分岐部103Aと、複数の分岐部103Bとを含む。分岐部103Aは一階層目の分岐部103であり、分岐部103Bは二階層目の分岐部103である。
分岐部103Aの第1の延路111は、内側開口101に接続される。分岐部103Aの第2の延路112と、分岐部103Bの第1の延路111とは、互いに接続される。分岐部103Bの第2の延路112は、流出口43に接続される。
分岐部103Aのガス溜まり113の体積は、分岐部103Bのガス溜まり113の体積よりも大きい。分岐部103Aの第2の絞り部116の最小の断面積は、分岐部103Bの第2の絞り部116の最小の断面積よりも大きい。なお、分岐部103Aと分岐部103Bとの形状はこれに限らない。
図14に矢印で示すように、第1のガスG1又は第2のガスG2(ガスG1,G2)が内側開口101から、流出路48に流入する。ガスG1,G2は、分岐部103Aにおいて、第1の延路111から、ガス溜まり113に流入する。
第2の絞り部116の最小断面積は、ガス溜まり113の最大断面積よりも小さい。このため、ガスG1,G2は、第2の絞り部116を通って第2の延路112に流入するよりも、ガス溜まり113で滞留しやすい。このため、ガスG1,G2は、ガス溜まり113に開口する第2の延路112を通り過ぎ、ガス溜まり113の溜まり部113cに向かって流れる。ガスG1,G2は、ガス溜まり113で滞留した後、複数の第2の絞り部116を通って複数の第2の延路112に流出する。
分岐部103Aの第2の延路112へ流出したガスG1,G2は、分岐部103Bにおいて、第1の延路111から、ガス溜まり113に流入する。分岐部103Bにおいても、ガスG1,G2は、ガス溜まり113で滞留した後、複数の第2の絞り部116を通って複数の第2の延路112に流出する。ガスG1,G2は、第2の延路112を通って、流出口43から排出される。
上述のように、ガスG1,G2は、複数の第2の絞り部116を通って複数の第2の延路112に流出する前に、ガス溜まり113で滞留する。このため、第1の延路111における流れの影響により、複数の第2の延路112に流れるガスG1,G2の流量がばらつくことが抑制される。
以下、図15及び図16を参照して、ガス溜まり113及び第2の絞り部116を含む分岐部103におけるガスG1,G2の流れの一例について説明する。図15は、第6の実施形態のガス溜まり113の半径に対する、第2の延路112へのガスG1,G2の分配比を示すグラフである。図16は、第6の実施形態の第2の絞り部116の最小の半径に対する、第2の延路112へのガスG1,G2の分配比を示すグラフである。
図15及び図16のグラフは、以下の条件における、第2の延路112へのガスG1,G2の分配比の一例を示す。すなわち、
第1の延路111とガス溜まり113とが接続された部分は、略長方形に形成される。
分岐部103は、互いに反対方向に延びる二つの第2の延路112を含む。
第2の延路112とガス溜まり113とが接続された部分は、円形に形成され、第2の延路112と同じ半径を有する。図16において、第2の延路112の半径が変更される。
ガス溜まり113は、円柱形に形成される。図15において、ガス溜まり113の半径が変更される。
第1の延路111とガス溜まり113とが接続された部分は、略長方形に形成される。
分岐部103は、互いに反対方向に延びる二つの第2の延路112を含む。
第2の延路112とガス溜まり113とが接続された部分は、円形に形成され、第2の延路112と同じ半径を有する。図16において、第2の延路112の半径が変更される。
ガス溜まり113は、円柱形に形成される。図15において、ガス溜まり113の半径が変更される。
図15に示すように、ガス溜まり113の半径(ガス溜まり113の体積)が大きいほど、分配比が0.5に近づく。分配比が0.5の場合、二つの第2の延路112に均等にガスG1,G2が流れる。このように、ガス溜まり113の体積が大きいほど、複数の第2の延路112にガスG1,G2が均等に流れる。
図16に示すように、第2の絞り部116の最小の半径(第2の絞り部116の最小の断面積)が小さいほど、分配比が0.5に近づく。このように、第2の絞り部116の最小の断面積が小さいほど、複数の第2の延路112にガスG1,G2が均等に流れる。
以上説明された第6の実施形態の半導体製造装置10において、流出路48は、複数の第2の延路112のそれぞれの第2の接続端部112aに位置する複数の第2の絞り部116を含む。このような本実施形態の流出路48は、第2の絞り部116が設けられていない場合に比べて、第2の絞り部116の上流側におけるガスG1,G2の速度及び圧力の、場所によるばらつきを低減できる。従って、複数の第2の絞り部116及びその下流に隣接する複数の下流区間のそれぞれにおける、ガスG1,G2の流量のばらつきがより低減される。
流出路48は、一つの第1の延路111と複数の第2の延路112との間に位置するキャビティとしてのガス溜まり113を含む。このような本実施形態の流出路48は、ガス溜まり113が設けられていない場合に比べて、ガス溜まり113の上流側におけるガスG1,G2の速度及び圧力の、場所によるばらつきを低減できる。従って、複数のガス溜まり113及びその下流に隣接する複数の下流区間のそれぞれにおける、ガスG1,G2の流量のばらつきがより低減される。
下流側の分岐部103Bにおいて、ガス溜まり113を形成可能な部分は小さい。しかし、分岐部103Bのガス溜まり113の体積は、分岐部103Aのガス溜まり113の体積よりも小さい。このため、分岐部103Bのガス溜まり113が容易に設けられる。
下流側の分岐部103BにおけるガスG1,G2の流速は、上流側の分岐部103AにおけるガスG1,G2の流速よりも遅い。しかし、分岐部103Bの第2の絞り部116の最小の断面積は、分岐部103Aの第2の絞り部116の最小の断面積よりも小さい。これにより、第2の絞り部116の上流側と下流側との間で圧力差が確保され、第2の絞り部116の上流側におけるガスG1,G2の速度及び圧力の、場所によるばらつきを低減できる。
図17は、第6の実施形態の変形例に係る分岐部103を概略的に示す図である。図17に示すように、第1の延路111は、延長部111bを有しても良い。延長部111bは、第1の延路111の一部であり、ガス溜まり113の第1の端部113aから第2の端部113bに向かって延びる。
延長部111bが設けられることで、第1の延路111は、ガス溜まり113の内部で、当該ガス溜まり113に開口する。第1の延路111は、第2の延路112よりも第2の端部113bに近い位置で、ガス溜まり113に開口する。これにより、第1の延路111における流れの影響により、複数の第2の延路112に流れるガスG1,G2の流量がばらつくことが抑制される。
以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、二つの通路がそれぞれ、少なくとも一つの流体室を有する。二つの通路のそれぞれの流体室が、第1の方向に交互に配置される。これにより、複数の開口における流体の排出又は吸引のばらつきが抑制される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
10…半導体製造装置、12…ステージ、12a…支持部、13…シャワープレート、14…第1のポンプ、15…第2のポンプ、31…拡散部、31a…底面、41,41A,41B…通路、42…流体室、43…流出口、44…分岐路、47…接続路、48…流出路、49…流入路、51…壁、52…底壁、52a…内面、53…上壁、53a…内面、54,54A,54B,54C,54L,54U…隔壁、54a…下面、54b…上面、61…曲部、62…上曲部、63…下曲部、65,65A,65AB,65BC,65C…接続部、67…管部、102…流路、103,103A,103B…分岐部、111…第1の延路、112…第2の延路、113…ガス溜まり、115…第1の絞り部、116…第2の絞り部、W…ウェハ、LA,LB,LC…周期、P…正多角形、G1…第1のガス、G2…第2のガス、D…方向、L…周期。
Claims (18)
- 第1の方向の端に位置する外面を有し、内部に互いに独立した二つの通路が設けられ、当該二つの通路がそれぞれ、少なくとも一つの流体室と、前記外面に開口する複数の開口と、前記流体室に接続された複数の分岐路と、を含み、前記二つの通路のそれぞれの前記流体室が前記第1の方向に交互に配置され、前記複数の分岐路が前記複数の開口のうち少なくとも一つと一つの前記流体室とを接続する前記複数の分岐路及び一つの前記流体室と他の前記流体室とを接続する前記複数の分岐路の少なくとも一方を含む、ハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記流体室に面するとともに前記第1の方向に前記流体室を介して並べられた複数の第1の壁部と、
を具備する流路構造。 - 前記ハウジングの内部に設けられ、一方の前記通路の前記分岐路と、他方の前記通路の前記流体室と、を隔てる少なくとも一つの第2の壁部をさらに具備する、請求項1の流路構造。
- 前記二つの通路はそれぞれ、複数の前記流体室を含む、請求項2の流路構造。
- 前記複数の第1の壁部の少なくとも一つは、それぞれが前記第1の方向に凸又は前記第1の方向の反対方向に凸である少なくとも一つの曲部を有する、請求項2又は請求項3の流路構造。
- 少なくとも一つの前記曲部の頂部と、当該曲部を有する前記第1の壁部と異なる前記第1の壁部と、の接続部をさらに具備する請求項4の流路構造。
- 前記接続部に前記第2の壁部が設けられた、請求項5の流路構造。
- 一つの前記流体室に面する二つの前記第1の壁部のうち、他方よりも前記第1の方向に位置する一方は、前記曲部に含まれ且つ前記第1の方向の反対方向に凸の複数の第1の曲部、を有し、
当該一つの前記流体室に面する二つの前記第1の壁部のうち他方は、前記曲部に含まれ且つ前記第1の方向に凸の複数の第2の曲部を有し、
前記複数の第1の曲部のうち少なくとも一つの頂部と、前記複数の第2の曲部のうち少なくとも一つの頂部と、の前記接続部に、前記第2の壁部が設けられる、
請求項6の流路構造。 - 前記複数の第1の曲部は、前記第1の方向と交差する第2の方向に、第1の周期で配置され、
前記複数の第2の曲部は、前記第2の方向に、前記第1の周期よりも長く且つ前記第1の周期との公倍数を有する第2の周期で配置される、
請求項7の流路構造。 - 前記第2の周期は、前記第1の周期に2の整数倍を乗じた周期である、請求項8の流路構造。
- 前記複数の第2の曲部を有する前記第1の壁部に、前記第1の方向の反対方向に凸の複数の第3の曲部が設けられ、
前記複数の第3の曲部のうち少なくとも一つの頂部と、前記複数の第2の曲部を有する前記第1の壁部よりも前記第1の方向の反対方向に位置する他の前記第1の壁部との前記接続部に、前記第2の壁部が設けられ、
前記複数の第1の曲部のうち前記第2の曲部から離間した少なくとも一つは、前記第2の壁部が設けられた前記第3の曲部の前記接続部に面する、
請求項7の流路構造。 - 前記第1の曲部は、前記第1の方向の反対方向に向かって先細る、請求項7乃至請求項10のいずれか一つの流路構造。
- 前記曲部を有する前記複数の第1の壁部のそれぞれにおいて、前記曲部の頂部は、前記第1の方向に平面視した場合に、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る、請求項4乃至請求項11のいずれか一つの流路構造。
- 一つの前記流体室に面する二つの前記第1の壁部のうち、他方よりも前記第1の方向に位置する一方は、当該一つの前記流体室に面し、前記複数の分岐路が開口する第1の面を有し、
当該一つの前記流体室に面する二つの前記第1の壁部のうち他方は、当該一つの前記流体室に面し、前記複数の分岐路が開口する第2の面を有し、
前記第1の面に開口する前記複数の分岐路の数は、前記第2の面に開口する前記複数の分岐路の数よりも多い、
請求項1乃至請求項12のいずれか一つの流路構造。 - 前記複数の開口の一つと一つの前記流体室とを接続する前記分岐路の長さは、一つの前記流体室と他の前記流体室とを接続する前記分岐路の長さよりも長い、請求項1乃至請求項13のいずれか一つの流路構造。
- 前記ハウジングと、前記複数の第1の壁部と、前記少なくとも一つの第2の壁部とが、一体に成形される、請求項2乃至請求項12のいずれか一つの流路構造。
- 前記複数の開口のうち少なくとも一つと前記流体室とを接続する前記複数の分岐路はそれぞれ、一つの上流通路と、前記一つの上流通路から分岐される複数の下流通路と、前記複数の下流通路のそれぞれの上流側の端部に位置する複数の絞り部と、を含む、請求項1乃至請求項15のいずれか一つの流路構造。
- 前記複数の開口のうち少なくとも一つと前記流体室とを接続する前記複数の分岐路はそれぞれ、前記一つの上流通路と前記複数の下流通路との間に位置するキャビティを含み、
前記複数の下流通路はそれぞれ、前記キャビティに開口し、
前記キャビティと前記下流通路との間に前記絞り部が位置する、
請求項16の流路構造。 - 請求項1乃至請求項17のいずれか一つの流路構造と、
前記外面が向く位置に物体を支持するよう構成された物体支持部と、
一方の前記通路に第1の流体を供給するよう構成された第1の流体供給部と、
他方の前記通路に第2の流体を供給するよう構成された第2の流体供給部と、
を具備する処理装置。
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