TW201920887A - 溫度控制裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之解決課題在於涵蓋複數個階段來控制溫度控制對象的控制溫度。 　　本發明之解決手段如下：藉由第1流量控制用三向閥(103)來混合從第1供給手段(101)所供給之低溫側流體與從第2供給手段(102)所供給之高溫側流體，並作為溫度控制用流體而傳送至溫度控制對象，藉由第2流量控制用三向閥(108)來分配從溫度控制對象所返回之溫度控制用流體並送回第1及第2供給手段。藉由第3流量控制用三向閥(112)，使不從第1供給手段供給至第1流量控制用三向閥之低溫側流體，經由旁通流路與藉由第2流量控制用三向閥所分配之溫度控制用流體一同迴流至第1供給手段。另一方面，藉由第4流量控制用三向閥(116)，使不從第2供給手段供給至第1流量控制用三向閥之高溫側流體，經由旁通流路與藉由第2流量控制用三向閥所分配之溫度控制用流體一同迴流至第2供給手段。

Description

溫度控制裝置
本發明係關於溫度控制裝置。
以往，作為關於溫度控制裝置之技術，例如已提出有專利文獻1等所揭示者。
專利文獻1係以提供一種可將為了進行冷卻或加熱所消耗之電力達到最小化之用於半導體製造設備的溫度控制系統者為主目的，其係對從半導體製造設備的負荷所回收之冷媒(Coolant)進行冷溫控制而在目標溫度下供給之溫度控制系統，其特徵為包含：混合低溫冷媒與高溫冷媒並供給至負荷之混合器；貯藏低溫冷媒之第1冷媒槽；冷卻第1冷媒槽的冷媒而提供之第1熱電元件區塊；冷卻回收冷媒並提供至前述第1冷媒槽之第2熱電元件區塊；以第1比率將通過前述第1熱電元件區塊所提供之經冷卻之第1冷媒槽的冷媒提供至前述混合器，並使其他冷媒朝向前述第2熱電元件區塊旁通以使第1冷媒槽進行回收之第1三向切換閥；貯藏高溫冷媒之第2冷媒槽；加熱第2冷媒槽的冷媒之第1加熱器；加熱回收冷媒並提供至前述第2冷媒槽之第2加熱器；以第2比率將通過前述第1加熱器所加熱之第2冷媒槽的冷媒提供至前述混合器，並使其他冷媒朝向前述第2加熱器旁通以使第2冷媒槽進行回收之第2三向切換閥；以及以前述第1比率將從負荷所回收之冷媒提供至前述第2熱電元件區塊，並以前述第2比率提供至前述第2加熱器之第3三向切換閥而構成。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2015-79930號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明之目的在於提供一種與無法獨立地控制從第1供給手段所供給之低溫側流體及從第2供給手段所供給之高溫側流體的混合比以及迴流至第1供給手段之低溫側流體及迴流至第2供給手段之高溫側流體的分配比之構成相比，能夠以高精度來控制低溫側流體及高溫側流體的混合比，可涵蓋複數個階段來控制溫度控制對象的控制溫度之溫度控制裝置。 [用以解決課題之手段]
請求項1所述之發明為一種溫度控制裝置，其特徵為具備： 　　第1供給手段，供給被調整為低溫側之預定的第1溫度之低溫側流體，與 　　第2供給手段，供給被調整為高溫側之預定的第2溫度之高溫側流體，與 　　第1流量控制用三向閥，一面控制從前述第1供給手段所供給之前述低溫側流體及從前述第2供給手段所供給之前述高溫側流體之流量一面混合，並作為溫度控制用流體而供給至溫度控制對象，與 　　第2流量控制用三向閥，將於前述溫度控制對象中流動之前述溫度控制用流體，一面控制流量一面分配至前述第1供給手段及前述第2供給手段，與 　　第3流量控制用三向閥，控制：於前述溫度控制對象中流動並藉由前述第2流量控制用三向閥朝向前述第1供給手段分配之前述溫度控制用流體，以及不從前述第1供給手段朝向前述第1流量控制用三向閥供給，而是迴流至前述第1供給手段之前述低溫側流體之流量，與 　　第4流量控制用三向閥，控制：於前述溫度控制對象中流動並藉由前述第2流量控制用三向閥朝向前述第2供給手段分配之前述溫度控制用流體，以及不從前述第2供給手段朝向前述第1流量控制用三向閥供給，而是迴流至前述第2供給手段之高溫側流體之流量。
請求項2所述之發明為如請求項1所述之溫度控制裝置，其中前述第1供給手段具備： 　　第1冷卻手段，將朝向前述第1供給手段迴流之前述溫度控制用流體冷卻，與 　　第1加熱手段，輔助性地加熱藉由前述第1冷卻手段所冷卻之前述溫度控制用流體以供給作為前述低溫側流體，與 　　第1貯藏槽，貯藏藉由前述第1加熱手段所輔助加熱後之前述低溫側流體。
請求項3所述之發明為如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第2供給手段具備： 　　第2冷卻手段，將朝向前述第2供給手段迴流之前述溫度控制用流體冷卻，與 　　第2加熱手段，輔助性地加熱藉由前述第2冷卻手段所冷卻之前述溫度控制用流體以供給作為前述高溫側流體，與 　　第2貯藏槽，貯藏藉由前述第2加熱手段所輔助加熱後之前述高溫側流體。
請求項4所述之發明為如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第3及第4流量控制用三向閥，因應前述第1流量控制用三向閥之混合比，增加從前述第1及第2供給手段朝向該第1及第2供給手段回歸之前述低溫側流體及前述高溫側流體的比率。
請求項5所述之發明為如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第1至第4流量控制用三向閥具有： 　　閥本體，具有由圓柱形狀的空處所構成之閥座，該閥座形成有：於前述溫度控制用流路中流動之溫度控制用流體所流入之流入口、前述溫度控制用流體中分配至前述第1供給手段之前述溫度控制用流體所流出之剖面呈矩形狀的第1閥口、前述溫度控制用流體中分配至前述第2供給手段之前述溫度控制用流體所流出之剖面呈矩形狀的第2閥口，與 　　閥體，以將前述第1閥口從關閉狀態切換至開放狀態且同時將前述第2閥口從開放狀態切換至關閉狀態之方式旋轉自如地配置在前述閥本體的閥座內，並且形成為具有預定的中心角之半圓筒形狀且沿著周方向之兩端面形成為曲面形狀或平面形狀，與 　　驅動手段，旋轉驅動前述閥體。
請求項6所述之發明為如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第1至第4流量控制用三向閥具有： 　　閥本體，具有由圓柱形狀的空處所構成之閥座，該閥座形成有：流體所流出之剖面呈矩形狀的第1閥口及前述流體所流出之剖面呈矩形狀的第2閥口，與 　　第1及第2閥口形成構件，裝設於前述閥本體並分別形成前述第1及第2閥口，與 　　圓筒形狀的閥體，旋轉自如地配置在前述閥本體的閥座內，並形成有將前述第1閥口從關閉狀態切換至開放狀態且同時將前述第2閥口從開放狀態切換至關閉狀態之開口部，與 　　壓力作用部，使從前述閥體與前述閥座的間隙所洩漏之前述流體的壓力作用於前述第1及第2閥口形成構件，以於前述閥體開閉前述第1及第2閥口時抑制前述閥體的位置產生變動，與 　　驅動手段，旋轉驅動前述閥體。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種與無法獨立地控制從第1供給手段所供給之低溫側流體及從第2供給手段所供給之高溫側流體的混合比以及回歸至第1供給手段之低溫側流體及回歸至第2供給手段之高溫側流體的分配比之構成相比，能夠以高精度來控制低溫側流體及高溫側流體的混合比，可涵蓋複數個階段來控制溫度控制對象的控制溫度之溫度控制裝置。
以下參考圖面來說明本發明的實施形態。
[實施形態1] ＜冷卻器裝置的概略構成＞ 　　第1圖為顯示本發明的實施形態1之作為溫度控制裝置的一例之可進行複數個階段的溫度控制之恆溫維持裝置(冷卻器裝置)之概略構成圖。
此冷卻器裝置100，例如使用在如後述般伴隨著電漿蝕刻處理等之半導體製造裝置，以可涵蓋複數個階段將作為溫度控制對象(工件)W的一例之半導體晶圓等的溫度維持為一定溫度之方式來控制。
如第1圖所示，冷卻器裝置100具備：供給被調整為低溫側之預定的一定溫度之低溫側流體之作為第1供給手段的一例之低溫側流體供給部101，與供給被調整為高溫側之預定的一定溫度之高溫側流體之作為第2供給手段的一例之高溫側流體供給部102。從低溫側流體供給部101所供給之低溫側流體及從高溫側流體供給部102所供給之高溫側流體，經由第1流量控制用三向閥103以混合比經調整之狀態來混合，並作為溫度控制用流體藉由供給配管104傳送至由保持溫度控制對象(工件)W之靜電吸附盤(ESC：Electro Static Chuck)等所構成之作為溫度控制手段的一例之溫調對象裝置105。
溫調對象裝置105，於內部具有使低溫側流體與高溫側流體以所需的混合比混合且被調整為所需的溫度之溫度控制用流體所流動之溫度控制用流路106(參考第2圖)。於溫度控制用流路106的流出側，具備：將於溫度控制用流路106中流動之溫度控制用流體，經由迴流配管107以所需的比率(分配比)分配至低溫側流體供給部101與高溫側流體供給部102之第2流量控制用三向閥108。
低溫側流體供給部101，具備：在從該低溫側流體供給部101經由低溫側的混合配管109供給至第1流量控制用三向閥103之低溫側流體中，使未供給至第1流量控制用三向閥103之低溫側流體迴流至低溫側流體供給部101之第1旁通配管110。於低溫側流體供給部101的迴流側設置有第3流量控制用三向閥112，其係控制：於溫度控制用流路106中流動並藉由第2流量控制用三向閥108經由低溫側的分配配管111分配至低溫側流體供給部101之溫度控制用流體，以及不從低溫側流體供給部101朝向第1流量控制用三向閥103供給而是經由第1旁通配管110迴流至低溫側流體供給部101之低溫側流體之流量。
另一方面，高溫側流體供給部102，具備：在從該高溫側流體供給部102經由高溫側的混合配管113供給至第1流量控制用三向閥103之高溫側流體中，使未供給至第1流量控制用三向閥103之高溫側流體迴流至高溫側流體供給部102之第2旁通配管114。於高溫側流體供給部102的迴流側設置有第4流量控制用三向閥116，其係控制：於溫度控制用流路106中流動並藉由第2流量控制用三向閥108經由高溫側的分配配管115分配至高溫側流體供給部102之溫度控制用流體，以及不從高溫側流體供給部102朝向第1流量控制用三向閥103供給而是經由第2旁通配管114迴流至高溫側流體供給部102之高溫側流體之流量。低溫側流體與高溫側流體可使用同一冷媒(以下稱為「不凍液」)。
如第1圖所示，低溫側流體供給部101具備將不凍液調整為低溫側之預定的一定溫度之冷卻側的不凍液溫調電路117。於冷卻側的不凍液溫調電路117，經由低溫側的循環配管118連接有蒸發器119的二次側。於蒸發器119的一次側，連接有將於該蒸發器119的二次側中流動之不凍液冷卻至所需的溫度之冷凍機電路120。冷凍機電路120，係使藉由冷凝器121所冷凝之冷媒膨脹並傳送至蒸發器119的一次側，而將於蒸發器119的二次側中流動之不凍液冷卻至所需的溫度。此外，於冷凍機電路120中流動之不凍液係藉由冷凝器121所冷凝。於冷凝器121中，經由冷卻水配管122而供給有外部冷卻水123。
此外，高溫側流體供給部102，具備將不凍液調整為高溫側之預定的一定溫度之加溫側的不凍液溫調電路124。加溫側的不凍液溫調電路124，經由高溫側的循環配管125連接有熱交換器126。於加溫側的不凍液溫調電路124與熱交換器126之間，連接有使從加溫側的不凍液溫調電路124朝向熱交換器126流凍之冷媒朝向加溫側的不凍液溫調電路124旁通之第3旁通配管127。此外，於第3旁通配管127的流入側中介存在有第5流量控制用三向閥128，其係控制：供給至熱交換器126之溫度控制用流體的流量，以及旁通熱交換器126並迴流至加溫側的不凍液溫調電路124之溫度控制用流體的流量。於熱交換器126中，經由冷卻水配管122而供給有外部冷卻水123。熱交換器126係冷卻不凍液。第5流量控制用三向閥128，例如當於高溫側的循環配管125中流動之高溫側流體的溫度為預訂臨限值以下時，以使於該高溫側的循環配管125中流動之高溫側流體的一部分或全部直接迴流至加溫側的不凍液溫調電路124之方式來調節開放度。
＜冷卻器裝置的基本動作＞ 　　冷卻器裝置100基本上係進行動作如下。
如第3圖所示，冷卻器裝置100例如以使供給至溫調對象裝置105之溫度控制用流體的溫度成為如20℃、30℃、40℃、80℃般之涵蓋複數個階段而階梯狀地改變之方式來控制。在此，從低溫側流體供給部101所供給之低溫側流體的溫度，例如設定為與複數個階段的控制溫度中溫度最低之大約20℃相等之溫度。此外，從高溫側流體供給部102所供給之高溫側流體的溫度，例如設定為與複數個階段的控制溫度中溫度最高之大約80℃相等之溫度。惟本實施形態中，低溫側流體與高溫側流體的溫度並不限定於複數個階段的控制溫度中之最低溫度及最高溫度，當然可設定為較複數個階段的控制溫度中之最低溫度及最高溫度更低的溫度等之任意的溫度。
如第4圖所示，當冷卻器裝置100控制為複數個階段的控制溫度中之最低溫度的20℃時，係阻斷經由高溫側的混合配管113流入於第1流量控制用三向閥103之高溫側流體以使高溫側流體的流量成為零，同時開放經由低溫側的混合配管109流入於第1流量控制用三向閥103之低溫側流體以使低溫側流體的流量成為100%。此外，冷卻器裝置100阻斷經由高溫側的分配配管115從第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之高溫側流體以使朝向高溫側流體之分配量成為零，同時開放經由低溫側的分配配管111從第2流量控制用三向閥108朝向低溫側流體供給部101分配之低溫側流體以使朝向低溫側流體的分配量成為100%。伴隨於此，冷卻器裝置100係開放藉由第4流量控制用三向閥116經由第2旁通配管114朝向高溫側流體供給部102迴流之高溫側流體，以使從高溫側流體供給部102所供給之高溫側流體的全部朝向高溫側流體供給部102迴流。此外，冷卻器裝置100阻斷藉由第3流量控制用三向閥112經由第1旁通配管110朝向低溫側流體供給部101迴流之低溫側流體，以使從低溫側流體供給部101所供給之低溫側流體的全部朝向第1流量控制用三向閥103供給。
其結果為從低溫側流體供給部101將調整為溫度20℃後之溫度控制用流體供給至溫調對象裝置105的溫度控制用流路106，使溫調對象裝置105的溫度被控制在僅由低溫側流體所構成之溫度控制用流體的溫度之20℃。
此外，如第5圖所示，當冷卻器裝置100控制為複數個階段的控制溫度中之最高溫度的80℃時，係開放經由高溫側的混合配管113流入於第1流量控制用三向閥103之高溫側流體以使高溫側流體的流量成為100%，同時阻斷經由低溫側的混合配管109流入於第1流量控制用三向閥103之低溫側流體以使低溫側流體的流量成為零。此外，冷卻器裝置100開放經由高溫側的分配配管115從第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之高溫側流體以使朝向高溫側流體之分配量成為100%，同時阻斷經由低溫側的分配配管111從第2流量控制用三向閥108朝向低溫側流體供給部101分配之低溫側流體以使朝向低溫側流體的分配量成為零。伴隨於此，冷卻器裝置100係阻斷藉由第4流量控制用三向閥116經由第2旁通配管114朝向高溫側流體供給部102迴流之高溫側流體，以將從高溫側流體供給部102所供給之高溫側流體的全部朝向第1流量控制用三向閥103供給。此外，冷卻器裝置100開放藉由第3流量控制用三向閥112經由第1旁通配管110朝向低溫側流體供給部101迴流之低溫側流體，以使從低溫側流體供給部101所供給之低溫側流體的全部朝向低溫側流體供給部101迴流。
其結果為從高溫側流體供給部102將調整為溫度80℃後之溫度控制用流體供給至溫調對象裝置105的溫度控制用流路106，使溫調對象裝置105的溫度被控制在僅由高溫側流體所構成之溫度控制用流體的溫度之80℃。
再者，如第1圖所示，當冷卻器裝置100控制為複數個階段的控制溫度中之中間溫度的30℃或40℃時，因應作為溫調對象裝置105的目標之中間溫度來調節第1流量控制用三向閥103的開放度，將經由低溫側的混合配管109從低溫側流體供給部101所供給之低溫側流體與經由高溫側的混合配管113從高溫側流體供給部102所供給之高溫側流體的混合比控制為所需之值。從冷卻器裝置100中，將因應第1流量控制用三向閥103的開放度所混合之由低溫側流體及高溫側流體所構成之溫度控制用流體供給至溫調對象裝置105的溫度控制用流路106。此外，冷卻器裝置100調節第2流量控制用三向閥108的開放度，因應藉由第1流量控制用三向閥103所混合之低溫側流體與高溫側流體的混合比，來控制分配至低溫側流體供給部101與高溫側流體供給部102之低溫側流體與高溫側流體的分配比。
第2流量控制用三向閥108，例如當第1流量控制用三向閥103中之低溫側流體與高溫側流體的混合比為4：6時，以使低溫側流體與高溫側流體的分配比成為相同的4：6之方式來控制開放度，以將溫度控制用流體分配至低溫側流體供給部101與高溫側流體供給部102。
伴隨於此，冷卻器裝置100係控制藉由第4流量控制用三向閥116經由第2旁通配管114朝向高溫側流體供給部102迴流之高溫側流體的流量，並將從高溫側流體供給部102朝向第1流量控制用三向閥103所供給之剩餘的高溫側流體朝向高溫側流體供給部102迴流。同樣地，冷卻器裝置100控制藉由第3流量控制用三向閥112經由第1旁通配管110朝向低溫側流體供給部101迴流之低溫側流體的流量，並將從低溫側流體供給部101朝向第1流量控制用三向閥103所供給之剩餘的低溫側流體朝向低溫側流體供給部101迴流。
上述例子中，第4流量控制用三向閥116，例如當第1流量控制用三向閥103中之低溫側流體與高溫側流體的混合比為4：6時，係將經由第2旁通配管114朝向高溫側流體供給部102迴流之高溫側流體與藉由第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之溫度控制用流體的比率(流量比)，控制為4：6。
同樣地，上述例子中，第3流量控制用三向閥112，例如當第1流量控制用三向閥103中之低溫側流體與高溫側流體的混合比為4：6時，係將經由第1旁通配管110朝向低溫側流體供給部101迴流之低溫側流體與藉由第2流量控制用三向閥108朝向低溫側流體供給部101分配之溫度控制用流體的比率(流量比)，控制為6：4。
其結果為，從低溫側流體供給部101所供給之低溫側流體與從高溫側流體供給部102所供給之高溫側流體因應第1流量控制用三向閥103的開放度所混合之溫度控制用流體，被供給至溫調對象裝置105的溫度控制用流路106，使溫調對象裝置105被控制在與因應低溫側流體與高溫側流體的混合比所決定之溫度控制用流體的溫度為相等之溫度。
如此，冷卻器裝置100藉由第1流量控制用三向閥103來控制從低溫側流體供給部101所供給之低溫側流體及從高溫側流體供給部102所供給之高溫側流體的混合比，藉此調整作為混合流體之溫度控制用流體的溫度，並在涵蓋於溫調對象裝置105中流動之溫度控制用流體的溫度之所需的溫度範圍(例如+20℃~+80℃)內，控制具備該溫度控制用流體所流動之溫度控制用流路106之溫調對象裝置105的溫度。溫調對象裝置105的溫度並不限定於+20℃~+80℃，可構成為涵蓋所需的溫度範圍(例如-20℃~+120℃)來控制。
低溫側流體供給部101例如構成為以流量30L/min及壓力0.8MPa來供給被設定在-20℃之低溫側流體。此外，高溫側流體供給部102例如構成為以流量30L/min及壓力0.8MPa來供給被設定在+120℃之高溫側流體。低溫側流體及高溫側流體，如上述般為同一流體。使用作為低溫側流體及高溫側流體之冷媒(不凍液)，例如可列舉出可在約-30~+120℃的溫度範圍中使用之Fluorinert (3M公司：註冊商標)等之氟系惰性液體、乙二醇等之流體。惟若溫度範圍約為+20℃~+80℃，則低溫側流體可較佳地使用於0~1MPa的壓力下調整為約0~30℃的溫度之水(純水等)，且高溫側流體亦可較佳地使用調整為約50~80℃的溫度之水(純水)等。
＜電漿處理裝置的構成＞ 　　適用冷卻器裝置100之半導體製造裝置，可列舉出伴隨著電漿處理之電漿處理裝置200。
如第2圖所示，電漿處理裝置200具備真空容器(反應室)201。於真空容器(反應室)201的內部，具備有在靜電性地吸附溫度控制對象的半導體晶圓W之狀態下所保持之作為溫度控制手段的一例之靜電吸附盤129(ESC：Electro Static Chuck)。於靜電吸附盤129的內部，設置有來自冷卻器裝置100的溫度控制用流體所流動之溫度控制用流路106。此外，電漿處理裝置200具備：與靜電吸附盤129兼用並結合於蓋部之下部電極(陰極電極)202，以及與該下部電極202相對向地配置並一體地具有蓋部之上部電極(陽極電極)203。
此外，於真空容器201中，形成有用以導入蝕刻用的活性氣體(反應性氣體)之氣體吸入口201a的開口。上部電極203經由朝向外部延伸之蓋部而連接於接地電位(GND)。此外，下部電極202經由朝向外部延伸之蓋部而連接於高頻(RF)振盪器204及阻隔電容器205。高頻(RF)振盪器204的一端連接於接地電位(GND)。此外，於真空容器201中，在與氣體吸入口201a相對向之壁上所設置之窗部的外側，設置有用以監視生成蝕刻用的電漿並進行電漿處理的蝕刻時之發光狀態之發光檢測器206。
順帶一提，在藉由電漿處理使活性氣體呈電離之狀態下，活性氣體的正離子朝向位於作為陰極電極的下部電極202側之溫度控制對象W靠近而被使用在蝕刻。藉由電漿處理使活性氣體電離所產生之電子係進行多樣化的動作。電子除了有朝向溫度控制對象W者之外，亦有通過上部電極203而朝向接地電位流動者，或是許多部分通過下部電極202而貯存在阻隔電容器205。
藉由冷卻器裝置100來控制溫度之溫度控制對象W，例如可列舉出半導體元件或平面顯示器(FPD)或是太陽能電池等。本實施形態中，係列舉三維NAND型快閃記憶體所使用之半導體晶圓作為溫度控制對象W。如第6圖所示，三維NAND型快閃記憶體300具有：於Si基板301上交互地層合複數層之SiO2 層302與Poly-Si層303。SiO2 層302與Poly-Si層303的層合數例如設定為24層，但當然可較此更多或更少。平板狀的Poly-Si層303成為NV-MOS的控制電極，SiO2 層302成為位於其間之絕緣層。於層合複數層之SiO2 層302與Poly-Si層303的層合膜上，藉由蝕刻處理而形成從最上層涵蓋至最下層為止所貫通之孔(Hole=孔)304。孔304的開口尺寸例如設定為直徑約50nm或以下。孔304的開口尺寸與深度之比(寬深比)約50~100或以上之值。如第6圖(b)所示，於孔304的內部形成有SONOS構造305。SONOS構造305是由：從外周配置為同心圓狀之SiO2 層306與SiN層307與SiO2 層308與Poly-Si層309與位於中心之SiO2 層310所構成。構成SONOS構造305之SiN層307係成為捕集該SONOS構造305的電荷之層。SiO2 層306，係以使因穿隧效應所形成之電流流動之方式由10nm以下的薄膜，或是為了增強來自控制閘的電場而由極薄的膜所構成。圖中之縱向的Poly-Si層309是成為MOS的通道之部分，與通常的平面MOS不同，於孔304中縱向地配置而被稱為V-Channel(縱向通道)。此外，為了從上面擷取來自控制電極的導通，係於晶片端階段地實施蝕刻處理以擷取電極。
形成孔304之蝕刻處理，當SiO2 層302與Poly-Si層303的層合數為24層時，將孔304的深度設為約2400nm，孔304的直徑設為50nm時，長寬比為48 (=2400/50)。如此，形成孔304之蝕刻處理，為層合SiO2 層302與Poly-Si層303之物質的蝕刻處理。必須涵蓋直徑約300mm之半導體晶圓W的全面，使蝕刻氣體(電漿的荷電粒子)垂直地入射。
然而，如第7圖所示，形成孔304之蝕刻處理係於表面上形成具有既定形狀的開口部之遮罩(光阻部)320來進行。此時，為人所知者是進行蝕刻之離子於遮罩(光阻部)320之開口部的側面反射，並非於深度方向上，而是將孔304的側面蝕刻，因而產生孔304的開口寬度擴展為酒桶狀之稱為「曲折」321之缺失等。
為了防止或抑制此稱為「曲折」321之蝕刻缺失，因應蝕刻處理的進行使半導體晶圓W的溫度上升，藉此可有效地降低遮罩(光阻部)320的開口部側面上之碳(C)的附著率。因此，於電漿處理裝置200中，控制半導體晶圓W的溫度乃為重要。
第6圖中，符號311顯示字串選擇線，312顯示位元線，313顯示接觸線，314顯示互連線。
因此，如第3圖所示，為了均一地蝕刻長寬比高的孔304以於製造3維NAND型快閃記憶體300時可提升良率，而產生因應所到達之蝕刻步驟來涵蓋例如20℃、30℃、40℃、80℃般的複數個階段連續地控制電漿處理裝置200之半導體晶圓W的溫度之必要性。
此外，冷卻器裝置100較佳不僅可涵蓋複數個階段精度佳地控制半導體晶圓W的溫度，並且至到達目標溫度為止的過渡時間亦可滿足各蝕刻步驟中的進級時間。各蝕刻步驟中的進級時間雖與蝕刻步驟的內容或電漿處理裝置200的處理能力相依，但可為每1進級200~300秒，較佳係在20℃與80℃之間，涵蓋複數個進級以每1進級為100秒(0.6℃/秒)的過渡時間來進行。
＜冷卻器裝置的具體構成＞ 　　第8圖為具體地顯示本實施形態1之恆溫維持裝置(冷卻器裝置)之電路圖。
如上述般，此冷卻器裝置100係用以將例如保持在電漿處理裝置200(參考第2圖)的靜電吸附盤129之溫度控制對象(工件)W控制在所需的溫度而使用。如第8圖所示，冷卻器裝置100，作為冷卻側的不凍液溫調電路117，係具備將經由低溫側的循環配管118於蒸發器119的二次側中流動之不凍液加熱至所需的溫度之作為第1加熱手段的第1加熱器130。於低溫側流體供給部101的蒸發器119中，迴流至該低溫側流體供給部101之溫度控制用流體被冷卻至較原先低溫側流體的設定溫度(例如+20℃)更低之溫度(例如約+10~15℃)。第1加熱器130採用：例如藉由電熱器等加熱手段，將蒸發器119中被冷卻至較原先低溫側流體的設定溫度(例如+20℃)更低之溫度的溫度控制用流體，加熱至原先低溫側流體的設定溫度者。第1加熱器130係連接於共通地設置在冷卻側的不凍液溫調電路117及加溫側的不凍液溫調電路124之共通槽131。可視需要從共通槽131將不凍液供給至第1加熱器130。
於第1加熱器130之不凍液的流通方向上之下游側，連接有將低溫側流體朝向溫調對象裝置105供給之第1泵132。第1泵132藉由圖中未顯示的控制裝置，根據以第1流量感測器133所檢測之低溫側流體的流量並藉由圖中未顯示的反相器電路來控制低溫側流體的吐出量。第1泵132例如以使低溫側流體的吐出量成為一定之方式來控制。此外，根據以第1流量感測器133所檢測之低溫側流體的流量，可視需要藉由圖中未顯示的控制裝置來控制第3流量控制用三向閥112的開放度。
於第1泵132之不凍液的流通方向上之下游側，經由第1流量計133連接有作為第1貯藏手段的一例之第1貯藏槽134。第1貯藏槽134僅貯藏一定量之朝向溫調對象裝置105所供給且調整為所需溫度之低溫側流體。於第1貯藏槽134的下游側，在第1旁通配管110之供給側的分歧部上，連接有：用以檢測供給至第1流量控制用三向閥103之低溫側流體的溫度之作為第1溫度檢測手段的一例之第1溫度感測器135。此外，於低溫側流體供給部101之迴流側的入口，連接有：用以檢測經由第3流量控制用三向閥112迴流至低溫側流體供給部101之溫度控制用流體的溫度之作為第1溫度檢測手段的一例之第2溫度感測器136。根據第2溫度感測器136的檢測值，藉由圖中未顯示的控制裝置來控制由第1加熱器130所進行之低溫側流體的加熱量等。
冷卻器裝置100，作為加溫側的不凍液溫調電路124，係具備將藉由作為第2加熱手段的一例之蒸發器126的二次側所冷卻之不凍液輔助性地加熱至所需的溫度之作為第2加熱手段的第2加熱器137。高溫側流體供給部102的蒸發器126，將迴流至高溫側流體供給部102之溫度控制用流體的溫度冷卻至較原先設定溫度(例如+80℃)更低之溫度(例如約+70℃)而調整。第2加熱器137採用：例如藉由電熱器等加熱手段將溫度控制用流體輔助性地加熱至所需之高溫側流體的溫度者。第2加熱器137連接於共通槽131。可視需要從共通槽131將不凍液供給至第2加熱器137。
於第2加熱器137之不凍液的流通方向上之下游側，連接有將高溫側流體朝向溫調對象裝置105供給之第2泵138。第2泵138藉由圖中未顯示的控制裝置，根據以第2流量感測器139所檢測之高溫側流體的流量並藉由圖中未顯示的反相器電路來控制高溫側流體的吐出量。第2泵138例如以使高溫側流體的吐出量成為一定之方式來控制。此外，根據以第2流量感測器139所檢測之高溫側流體的流量，可藉由圖中未顯示的控制裝置來控制第4流量控制用三向閥116的開放度。
於第2泵138之不凍液的流通方向上之下游側，經由第2流量計139連接有作為第2貯藏手段的一例之第2貯藏槽140。第2貯藏槽140貯藏一定量之朝向溫調對象裝置105所供給且調整為所需溫度之高溫側流體。於第2貯藏槽140之不凍液的流通方向上之下游側，在第2旁通配管114之供給側的分歧部上，連接有：用以檢測高溫側流體的溫度之作為第3溫度檢測手段的一例之第3溫度感測器141。此外，於高溫側流體供給部102之迴流側的入口，連接有：用以檢測經由第4流量控制用三向閥116所迴流之溫度控制用流體的溫度之作為第4溫度檢測手段的一例之第4溫度感測器142。根據第4溫度感測器142的檢測值，藉由圖中未顯示的控制裝置來控制由第2加熱器137所進行之高溫側流體的加熱量等。
＜第1至第5流量控制用三向閥的構成＞ 　　如上述般，冷卻器裝置100具備第1至第5流量控制用三向閥103、108、112、116、128。第1至第5流量控制用三向閥103、108、112、116、128，除了因應配置使流入口與流出口的關係成為相反關係等有所不同之外，其他基本上具有同樣的構成。在此係以被使用作為混合手段的第1流量控制用三向閥103之三向閥型電動閥為代表來說明。
第9圖為顯示作為第1流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥之外觀立體圖，第10圖(a)(b)(c)(d)為前視圖、同一右側視圖、致動器部的底視圖及閥部的前視圖，第11圖為第10圖(a)的A-A線剖面圖，第12圖為第10圖(a)的B-B線剖面圖，第13圖為閥部之縱向剖面圖，第14圖為顯示三向閥型電動閥的閥本體之剖面圖，第15圖為顯示三向閥型電動閥的要部之剖面立體圖，第16圖為顯示三向閥型電動閥的要部之分解立體圖。
三向閥型電動閥1係構成為旋轉型三向閥。如第9圖所示，三向閥型電動閥1大致上是由配置在下部之閥部2，與配置在上部之致動器部3，與配置在閥部2與致動器部3之間之密封部4及耦合部5所構成。
如第10圖至第16圖所示，閥部2具備藉由SUS等金屬形成為大致呈直方體之閥本體6。於閥本體6中，如第11圖及第12圖所示，於該一側面(圖示例中為左側面)上分別設置有使構成低溫側流體等之流體流入之第1流入口7，與連通於由圓柱形狀的空處所構成之閥座8之剖面呈矩形狀的第1閥口9。
本實施形態中，並非將第1流入口7及第1閥口9直接設置在閥本體6，而是將形成第1閥口9之作為第1閥口形成構件的一例之第1閥座70與形成第1流入口7之第1流路形成構件15裝設於閥本體6，藉此設置第1流入口7及第1閥口9。
如第17圖所示，第1閥座70一體地具備：配置在閥本體6的內側之形成為方筒形狀之方筒部71，與配置在閥本體6的外側之形成為圓筒形狀之圓筒部72，與以朝向圓筒部72側外徑增大之方式配置在方筒部71與圓筒部72之間之錐部73。於第1閥座70之方筒部71的內部，形成有具有矩形狀(本實施形態中為正方形)的剖面之方柱形狀的第1閥口9。此外，於第1閥座70之圓筒部72的內部，形成第1流入口7之第1流路形成構件15的一端部以密封之狀態被插入而構成。如第12圖所示，第1閥座70的圓筒部72與第1流路形成構件15之間藉由O環15a所密封。如第17圖所示，於第1閥座70之圓筒部72的內周面設置有容納O環15a之凹槽75。
第1閥座70的材料例如使用所謂"超級工程塑膠"。超級工程塑膠具有高於通常的工程塑膠之耐熱性或高溫時之機械強度。超級工程塑膠可列舉出聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚碸(PES)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或此等之複合材料等。第1閥座70的材料可較佳地使用例如Ensinger Japan股份有限公司製的切削加工用PEEK樹脂材料「TECAPEEK」(註冊商標)，尤其是調配有10%PTFE且滑動性優異之「TECAPEEK TF 10 blue」(商品名稱)等。
如第14圖及第15圖所示，於閥本體6上，藉由切削加工等形成有對應於第1閥座70的外形狀而具有與該第1閥座70相似的形狀之凹處76。凹處76具備：對應於第1閥座70的方筒部71之方筒部76a，與對應於圓筒部72之圓筒部76b，與對應於錐部73之錐部76c。閥本體6的圓筒部76b設定為長度較第1閥座70的圓筒部72更長。如後述般，閥本體6的圓筒部76b形成第1壓力作用部94。第1閥座70在與作為閥體之閥軸34接觸開離之方向上，雖為微小的距離，但可移動自如地裝設於閥本體6的凹處76。
第1閥座70在裝設於閥本體6的凹處76之狀態下，於第1閥座70的外周面與閥本體6之凹處76的內周面之間，形成有微小間隙。流入於閥座8的內部之流體，可經由微小間隙洩漏而流入於第1閥座70的外周區域。此外，朝向第1閥座70的外周區域洩漏之流體，朝向由位於該第1閥座70之圓筒部72的外側之空間所構成之第1壓力作用部94而被導入。此第1壓力作用部94將流體的壓力作用於第1閥座70之與閥軸34相反側的面70a。流入於閥座8的內部之流體，除了經由第1閥口9所流入之流體之外，如後述般，其他為經由第2閥口18所流入之流體。第1壓力作用部94，其與第1流入口7之間是以藉由第1流路形成構件15所密封之狀態來區隔。
作用於配置在閥座8的內部之閥軸34之流體的壓力，係與由閥軸34的開閉度所控制之流體的流量相依。流入於閥座8的內部之流體，亦經由第1閥口9與第2閥口18而流入(洩漏)於在閥座8與閥軸34的外周面之間所形成之微小間隙。因此，於對應於第1閥座70之第1壓力作用部94中，除了從第1閥口9所流入之流體之外，流入於在閥座8與閥軸34的外周面之間所形成之微小間隙之從第2閥口18所流入之流體亦流入(洩漏)。
此外，如第11圖、第12圖及第15圖所示，於第1閥座70的錐部73與凹處76的錐部76c之間形成有微小間隙。其結果為閥本體6的凹處76在裝設第1閥座70之狀態下，僅以對應於錐部73與凹處76的錐部76c之間的微小間隙之距離，使該第1閥座70沿著閥本體6的內外方向涵蓋數100μm~數mm移動(移位)自如，而可調整第1閥座70的裝設位置。
如第17圖(b)所示，於第1閥座70之方筒部71的前端，設置有：形成對應於閥本體6上所形成之圓柱形狀的閥座8之圓柱形狀之曲面的一部分之作為平面圓柱形狀之間隙縮小部的一例之凹部74。凹部74的曲率半徑R設定為與閥座8的曲率半徑或閥軸34的曲率半徑大致相等之值。如後述般，閥本體6的閥座8，為了防止於該閥座8的內部旋轉之閥軸34的齧合，而在與閥軸34的外周面之間形成些許間隙。如第18圖所示，第1閥座70的凹部74，在將該第1閥座70裝設於閥本體6之狀態下，係以較閥本體6的閥座8更朝向閥軸34側突出之方式裝設，或是以接觸於閥軸34的外周面之方式裝設。其結果為閥軸34與作為和該閥軸34相對向的構件之閥本體6之閥座8的內面之間隙G，設定為與閥座8的其他部分相比僅部分地縮小第1閥座70的凹部74所突出的量之值。如此，第1閥座70的凹部74與閥軸34之間隙G1設定為較閥軸34與閥座8的內面之間隙G2窄(小)所需之值(G1＜G2)。第1閥座70的凹部74與閥軸34之間隙G1可為第1閥座70的凹部74接觸於閥軸34之狀態，亦即無間隙之狀態(間隙G1=0)。
惟當第1閥座70的凹部74接觸於閥軸34時，使閥軸34旋轉驅動時由於凹部74的接觸阻力，可能有閥軸34的驅動扭矩上升之疑慮。因此，第1閥座70的凹部74接觸於閥軸34之程度可考量閥軸34的旋轉扭矩來調整。亦即，以使閥軸34的驅動扭矩不增加，或即使增加，該增加量亦小，來調整為不會對閥軸34的旋轉造成阻礙之程度。
如第16圖所示，第1流路形成構件15藉由SUS等金屬而形成相對較薄的圓筒形狀。第1流路形成構件15不與第1閥座70的位置變動相依，而在內部形成連通於第1閥口9之第1流入口7。
於沿著第1閥座70之圓筒部72的軸向之外側，設置有：可容許該第1閥座70在與閥軸34接觸開離之方向上移位，同時容許該第1閥座70在與閥軸34接觸開離之方向上移動之作為彈性構件的一例之第1波形墊圈(波狀墊圈)16。如第19圖所示，第1波形墊圈16是由不鏽鋼或鐵，或是磷青銅等所構成，且投影至正面之形狀形成為具有所需寬度之圓環狀。此外，第1波形墊圈16的側面形狀形成為波形(波狀)，且可沿著該厚度方向彈性變形。第1波形墊圈16的彈性率可藉由厚度或材質或是波數等來決定。第1波形墊圈16被容納於第1壓力作用部94。
再者，於第1波形墊圈16的外側，配置有：經由該第1波形墊圈16來調整閥軸34與第1閥座70的凹部74之間隙G1之作為調整構件的一例之第1調整環77。如第20圖所示，第1調整環77是由：藉由具有耐熱性之合成樹脂或金屬於外周面形成有公螺紋77a，且長度設定為相對較短之圓筒形狀的構件所形成。於第1調整環77外側的端面上，將該第1調整環77鎖固於閥本體6上所設置之母螺紋部78而裝設時，用以將用來調整鎖固量之圖中未顯示的固定具卡止以使該第1調整環77旋轉之凹槽77b，係分別設置在呈180度相對向之位置。
如第14圖所示，於閥本體6中設置有用以裝設第1調整環77之第1母螺紋部78。於閥本體6的開口端部設置有直徑朝向外周而擴大之錐部79。於錐部79上中介存在有O環79a。
第1調整環77係藉由調整閥本體6相對於母螺紋部78之鎖入量，來調整該第1調整環77經由第1波形墊圈16使第1閥座70朝向內側按壓移動之量(距離)。當增加第1閥座70的鎖入量時，如第18圖所示，第1閥座70藉由第1調整環77經由第1波形墊圈16而被按壓，使凹部74從閥座8的內周面突出而朝向接近於閥軸34之方向移位，使該凹部74與閥軸34之間隙G1減少。此外，當將第1調整環77的鎖入量預先設定在較少量時，第1閥座70藉由第1調整環77所按壓移動之距離減少而被配置在從閥軸34開離之位置，使第1閥座70的凹部74與閥軸34之間隙G1相對增大。第1調整環77的公螺紋77a及閥本體6的母螺紋部78，該間距被設定較小，並構成為可微調第1閥座70的突出量。
此外，如第11圖及第12圖所示，於閥本體6的一側面上，藉由4根附六角孔的螺栓11安裝有用以連接使流體流入之圖中未顯示的配管等之作為連接構件的一例之第1凸緣構件10，第16圖中，符號11a顯示鎖固有附六角孔的螺栓11之螺紋孔。第1凸緣構件10與閥本體6相同，藉由SUS等的金屬所形成。第1凸緣構件10具有：形成為與閥本體6的側面形狀大致呈同一側面矩形狀之凸緣部12，與於凸緣部12的內側面突出設置為圓筒形狀之插入部13(參考第11圖)，與於凸緣部12的外側面突出設置為厚層的大致呈圓筒形狀且連接有圖中未顯示的配管之配管連接部14。如第12圖所示，第1凸緣構件10的插入部13與第1流路形成構件15之間藉由O環13a所密封。於第1凸緣構件10之插入部13的內周面，設置有容納O環13a之凹槽13b。配管連接部14的內周，例如被設定為該口徑為直徑約21mm之附錐面的母螺紋之Rc1/2或是直徑約0.58吋的母螺紋。配管連接部14的形狀並不限定於附錐面的母螺紋或母螺紋，可為裝設有套筒之套筒配件等，只要可使流體從第1流入口7流入即可。
如第11圖及第12圖所示，於閥本體6中，於另一方的側面(同中為右側面)上分別設置有流體所流入之第2流入口17，與連通於由圓柱形狀的空處所構成之閥座8之剖面呈矩形狀的第2閥口18。
本實施形態中，並非將第2流入口17及第2閥口18直接設置在閥本體6，而是藉由將形成有第2閥口18之作為閥口形成構件的一例之第2閥座80與形成有第2流入口17之第2流路形成構件25裝設於閥本體6，來設置第2流入口17及第2閥口18。
如第17圖之附有括號的符號所示，第2閥座80與第1閥座70同樣地構成。亦即，第2閥座80一體地具備：配置在閥本體6的內側之形成為方筒形狀之方筒部81，與配置在閥本體6的外側之形成為圓筒形狀之圓筒部82，與以朝向圓筒部82側外徑增大之方式配置在方筒部81與圓筒部82之間之錐部83。於第2閥座80之方筒部81的內部，形成有具有矩形狀(本實施形態中為正方形)的剖面之方柱形狀的第2閥口18。此外，於第2閥座80之圓筒部82的內部，形成第2流入口17之第2流路形成構件25的一端部以密封之狀態被插入而構成。如第12圖所示，第2閥座80的圓筒部82與第2流路形成構件25之間藉由O環25a所密封。如第17圖所示，於第2閥座80之圓筒部82的內周面設置有容納O環25a之凹槽85。
如第14圖及第15圖所示，於閥本體6上，藉由切削加工等形成有對應於第2閥座80的外形狀而具有與該閥座80相似的形狀之凹處86。凹處86具備：對應於第2閥座80的方筒部81之方筒部86a，與對應於圓筒部82之圓筒部86b，與對應於錐部83之錐部86c。閥本體6的圓筒部86b設定為長度較第2閥座80的圓筒部82更長。如後述般，閥本體6的圓筒部86b形成第2壓力作用部96。第2閥座80在與作為閥體之閥軸34接觸開離之方向上，雖為微小的距離，但可移動自如地裝設於閥本體6的凹處86。
第2閥座80在裝設於閥本體6的凹處86之狀態下，於第2閥座80的方筒部81與閥本體6的方筒部86a之間，形成有微小間隙。流入於閥座8的內部之流體，可經由微小間隙流入於第2閥座80的外周區域。此外，朝向第2閥座80的外周區域流入之流體，朝向由位於該第2閥座80之圓筒部82的外側之空間所構成之第2壓力作用部96而被導入。此第2壓力作用部96將流體的壓力作用於第2閥座80之與閥軸34相反側的面80a。流入於閥座8的內部之流體，除了經由第2閥口18所流入之流體之外，其他為經由第1閥口9所流入之流體。第2壓力作用部96，其與第2流入口17之間是以藉由第2流路形成構件25所密封之狀態來區隔。
作用於配置在閥座8的內部之閥軸34之流體的壓力，係與由閥軸34的開閉度所控制之流體的流量相依。流入於閥座8的內部之流體，亦經由第1閥口9與第2閥口18而流入(洩漏)於在閥座8與閥軸34的外周面之間所形成之微小間隙。因此，於對應於第2閥座80之第2壓力作用部96中，除了從第2閥口18所流入之流體之外，流入於在閥座8與閥軸34的外周面之間所形成之微小間隙之從第1閥口9所流入之流體亦流入。
此外，如第11圖及第12圖所示，於第2閥座80的錐部83與凹處86的錐部86c之間形成有微小間隙。其結果為閥本體6的凹處86在裝設第2閥座80之狀態下，僅以對應於錐部83與凹處86的錐部86c之間的微小間隙之距離，使該第2閥座80沿著閥本體6的內外方向涵蓋數100μm~數mm移動自如，而可調整第2閥座80的裝設位置。第2閥座80藉由與第1閥座70相同之材料所形成。
如第17圖(b)所示，於第2閥座80之方筒部81的前端，設置有：形成對應於閥本體6上所形成之圓柱形狀的閥座8之圓柱形狀之曲面的一部分之作為平面圓柱形狀之間隙縮小部的一例之凹部84。凹部84的曲率半徑R設定為與閥座8的曲率半徑或閥軸34的曲率半徑大致相等之值。如後述般，閥本體6的閥座8，為了防止於該閥座8的內部旋轉之閥軸34的齧合，而在與閥軸34的外周面之間形成些許間隙。第2閥座80的凹部84，在將該第2閥座80裝設於閥本體6之狀態下，係以較閥本體6的閥座8更朝向閥軸34側突出之方式裝設，或是以接觸於閥軸34的外周面之方式裝設。其結果為閥軸34與作為和該閥軸34相對向的構件之閥本體6之閥座8的內面之間隙G，設定為與閥座8的其他部分相比僅部分地縮小第2閥座80的凹部84所突出的量之值。如此，第2閥座80的凹部84與閥軸34之間隙G3設定為較閥軸34與閥座8的內面之間隙G2窄(小)所需之值(G3＜G2)。第2閥座80的凹部84與閥軸34之間隙G3可為第2閥座80的凹部84接觸於閥軸34之狀態，亦即無間隙之狀態(間隙G3=0)。
惟當第2閥座80的凹部84接觸於閥軸34時，使閥軸34旋轉驅動時由於凹部84的接觸阻力，可能有閥軸34的驅動扭矩上升之疑慮。因此，第2閥座80的凹部84接觸於閥軸34之程度可考量閥軸34的旋轉扭矩來調整。亦即，以使閥軸34的驅動扭矩不增加，或即使增加，該增加量亦小，來調整為不會對閥軸34的旋轉造成阻礙之程度。
於沿著第2閥座80之圓筒部82的外側，設置有：可容許該第2閥座80在與閥軸34接觸開離之方向上移位，同時容許該第2閥座80在與閥軸34接觸開離之方向上按壓移動之作為彈性構件的一例之第2波形墊圈(波狀墊圈)26。如第19圖所示，第2波形墊圈26是由不鏽鋼或鐵，或是磷青銅等所構成，且投影至正面之形狀形成為具有所需寬度之圓環狀。此外，第2波形墊圈26的側面形狀形成為波形(波狀)，且可沿著該厚度方向彈性變形。第2波形墊圈26的彈性率可藉由厚度或材質或是波數等來決定。第2波形墊圈26使用第1波形墊圈16相同者。
再者，於第2波形墊圈26的外側，配置有：經由該第2波形墊圈26來調整閥軸34與第2閥座80的凹部84之間隙G3之作為調整構件的一例之第2調整環87。如第20圖所示，第2調整環87是由：藉由具有耐熱性之合成樹脂或金屬於外周面形成有公螺紋87a，且長度設定為相對較短之圓筒形狀的構件所形成。於第2調整環87外側的端面上，將該第2調整環87鎖固於閥本體6上所設置之母螺紋部88而裝設時，用以將用來調整鎖固量之圖中未顯示的固定具卡止以使該第2調整環87旋轉之凹槽87b，係分別設置在呈180度相對向之位置。
如第14圖及第15圖所示，於閥本體6中設置有用以裝設第2調整環87之第2母螺紋部88。於閥本體6的開口端部設置有直徑朝向外周而擴大之錐部89。於錐部89上中介存在有O環89a。
第2調整環87係藉由調整閥本體6相對於母螺紋部88之鎖入量，來調整該第2調整環87經由第2波形墊圈26使第2閥座80朝向內側按壓移動之量(距離)。當增加第2調整環87的鎖入量時，如第18圖所示，第2閥座80藉由第2調整環87經由第2波形墊圈26而被按壓，使凹部84從閥座8的內周面突出而朝向接近於閥軸34之方向移位，使該凹部84與閥軸34之間隙G3減少。此外，當將第2調整環87的鎖入量預先設定在較少量時，第2閥座80藉由第2調整環87所按壓移動之距離減少而被配置在從閥軸34開離之位置，使第2閥座80的凹部84與閥軸34之間隙G3相對增大。第2調整環87的公螺紋87a及閥本體6的母螺紋部88，該間距被設定較小，並構成為可微調第2閥座80的突出量。
如第11圖及第12圖所示，於閥本體6之另一方的側面上，藉由4根附六角孔的螺栓20安裝有用以連接使流體流入之圖中未顯示的配管等之作為連接構件的一例之第2凸緣構件19。第2凸緣構件19與第1凸緣構件10相同，藉由SUS等的金屬所形成。第2凸緣構件19具有：形成為與閥本體6的側面形狀大致呈同一側面矩形狀之凸緣部21，與於凸緣部21的內側面突出設置為圓筒形狀之插入部22，與於凸緣部21的外側面突出設置為厚層的大致呈圓筒形狀且連接有圖中未顯示的配管之配管連接部23。如第12圖所示，第2凸緣構件19的插入部22與第2流路形成構件25之間藉由O環22a所密封。於第2凸緣構件19之插入部22的內周面，設置有容納O環22a之凹槽22b。配管連接部23的內周，例如被設定為該口徑為直徑約21mm之附錐面的母螺紋之Rc1/2或是直徑約0.58吋的母螺紋。配管連接部23的形狀與配管連接部14相同，並不限定於附錐面的母螺紋或母螺紋，可為裝設有套筒之套筒配件等，只要可使流體從第2流入口17流入即可。
於第11圖及第12圖所示之實施形態中，係圖示將第1及第2流路形成構件15、25涵蓋第1及第2凸緣構件10、19設置為較長之情形，但第1及第2流路形成構件15、25亦可較此更短。亦即，如第15圖所示，第1及第2流路形成構件15、25可設定為到達分別配置在第1及第2調整環77、87的內側之第1及第2密封構件97、98為止前之相對較短的長度。第1及第2調整環77、87與第1及第2波形墊圈16、26相同，配置在第1及第2壓力作用部96的內部。於第1及第2調整環77、87的內周面及外周面上，形成有容納將第1及第2流路形成構件15、25之間密封之圖中未顯示的O環之凹槽97a、98a。此外，第1及第2凸緣構件10、19亦可構成為並非藉由中介存在於閥本體6上所設置之錐部89之O環89a所密封，而是如第15圖所示，藉由裝設於第1及第2凸緣構件10、19之凸緣部12、21的內面上所設置之凹槽12a、21a之O環79a、89a所密封。
在此，流體可較佳地使用例如調整為壓力0~1MPa、約0~80℃的溫度之水(純水等)。此外，流體可使用例如在約-20~+120℃的溫度範圍中，即使在約-20℃的溫度中亦不會結凍，在約+120℃的溫度中亦不會沸騰之Fluorinert(註冊商標)等氟系惰性液體、乙二醇等流體。
此外，如第11圖所示，於閥本體6上，於該下端面上形成有流體所流出之作為第3閥口之剖面呈圓形狀之流出口26的開口。於閥本體6的下端面上，藉由4根附六角孔的螺栓28安裝有用以連接使流體流出之圖中未顯示的配管等之作為連接構件的一例之第3凸緣構件27。於流出口26的下端部，經由用以裝設第3凸緣構件27而擴徑為錐狀之錐部26a而形成有圓筒部26b的開口。如第15圖所示，於流出口26的下端部，亦可構成為不設置錐部26a而僅設置圓筒部26b。第3凸緣構件27與第1及第2凸緣構件10、19相同，藉由SUS等的金屬所形成。第3凸緣構件27具有：形成為較閥本體6的下端面形狀更小之平面矩形狀之凸緣部29，與於凸緣部29的上端面突出設置為圓筒形狀之插入部30，與於凸緣部29的下端面突出設置為厚層的大致呈圓筒形狀且連接有圖中未顯示的配管之配管連接部31。配管連接部31的內周，例如被設定為該口徑為直徑約21mm之附錐面的母螺紋之Rc1/2或是直徑約0.58吋的母螺紋。於閥本體6之流出口26的下端內周側，在與第3凸緣構件27的凸緣部29之間施以用以裝設O環32之截面33。配管連接部31的形狀並不限定於附錐面的母螺紋或母螺紋，可為裝設有套筒之套筒配件等，只要可使流體從流出口26流入即可。如第15圖所示，第3凸緣構件27之凸緣部29的密封構造與第1及第2凸緣構件10、19相同，可構成為藉由裝設於凸緣部29的內面上所設置之圖中未顯示的凹槽之O環所密封。
於閥本體6的中央，具備：藉由裝設第1及第2閥座70、80而設置有剖面呈矩形狀的第1閥口9及剖面呈矩形狀的第2閥口18之閥座8。閥座8是由形成為對應於後述閥體的外形狀之圓柱形狀之空處所構成。此外，閥座8的一部分是由第1及第2閥座70、80所形成。形成為圓柱形狀之閥座8，以貫通閥本體6的上端面之狀態而設置。如第21圖所示，設置在閥本體6之第1閥口9及第2閥口18，相對於形成為圓柱形狀之閥座8的中心軸(旋轉軸)C呈軸對稱而配置。更進一步說明時，第1閥口9及第2閥口18以相對於形成為圓柱形狀之閥座8呈正交之方式來配置，第1閥口9之一方的端緣，於經由中心軸C與第2閥口18之另一方的端緣相對向之位置(呈180度不同之位置)上形成開口。此外，第1閥口9之另一方的端緣，於經由中心軸C與第2閥口18之一方的端緣相對向之位置(呈180度不同之位置)上形成開口。第21圖中，簡便上於圖示中省略閥座8與閥軸34之間隙。
此外，如第11圖及第12圖所示，第1閥口9及第2閥口18，如上述般是由藉由第1及第2閥座70、80裝設於閥本體6所形成之剖面呈正方形狀等剖面呈矩形狀之開口部所構成。第1閥口9及第2閥口18，該一邊的長度設定為較第1流入口7及第2流入口17的直徑小，並形成為內接於該第1流入口7及第2流入口17之剖面呈矩形狀。
如第22圖所示，作為閥體的一例之閥軸34，藉由SUS等金屬將外形形成為大致呈圓柱形狀。閥軸34係一體地具備：大致區分為具有作為閥體的機能之閥體部35，與分別設置在該閥體部35的上下方且旋轉自如地支撐閥軸34之上下方的軸支撐部36、37，與設置在上軸支撐部36的上部之密封部38，與經由錐部39而設置在密封部38的上部之耦合部40。
上下方的軸支撐部36、37，分別形成為以外徑較閥體部35小且具有相同或不同的直徑之方式所設定之圓筒形狀。沿著下軸支撐部37的軸向之長度設定為較上軸支撐部36稍長。如第11圖所示，下軸支撐部37經由軸承41旋轉自如地支撐於閥本體6上所設置之閥座8的下端部。於閥座8的下部，支撐軸承41之環狀的支撐部42以朝向內周突出之方式所設置。軸承41、支撐部42及第3閥口26設定為同一內徑，且構成為溫度控制用流體朝向閥體部35的內部幾乎不產生阻力而流入。另一方面，於上軸支撐部36裝設有止推墊圈43，以降低因閥軸34被按壓於後述密封框體53所產生之負荷。
此外，如第11圖及第22圖(b)所示，閥體部35係形成為設置有具有高度較第1及第2閥口9、18的開口高度H1低之開口高度H2之大致呈半圓筒形狀的開口部44之圓筒形狀。設置有閥體部35的開口部44之閥動作部45，形成為具有預定的中心角α(例如約190度)之半圓筒形狀(圓筒形狀的部分中，扣除開口部44之大致呈半圓筒形狀)。閥動作部45，包含位於開口部44的上下方之閥體部35，以將第1閥口9從關閉狀態切換至開放狀態，同時將第2閥口18從反方向的開放狀態切換至關閉狀態之方式，經由用以防止於閥座8內且於閥座8的內周面上之金屬彼此的嚙合之微小間隙，以成為非接觸狀態之方式旋轉自如地配置。如第22圖所示，配置在閥動作部45的上下方之上下方的閥軸部46、47，形成為具有與閥動作部45為同一外徑之圓筒形狀，並經由微小的間隙以非接觸狀態於閥座8的內周面旋轉自如。於涵蓋閥動作部45及上下方的閥軸部46、47以及密封部38之內部，圓柱形狀的空處48以朝向下端部貫通之狀態而設置。
此外，閥動作部45，沿著周方向(旋轉方向)之兩端部45a、45b，在沿著與該中心軸C交叉(正交)之方向上的剖面形狀係形成為曲面形狀。更進一步說明時，如第22圖所示，閥動作部45，其沿著周方向(旋轉方向)之兩端部45a、45b之與中心軸C交叉的剖面形狀，形成為朝向開口部44呈凸形狀之圓弧形狀。兩端部45a、45b的曲率半徑例如設定為閥動作部45之厚度T的1/2。其結果使兩端部45a、45b的剖面形狀成為半圓形狀。
閥動作部45，其沿著周方向之兩端部45a、45b之與中心軸C交叉的剖面形狀並不限定於圓弧形狀，沿著周方向(旋轉方向)之兩端部45a、45b可形成為曲面形狀。如第23圖(b)所示，閥動作部45亦可形成為：將沿著周方向之兩端部45a、45b之與中心軸C交叉的剖面形狀位於外周面側之第1曲線部50，與位於內周面側且曲率半徑較第1曲線部50小之第2曲線部51平滑地連接之曲線狀。
如第23圖所示，閥動作部45之沿著周方向之兩端部45a、45b，在旋轉驅動閥軸34以將第1及第2閥口9、18開閉時，於流體的流動中，以從沿著第1及第2閥口9、18的周方向之端部中突出或退避之方式移動(旋轉)，藉此使第1及第2閥口9、18從開放狀態移往關閉狀態或從關閉狀態移往開放狀態。此時，閥動作部45之沿著周方向之兩端部45a、45b，為了使第1及第2閥口9、18相對於閥軸34的旋轉角度之開口面積更進一步改變為線性(直線狀)，剖面形狀較佳形成為曲面形狀。
此外，閥動作部45之沿著周方向之兩端部45a、45b並不限定於此，如第24圖所示，可形成為沿著半徑方向之平面形狀。即使將閥動作部45之沿著周方向之兩端部45a、45b形成為平面形狀，亦可使第1及第2閥口9、18相對於閥軸34的旋轉角度之開口面積改變為大致呈線性(直線狀)。
如第11圖所示，密封部4係將閥軸34密封為液密狀態。密封部4具有：藉由SUS等金屬而形成為具有插通閥軸34之插通孔52之圓筒形狀的密封框體53。如第14圖所示，密封框體53配置在閥本體6的上端面上所設置之圓柱形狀的凹部54。密封框體53經由環狀的密封構件55、56來決定與閥軸34之位置關係，並經由定位銷58(參考第13圖)而成為相對於後述間隔構件59被固定在停止轉動狀態之構造。於密封框體53的內周面上，於上下方配置有由密封閥軸34之O環等所構成之2個環狀的密封構件55、56。密封構件55、56例如使用乙烯丙烯橡膠(EPDM)製的O環。位於上方之密封構件56藉由按壓構件56a所按壓。此外，密封框體53係藉由以O環等所構成之環狀的密封構件57，相對於閥本體6而被密封。
耦合部5配置在內藏有密封部4之閥本體6與致動器部3之間。耦合部5係用以連結閥軸34與使該閥軸34一體地旋轉之圖中未顯示的旋轉軸者。耦合部5是由：配置在密封部4與致動器部3之間之間隔構件59，與固定在間隔構件59的上部之適配板60，與被容納於以貫通狀態形成於間隔構件59及適配板60的內部之圓柱形狀的空間61，並連結閥軸34與圖中未顯示的旋轉軸之耦合構件62所構成。間隔構件59，藉由SUS等金屬而形成為具有與閥本體6大致相同的平面形狀且高度相對較低之方筒形狀。間隔構件59藉由螺紋擋件等手段而固定在閥本體6及適配板60兩者。此外，如第10圖(c)所示，適配板60藉由SUS等金屬而形成為大致呈平面多角形的板狀。適配板60藉由附六角孔的螺栓63以固定在致動器部3的底座64之狀態下安裝。
如第11圖所示，耦合構件62藉由金屬或具有耐熱性之合成樹脂或是陶瓷等而形成為圓柱形狀。於閥軸34的上端，以沿著水平方向貫通之方式設置有凹槽65。此外，閥軸34，藉由將耦合構件62上所設置之凸部66嵌合於凹槽65而連結固定在耦合構件62。另一方面，於耦合構件62的上端，以沿著水平方向貫通之方式設置有凹槽67。圖中未顯示的旋轉軸，係藉由將圖中未顯示的凸部嵌合於耦合構件62上所設置之凹槽67而連結固定於耦合構件62。間隔構件59係於側面具有當液體從密封構件55、56洩漏時，用以檢測通過插通孔52所洩漏之液體之開口部68。開口部68例如被設定為該口徑為直徑約8mm之附錐面的母螺紋之Rc1/16。
如第10圖所示，致動器部3具備形成為平面呈矩形狀之底座64。於底座64的上部，構成為內藏有由步進馬達或編碼器等所構成之驅動手段之直方體形狀的箱體之外殼90，係藉由螺絲固定91而裝設。致動器部3的驅動手段，只要是可根據控制訊號以既定精度使圖中未顯示的旋轉軸朝向期望的方向旋轉者即可，該構成並無限定。驅動手段是由：步進馬達及經由齒輪等之驅動力傳達手段將該步進馬達的旋轉驅動力傳達至旋轉軸之驅動力傳達機構，以及檢測旋轉軸的旋轉角度之編碼器等之角度感測器所構成。
第10圖中，符號92表示步進馬達側纜線，93表示角度感測器側纜線。此等步進馬達側纜線92及角度感測器側纜線93分別連接於控制三向閥型電動閥1之圖中未顯示的控制裝置。
＜三向閥型電動閥的動作＞ 　　本實施形態之三向閥型電動閥1中，係以下列方式來控制流體的流量。
如第16圖所示，三向閥型電動閥1於組裝時或使用時的調整時，首先從閥本體6中卸下第1及第2凸緣構件10、19，而成為調整環77、87暴露於外部之狀態。於此狀態下，使用圖中未顯示的輔助具來調整該調整環77、87相對於閥本體6之鎖固量，藉此如第18圖所示，使第1及第2閥座70、80中之閥本體6相對於閥座8之突出量改變。當增加調整環77、87相對於閥本體6之鎖固量時，第1及第2閥座70、80的凹部74、84從閥本體6之閥座8的內周面突出，使第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外周面之間隙G1減少，直到第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外周面接觸。另一方面，當減少調整環77、87相對於閥本體6之鎖固量時，第1及第2閥座70、80的凹部74、84從閥本體6之閥座8的內周面突出之長度減少，使第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外周面之間隙G1增加。
本實施形態中，第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外周面之間隙G1設定為未達10μm。惟第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外周面之間隙G1並不限定於此值，可為小於該值之值，例如間隙G1= 0μm(接觸狀態)，或是設定為10μm以上。
如第11圖所示，三向閥型電動閥1係經由第1及第2凸緣構件10、19，使流體經由圖中未顯示的配管流入，並經由第3凸緣構件27，使流體經由圖中未顯示的配管流出。此外，如第21圖(a)所示，三向閥型電動閥1例如於開始進行動作前之初期狀態中，設為閥軸34的閥動作部45將第1閥口9關閉(全關)，同時將第2閥口18開放(全開)之狀態。
如第11圖所示，三向閥型電動閥1，在將致動器部3上所設置之圖中未顯示的步進馬達僅旋轉驅動既定量時，因應步進馬達的旋轉驅動而使圖中未顯示的旋轉軸被旋轉驅動。三向閥型電動閥1，當旋轉軸被旋轉驅動時，連結固定在該旋轉軸之閥軸34僅旋轉與旋轉軸的旋轉量(旋轉角)相同之角度。伴隨著閥軸34的旋轉使閥動作部45於閥座8的內部旋轉，如第23圖(a)所示，閥動作部45之沿著周方向的一端部45a將第1閥口9緩慢地開放，而從第1凸緣構件10經由第1流入口7流入於閥座8的內部，同時從流出口26流出。
此時，如第23圖(a)所示，由於閥動作部45之沿著周方向的另一端部45b將第2閥口18開放，所以從第1及第2流入口7、17所流入之流體流入於閥座8的內部，並因應閥軸34的旋轉量而被分配，同時從第3凸緣構件27經由流出口26流出至外部。
如第23圖(a)所示，三向閥型電動閥1，當閥軸34被旋轉驅動而使閥動作部45之沿著周方向的一端部45a將第1閥口9緩慢地開放時，流體通過閥座8以及閥軸34的內部並經由流出口26供給至外部。
此外，三向閥型電動閥1，由於閥動作部45之沿著周方向的兩端部45a、45b形成為剖面呈曲面形狀或剖面呈平面形狀，所以相對於閥軸34的旋轉角度，可線性(直線狀)地改變第1及第2閥口9、18的開口面積。此外，藉由閥動作部45的兩端部45a、45b來限制流量之流體，可考量為以接近於層流之狀態流動，可因應第1閥口9及第2閥口18的開口面積而精度佳地控制流體的混合比(流量)。
本實施形態之三向閥型電動閥1中，如上述般，初期係設為閥軸34的閥動作部45將第1閥口9關閉(全關)，同時將第2閥口18開放(全開)之狀態。
此時，三向閥型電動閥1在閥軸34的閥動作部45將第1閥口9關閉(全關)時，理想狀態下流體的流量應成為零。
然而，如第18圖所示，三向閥型電動閥1，為了防止閥軸34相對於閥座8的內周面之金屬彼此的嚙合，係於閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間經由微小間隙以成為非接觸狀態之方式旋轉自如地配置。其結果於閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間形成有微小間隙G2。因此，三向閥型電動閥1，即使閥軸34的閥動作部45將第1閥口9關閉(全關)，流體的流量亦不會成為零，經由存在於閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間之微小間隙G2，流體會有少量欲朝向第2閥口18側流入。
本實施形態之三向閥型電動閥1中，如第18圖所示，於第1及第2閥座70、80設置有凹部74、84，該凹部74、84從閥座8的內周面朝向閥軸34側突出，使閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間的間隙G1部分地縮小。
因此，三向閥型電動閥1，即使為了防止閥軸34相對於閥座8的內周面之金屬彼此的嚙合而於閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間經由微小間隙以成為非接觸狀態之方式旋轉自如地配置，流體從第1閥口9朝向存在於閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間的微小間隙G2之流入，亦可藉由閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間隙經部分地縮小之區域的間隙G1大幅地限制而抑制。
因此，三向閥型電動閥1中，相較於不具備以部分地縮小閥軸34與和該閥軸34相對向之第1及第2閥座70、80之間隙之方式所設置之凹部74、84之三向閥型電動閥，可大幅地抑制於該三向閥型電動閥1的全關時之流體的洩漏。
較佳者，本實施形態之三向閥型電動閥1可藉由使第1及第2閥座70、80的凹部74、84接觸於閥軸34的外周面而大幅地縮小間隙G1、G2，如此可大幅地抑制於該三向閥型電動閥1的全關時之流體的洩漏。
此外，同樣地，三向閥型電動閥1即使設為閥軸34的閥動作部45將第2閥口18關閉(全關)之狀態，亦可大幅地抑制流體經由第2閥口18朝向另一方的第1閥口9側洩漏而流出。
再者，如第11圖所示，本實施形態中，於第1及第2閥座70、80之與閥軸34為相反側的面70a、80a上，設置有：於閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間經由微小的間隙使流體的壓力作用之第1及第2壓力作用部94、96。因此，如第21圖(a)所示，三向閥型電動閥1，於開放度為0%，亦即第1閥口9為全關之附近，以及於開放度為100%，亦即第1閥口9為全開之附近，當第1及第2閥口9、18接近於全關時，從該第1及第2閥口9、18所流出之流體的量大幅地減少。伴隨於此，三向閥型電動閥1在接近於全關狀態之閥口中，所流出之流體的壓力降低。因此，例如於開放度為0%，亦即第1閥口9為全關時，壓力約700KPa的流體從流入口26流入，並在維持大致700KPa下從第2閥口18流出。此時，接近於全關的狀態之第1閥口9側，出口側的壓力降低至例如約100KPa。其結果於第2閥口18與第1閥口9之間產生約600KPa的壓力差。
因此，在未採取對策之三向閥型電動閥1中，由於第2閥口18與第1閥口9之間的壓力差使閥軸34朝向壓力相對較低的第1閥口9側移動(移位)，而成為閥軸34偏向接觸於軸承41之狀態。因此，於關閉閥軸34之方向上旋轉驅動時之驅動扭矩增大，而有產生動作不良之疑慮。
相對於此，如第25圖所示，本實施形態之三向閥型電動閥1中，於第1及第2閥座70、80之與閥軸34為相反側的面上，設置有：使於閥軸34的外周面與閥座8的內周面之間經由微小的間隙所洩漏之流體的壓力作用於第1及第2閥座70、80之第1及第2壓力作用部94、96。因此，本實施形態之三向閥型電動閥1中，即使於第2閥口18與第1閥口9之間產生壓力差，壓力相對較高之一側之流體的壓力亦經由閥軸34的外周面與閥座8的內周面之微小的間隙而作用於第1及第2壓力作用部94、96。其結果為壓力約100KPa之相對較低的一側之第1閥座70，藉由作用於該第1壓力作用部94之壓力約100KPa之相對較高的一側之流體的壓力，使閥軸34返回適當的位置而作用。因此，本實施形態之三向閥型電動閥1中，可防止或抑制因第2閥口18與第1閥口9之間的壓力差使閥軸34朝向壓力相對較低的第1閥口9側移動(移位)，可維持閥軸34藉由軸承41平滑地支撐之狀態，而能夠防止或抑制於關閉閥軸34之方向上旋轉驅動時之驅動扭矩增大之情形。
此外，本實施形態之三向閥型電動閥1中，於第1閥口9為全開之附近，亦即第2閥口18接近於全關狀態時亦同樣地動作，可防止或抑制將閥軸34旋轉驅動時之驅動扭矩增大之情形。
第26圖為顯示相對於三向閥型電動閥1之閥軸34的開度之從第1及第2流入口所流入之流體，以及從流出口所流出之流體之流量係數的測定值之圖表。同一圖(a)顯示將三向閥型電動閥1用作為混合用的第1流量控制用三向閥103時之特性，同一圖(b)顯示將三向閥型電動閥1用作為分配用的第2流量控制用三向閥108時之特性。此外，將三向閥型電動閥1用作為分配用的第2流量控制用三向閥108時，流出口視為流入口，第1及第2流入口成為第1及第2流出口。第26圖中，從第1及第2流入口7、18所流入之流體的壓力設定為相等之值。
如上述般地構成之三向閥型電動閥1，流量係數Cv之值係藉由下列關係式來求取。在此，V表示流體的流量(l/min)，G表示流體的比重(水為1)，ΔP表示差壓(kPa)。
[數1]
將三向閥型電動閥1用作為混合用的第1流量控制用三向閥103時，差壓ΔP顯示第1流入口7的壓力與流入口26的壓力之差，以及第2流入口18的壓力與流入口26的壓力之差。因此，三向閥型電動閥1的流量係數Cv之值，於第1流入口7及第2流入口18之間具有壓力差時與無壓力差時有所不同。
三向閥型電動閥1，當第1流入口7與第2流入口18的流量大致相等時，可將第1流入口7與第2流入口18的壓力視為大致相等。然而，當三向閥型電動閥1之閥軸34的開放度從50%中偏離時，第1流入口7與第2流入口18的流量不同，無法將第1流入口7與第2流入口18的壓力視為大致相等。因此，三向閥型電動閥1於第1流入口7與第2流入口18產生壓力差而使流量係數Cv值的特性產生變化。因此，三向閥型電動閥1因應閥軸34的開放度，第1流入口7與第2流入口18的壓力變得不同，而使流量係數Cv之值從第26圖中偏離。因此，將三向閥型電動閥1例如用作為混合用的第1流量控制用三向閥103時，因應閥軸34的開放度，第1流入口7與第2流入口18的壓力變得不同，而使低溫側流體與高溫側流體之混合比與第26圖所示之流量係數Cv之值不同。
根據本發明者的研究，如上述般，通過三向閥型電動閥1之流量與流量係數Cv值相依，當第1流入口7與第2流入口18的壓力不同時，流量係數Cv值產生變化，因而得知無法得到目標之低溫側流體與高溫側流體之混合比。
因此，如第8圖所示，本實施形態中，將三向閥型電動閥1用作為混合用的第1流量控制用三向閥103時，係構成為因應該第1流量控制用三向閥103之閥軸34的開放度，從第1流入口7與第2流入口18所流入之低溫側流體及高溫側流體的流量變得不同，即使第1流入口7與第2流入口18的壓力不同，亦可使藉由第1流量控制用三向閥103所混合之低溫側流體與高溫側流體之混合比接近於期望之值。
更進一步說明時，如第27圖所示，本實施形態中，係構成為因應由三向閥型電動閥1所構成之第1流量控制用三向閥103之閥軸34的開放度，來獨立地控制同樣由三向閥型電動閥1所構成之第3及第4流量控制用三向閥112、116之至少一者之閥軸34的開放度。
亦即，如第27圖所示，第4流量控制用三向閥116，基本上例如當第1流量控制用三向閥103中之低溫側流體與高溫側流體之混合比為4：6時，係將經由第2旁通配管114朝向高溫側流體供給部102迴流之高溫側流體，與藉由第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之溫度控制用流體之比率(流量比)控制在4：6。
相對於此，本實施形態中，第4流量控制用三向閥116係構成為即使在第1流量控制用三向閥103中之高溫側流體與低溫側流體之混合比為6：4時，亦非將經由第2旁通配管114朝向高溫側流體供給部102迴流之高溫側流體，與藉由第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之溫度控制用流體之比率(流量比)控制在4：6，而是使本線側之藉由第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之溫度控制用流體之比率(流量比)往減少之方向來控制，例如控制為5：5。
同樣地，本實施形態中，第3流量控制用三向閥112係構成為即使在第1流量控制用三向閥103中之低溫側流體與高溫側流體之混合比為4：6時，亦非將經由第2旁通配管114朝向高溫側流體供給部102迴流之高溫側流體，與藉由第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之溫度控制用流體之比率(流量比)控制在6：4，而是使本線側之藉由第2流量控制用三向閥108朝向高溫側流體供給部102分配之溫度控制用流體之比率(流量比)往減少之方向來控制，例如控制為7：3。
藉由此作法，本實施形態中，將三向閥型電動閥1用作為混合用的第1流量控制用三向閥103時，即使因應該第1流量控制用三向閥103之閥體的開放度，從第1流入口7與第2流入口18所流入之低溫側流體及高溫側流體的流量變得不同，而使第1流入口7與第2流入口18的壓力不同，亦可藉由以使第4流量控制用三向閥116之閥軸34的開放度並非成為原先的4：6，而是成為5：5之方式，相對地增加於第4流量控制用三向閥116的旁通側流動之流體的流量，並減少供給至第1流量控制用三向閥103之高溫側流體之流量的比率，其結果可增加供給至第1流量控制用三向閥103之高溫側流體的壓力，並確保供給至第1流量控制用三向閥103之高溫側流體的流量。
同樣地，本實施形態中，第3流量控制用三向閥112係構成為即使在第1流量控制用三向閥103中之低溫側流體與高溫側流體之混合比為4：6時，亦非將經由第1旁通配管110朝向低溫側流體供給部101迴流之低溫側流體，與藉由第2流量控制用三向閥108朝向低溫側流體供給部101分配之溫度控制用流體之比率(流量比)控制在6：4，而是使本線側之藉由第2流量控制用三向閥108朝向低溫側流體供給部101分配之溫度控制用流體之比率(流量比)往減少之方向來控制，例如控制為7：3，其結果可增加供給至第1流量控制用三向閥103之低溫側流體的壓力，並確保供給至第1流量控制用三向閥103之低溫側流體的流量。
因此，冷卻器裝置100中，將三向閥型電動閥1用作為混合用的第1流量控制用三向閥103時，即使因應該第1流量控制用三向閥103之閥體的開放度，從第1流入口7與第2流入口18所流入之低溫側流體及高溫側流體的壓力不同，而使低溫側流體及高溫側流體的流量從既定的流量係數Cv值產生變化，亦可藉由使第3及第4流量控制用三向閥112、116之閥軸34的開放度從原先值產生變化，來確保從第1流入口7與第2流入口18所流入之低溫側流體及高溫側流體的壓力，得到期望之低溫側流體及高溫側流體之混合比，而能夠精度佳地控制溫度控制對象的溫度。 [產業上之可應用性]
能夠以高精度來控制低溫側流體及高溫側流體的混合比，可涵蓋複數個階段來控制溫度控制對象的控制溫度。
100‧‧‧溫度控制裝置
101‧‧‧低溫側流體供給部
102‧‧‧高溫側流體供給部
103‧‧‧第1流量控制用三向閥
105‧‧‧溫調對象裝置
108‧‧‧第2流量控制用三向閥
112‧‧‧第3流量控制用三向閥
116‧‧‧第4流量控制用三向閥
第1圖為顯示本發明的實施形態1之作為溫度控制裝置的恆溫維持裝置(冷卻器裝置)之概略構成圖。 　　第2圖為顯示電漿處理裝置之剖面構成圖。 　　第3圖為顯示冷卻器裝置的控制溫度之圖表。 　　第4圖為顯示本發明的實施形態1之作為溫度控制裝置之恆溫維持裝置(冷卻器裝置)的動作之概略構成圖。 　　第5圖為顯示本發明的實施形態1之作為溫度控制裝置之恆溫維持裝置(冷卻器裝置)的動作之概略構成圖。 　　第6圖為顯示3維NAND型的快閃記憶體之概略構成圖。 　　第7圖為顯示半導體晶圓的蝕刻步驟之示意圖。 　　第8圖為顯示本發明的實施形態1之作為溫度控制裝置的恆溫維持裝置(冷卻器裝置)之配管構成圖。 　　第9圖為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥之外觀立體圖。 　　第10圖(a)~(d)分別為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥之前視圖、同一右側視圖、致動器部的底視圖及要部左側視圖。 　　第11圖為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥之第10圖(a)的A-A線剖面圖。 　　第12圖為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥之第10圖(b)的B-B線剖面圖。 　　第13圖為閥本體之縱向剖面圖。 　　第14圖為顯示閥本體之剖面構成圖。 　　第15圖為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥之要部的剖面立體圖。 　　第16圖為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥之要部的分解立體圖。 　　第17圖為顯示閥座之構成圖。 　　第18圖為顯示閥座與閥軸之關係之構成圖。 　　第19圖為顯示波形墊圈之構成圖。 　　第20圖為顯示調整環之立體構成圖。 　　第21圖為顯示閥軸的動作之構成圖。 　　第22圖為顯示閥軸之構成圖。 　　第23圖為顯示閥軸之構成圖。 　　第24圖為顯示閥軸之構成圖。 　　第25圖為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥的動作之剖面構成圖。 　　第26圖為顯示本發明的實施形態1之作為流量控制用三向閥的一例之三向閥型電動閥的動作特性之圖表。 　　第27圖為顯示本發明的實施形態1之作為溫度控制裝置之恆溫維持裝置(冷卻器裝置)的動作之配管構成圖。

Claims (6)

  1. 一種溫度控制裝置，其特徵為具備： 　　第1供給手段，供給被調整為低溫側之預定的第1溫度之低溫側流體，與 　　第2供給手段，供給被調整為高溫側之預定的第2溫度之高溫側流體，與 　　第1流量控制用三向閥，一面控制從前述第1供給手段所供給之前述低溫側流體及從前述第2供給手段所供給之前述高溫側流體之流量一面混合，並作為溫度控制用流體而供給至溫度控制對象，與 　　第2流量控制用三向閥，將於前述溫度控制對象中流動之前述溫度控制用流體，一面控制流量一面分配至前述第1供給手段及前述第2供給手段，與 　　第3流量控制用三向閥，控制：於前述溫度控制對象中流動並藉由前述第2流量控制用三向閥朝向前述第1供給手段分配之前述溫度控制用流體，以及不從前述第1供給手段朝向前述第1流量控制用三向閥供給，而是迴流至前述第1供給手段之前述低溫側流體之流量，與 　　第4流量控制用三向閥，控制：於前述溫度控制對象中流動並藉由前述第2流量控制用三向閥朝向前述第2供給手段分配之前述溫度控制用流體，以及不從前述第2供給手段朝向前述第1流量控制用三向閥供給，而是迴流至前述第2供給手段之高溫側流體之流量。
  2. 如請求項1所述之溫度控制裝置，其中前述第1供給手段具備： 　　第1冷卻手段，將朝向前述第1供給手段迴流之前述溫度控制用流體冷卻，與 　　第1加熱手段，輔助性地加熱藉由前述第1冷卻手段所冷卻之前述溫度控制用流體以供給作為前述低溫側流體，與 　　第1貯藏槽，貯藏藉由前述第1加熱手段所輔助加熱後之前述低溫側流體。
  3. 如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第2供給手段具備： 　　第2冷卻手段，將朝向前述第2供給手段迴流之前述溫度控制用流體冷卻，與 　　第2加熱手段，輔助性地加熱藉由前述第2冷卻手段所冷卻之前述溫度控制用流體以供給作為前述高溫側流體，與 　　第2貯藏槽，貯藏藉由前述第2加熱手段所輔助加熱後之前述高溫側流體。
  4. 如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第3及第4流量控制用三向閥，因應前述第1流量控制用三向閥之混合比，增加從前述第1及第2供給手段朝向該第1及第2供給手段回歸之前述低溫側流體及前述高溫側流體的比率。
  5. 如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第1至第4流量控制用三向閥具有： 　　閥本體，具有由圓柱形狀的空處所構成之閥座，該閥座形成有：於前述溫度控制用流路中流動之溫度控制用流體所流入之流入口、前述溫度控制用流體中分配至前述第1供給手段之前述溫度控制用流體所流出之剖面呈矩形狀的第1閥口、前述溫度控制用流體中分配至前述第2供給手段之前述溫度控制用流體所流出之剖面呈矩形狀的第2閥口，與 　　閥體，以將前述第1閥口從關閉狀態切換至開放狀態且同時將前述第2閥口從開放狀態切換至關閉狀態之方式旋轉自如地配置在前述閥本體的閥座內，並且形成為具有預定的中心角之半圓筒形狀且沿著周方向之兩端面形成為曲面形狀或平面形狀，與 　　驅動手段，旋轉驅動前述閥體。
  6. 如請求項1或2所述之溫度控制裝置，其中前述第1至第4流量控制用三向閥具有： 　　閥本體，具有由圓柱形狀的空處所構成之閥座，該閥座形成有：流體所流出之剖面呈矩形狀的第1閥口及前述流體所流出之剖面呈矩形狀的第2閥口，與 　　第1及第2閥口形成構件，裝設於前述閥本體並分別形成前述第1及第2閥口，與 　　圓筒形狀的閥體，旋轉自如地配置在前述閥本體的閥座內，並形成有將前述第1閥口從關閉狀態切換至開放狀態且同時將前述第2閥口從開放狀態切換至關閉狀態之開口部，與 　　壓力作用部，使從前述閥體與前述閥座的間隙所洩漏之前述流體的壓力作用於前述第1及第2閥口形成構件，以於前述閥體開閉前述第1及第2閥口時抑制前述閥體的位置產生變動，與 　　驅動手段，旋轉驅動前述閥體。
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