WO2022249901A1 - 流体の流れを制御する装置、断面形状可変流路の製造方法、基板を処理する装置及び流体の流れを制御する方法 - Google Patents

流体の流れを制御する装置、断面形状可変流路の製造方法、基板を処理する装置及び流体の流れを制御する方法 Download PDF

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勤 廣木
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東京エレクトロン株式会社
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Definitions

  • the present disclosure relates to an apparatus for controlling fluid flow, a method for manufacturing a variable cross-sectional shape channel, an apparatus for processing a substrate, and a method for controlling fluid flow.
  • a semiconductor wafer (hereinafter also referred to as a "wafer"), which is a substrate, is subjected to various processes such as film formation, etching, coating/development, and cleaning.
  • various processing fluids such as film source gases, etching gases, resist solutions, developing solutions, and cleaning solutions are used.
  • the fluid is used in equipment provided in a processing apparatus that processes wafers.
  • An example of this type of fluid is a temperature control fluid for controlling the temperature of the mounting table on which the wafer is mounted.
  • the flow control (supply/shutdown and flow rate adjustment) of these fluids used in wafer processing is performed using an on-off valve, a flow rate control valve, a diaphragm valve, or the like having a valve element.
  • an on-off valve a flow rate control valve, a diaphragm valve, or the like having a valve element.
  • a device that controls the flow of fluid that is simpler in structure, has less flow resistance and flow stagnation than these devices, and can be used for processing relatively high-temperature gases. .
  • Patent Document 1 describes a technique related to a pinch valve having a tubular body made of an elastic material such as rubber.
  • Patent Literature 2 describes a technique for forming a constricted portion by crushing a metal pipe that does not return to its original shape when deformed.
  • the present disclosure provides a technique for controlling the flow of fluid by elastically deforming the vertical cross-sectional shape of a metal cylindrical channel.
  • the present disclosure is an apparatus for controlling fluid flow, comprising: It is configured as a cylindrical flow path through which the fluid flows, and the vertical cross-sectional shape thereof is two opposed surfaces arranged to face each other, and the opposed surfaces are arranged to face each other in a direction intersecting the direction in which the opposite faces face each other.
  • a metal cross-sectional shape variable flow channel having at least one pair of corners having a vertex and configured to be able to change the vertical cross-sectional shape by elastic deformation; and a channel operating unit for changing the area of the vertical cross section by applying an external force to the variable cross-sectional shape channel to change the distance between the facing surfaces.
  • the flow of fluid can be controlled by elastically deforming the vertical cross-sectional shape of the metal cylindrical channel.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer processing apparatus provided with a fluid control device according to an embodiment
  • FIG. It is an external appearance perspective view of a cross-sectional shape variable flow path. It is the 1st action figure of the cross-sectional shape variable flow path.
  • FIG. 4 is a second operation diagram of the variable cross-sectional shape flow path; It is the 3rd action figure of the above-mentioned cross-sectional shape variable channel. It is a perspective view showing the internal structure of the fluid control device. It is a longitudinal side view of the said fluid control apparatus.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer processing apparatus provided with a fluid control device according to an embodiment
  • FIG. It is an external appearance perspective view of a cross-sectional shape variable flow path. It is the 1st action figure of the cross-sectional shape variable flow path.
  • FIG. 4 is a second operation diagram of the variable cross-sectional shape flow path; It is the 3rd action figure of the above-mentioned cross-
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional front view of a flow path forming member that constitutes the variable cross-sectional shape flow path; It is explanatory drawing of the manufacturing method of the said cross-sectional shape variable flow path.
  • FIG. 4 is a perspective view of a closing mechanism of the variable cross-sectional shape flow path; It is the 1st action figure of the closing mechanism.
  • FIG. 4B is a second operation diagram of the closing mechanism;
  • FIG. 4 is an enlarged vertical cross-sectional view of a variable cross-sectional shape flow path in which a resin layer is formed;
  • FIG. 7 is an external perspective view of a variable cross-sectional shape flow path according to a second embodiment;
  • FIG. 7 is a perspective view showing the internal structure of a fluid control device according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is an action diagram of the fluid control device according to the second embodiment; It is a longitudinal front view concerning the 1st modification of a cross-sectional shape variable flow path. It is a longitudinal front view concerning the 2nd modification of a cross-sectional shape variable flow path.
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional front view according to a third modified example of the variable cross-sectional shape flow path;
  • FIG. 1 shows a configuration example of a wafer processing apparatus 9 equipped with a fluid control apparatus (fluid control apparatus 1) of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows an example of a single-wafer processing apparatus 9 for processing wafers W one by one when performing etching processing, film formation processing by CVD (Chemical Vapor Deposition), or ALD (Atomic Layer Deposition).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • the mounting table 91 includes a main body portion 93 made of metal and an electrostatic chuck 94 installed on the upper surface of the main body portion 93 .
  • a straightening plate 96 is arranged around the mounting table 91 so that the processing gas that has flowed into the processing container 90 flows uniformly toward the surroundings of the mounting table 91 .
  • the wafer processing apparatus 9 may be provided with a plasma forming mechanism for converting the processing gas into plasma.
  • this wafer processing apparatus 9 is provided with a control section 900 .
  • the control unit 900 is composed of a computer having a CPU (Central Processing Unit) (not shown) and a storage unit.
  • the storage unit outputs control signals for executing the operations of various devices and devices provided in the wafer processing apparatus 9.
  • a program is recorded in which a group of steps (instructions) for doing is organized.
  • This program is stored in a storage medium such as a hard disk, a compact disc, a magnet optical disc, a memory card, etc., and installed in the storage unit from there.
  • a processing gas supply source 901 for supplying processing gases such as an etching gas, a source gas for film formation, and a reaction gas that reacts with the source gas to the shower head 92 . is connected.
  • the fluid control device 1 of the present disclosure is provided between the processing gas supply source 901 and the shower head 92 .
  • the fluid control device 1 has a function of controlling the flow rate and supply/disconnection of the processing gas to the shower head 92 .
  • the processing gas supply source 901 corresponds to the fluid supply source of this example.
  • a temperature control flow path 93a is formed inside the body portion 93 .
  • a temperature control fluid for example, cooling liquid
  • the temperature control fluid discharged from the temperature control flow path 93a is returned to the temperature control fluid reservoir 902 and cooled using a cooling mechanism (not shown).
  • the temperature control fluid reservoir 902 also corresponds to the fluid supply source of this example.
  • the fluid control device 1 of the present disclosure is provided between the pump 903 and the inlet of the temperature control flow path 93a. The fluid control device 1 has a function of controlling the flow rate and supply/disconnection of the temperature control fluid to the temperature control flow path 93a.
  • the fluid control apparatus 1 of the present disclosure has a novel configuration that differs from conventional valves.
  • a configuration example of the fluid control device 1 will be described below with reference to the drawings.
  • the configuration of the variable cross-sectional shape flow path 21, which is a characteristic part of the fluid control device 1 of the present disclosure, and its operation will be described with reference to FIGS. 2 to 5. I'll explain.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 is configured as a tubular flow path through which the fluid whose flow is controlled by the fluid control device 1 flows.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 is comprised by the metal material.
  • a metal having strength and corrosion resistance corresponding to the pressure, temperature, corrosiveness, etc. of the fluid flowing therein is adopted.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 is used by changing its vertical cross-sectional shape by applying an external force, so an elastically deformable metal material is used.
  • FIG. 3(b) is a vertical cross-sectional view of the cross-sectional shape variable flow path 21 at the position indicated by the dashed line in FIG. ), (b), same in FIGS. 5(a) and 5(b)).
  • the longitudinal cross-sectional shape of the variable cross-sectional shape flow path 21 is a flat hexagon.
  • the vertical cross-sectional shape has two opposing surfaces 211 arranged to face each other in parallel, and two vertices 213 arranged to face each other in a direction intersecting the facing direction of the opposing surfaces 211. and a pair of corners 212 .
  • Each of the corners 212 includes the ends of the remaining four surfaces 214 arranged on both sides of the opposing surface 211 and forming an included angle with the vertex 213 therebetween.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 having the configuration described above applies an external force to the opposed surfaces 211 to change the distance between the opposed surfaces 211 to adjust the flow of the fluid.
  • the external force f is added.
  • the vertical cross-sectional area of the cross-sectional shape variable flow path 21 becomes smaller, the pressure loss increases when the fluid flows, and the flow rate of the fluid decreases.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 is configured to adjust the flow rate of the fluid by increasing or decreasing the area of the vertical cross section.
  • the flow of the fluid F is indicated by a solid-line white arrow, and the thicker the arrow, the higher the flow rate.
  • the external force applied to the facing surface 211 is further increased, as shown in FIGS.
  • the surfaces 214 are also in contact with each other.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 is closed, and the flow of fluid can be stopped.
  • the external force f is indicated by a dashed white arrow, and the thicker the arrow, the greater the external force.
  • the direction in which the external force is applied and the vertical cross-sectional shape of the cross-sectional shape variable flow channel 21 in the state where no external force is applied are shown in FIGS. is not limited to the example described using .
  • an external force that pulls the apexes 213 of the two corners 212 outward may be applied to the cross-sectional shape variable flow path 21 shown in FIG. 3(b).
  • the distance between the facing surfaces 211 is reduced, and the area of the vertical cross section of the variable cross-sectional shape flow path 21 can be reduced.
  • variable cross-sectional shape flow path 21 having the vertical cross-sectional shape shown in FIG.
  • the vertical cross-sectional shape is changed by applying an external force that pulls the two opposing surfaces 211 in the vertical direction or an external force that pushes the two vertexes closer to each other.
  • the distance between the facing surfaces 211 is increased, and the vertical cross-sectional shape is changed so that the vertical cross-sectional area of the cross-sectional shape variable flow channel 21 is increased compared to the state where no external force is applied. be able to.
  • This operation increases the vertical cross-sectional area of the cross-sectional shape variable flow path 21, reduces the pressure loss when the fluid flows, and increases the flow rate of the fluid.
  • variable cross-sectional shape flow path 21 As shown in FIG. 2, the upstream and downstream ends of the variable cross-sectional shape flow path 21 are connected to normal piping flow paths 22 that are not operated to change the area of the vertical cross section.
  • the vertical cross-sectional area of the variable cross-sectional shape flow path 21 to which no external force is applied is configured to be larger than the vertical cross-sectional area of each piping flow path 22 .
  • These piping channels 22 constitute part of the channels of the processing gas and the temperature control fluid of the wafer processing apparatus 9 described with reference to FIG.
  • FIG. 1a This fluid control device 1a includes a support member 33 that holds the piping channel 22, two lifting rods 32 that are operating ends that apply external force to the variable cross-sectional shape channel 21, and a lifting mechanism that moves the lifting rods 32 up and down. (driving unit 31, ball screw 35).
  • the cross section The flow rate of the fluid is adjusted by increasing or decreasing the vertical cross-sectional area of the shape-variable flow path 21 .
  • the support member 33 holds the pipe flow path 22 such that the variable cross-sectional shape flow path 21 is horizontally arranged and the fluid flows in the horizontal direction.
  • Each elevating rod 32 is composed of a rod-shaped member extending in a direction intersecting the flow direction of the fluid in the cross-sectional shape variable channel 21 .
  • the two lifting rods 32 are arranged side by side with the cross-sectional shape variable flow path 21 interposed therebetween so as to be in contact with one opposing surface 211 from the outer surface side.
  • a hemispherical pressing portion 321 which is a member that presses the variable cross-sectional shape flow path 21 and applies an external force, is provided.
  • a ball screw 35 and a guide rod 36 that constitute a movement mechanism of the lifting rod 32 pass through the base end of each lifting rod 32 .
  • the ball screw 35 is threaded in a region for moving each lifting rod 32 in a direction opposite to the winding direction.
  • a drive section 31 configured by a rotary motor capable of changing the direction of rotation.
  • the driving portion 31, the ball screw 35, the lifting rod 32, and the like constitute a flow path operating portion of the fluid control device 1a.
  • a region where the ball screw 35 and the guide rod 36 pass through the lifting rod 32 is housed inside the casing 34 in order to suppress the outflow of particles generated along with the movement of the lifting rod 32 .
  • a casing 34 containing the variable cross-sectional shape flow path 21, the support member 33, the lifting rod 32, and the ball screw 35 is also housed in a housing 37 indicated by broken lines in FIGS.
  • the two lifting rods 32 move in a direction approaching each other.
  • the pressure amount of the facing surface 211 of the variable cross-sectional shape flow path 21 is increased, and the longitudinal area of the variable cross-sectional shape flow path 21 is decreased, thereby reducing the flow rate of the fluid.
  • the two lifting rods 32 move in the direction of separation.
  • the pressing amount of the facing surface 211 of the variable cross-sectional shape flow path 21 is decreased, and the area of the vertical cross section of the variable cross-sectional shape flow path 21 is increased, thereby increasing the flow rate of the fluid.
  • the pressing amount of the facing surface 211 by the lifting rod 32 is controlled by an on-site controller (not shown).
  • the controller acquires a detected value of the flow rate of the fluid, for example, by a flow meter (not shown) provided on the downstream side of the variable cross-sectional shape flow path 21 . Then, the detected value of the flow rate is compared with a preset set value, and the moving direction and amount of movement of the lifting rod 32 are determined so that the detected value approaches the set value.
  • the set value of the flow rate is set by the controller 900 of the wafer processing apparatus 9, for example.
  • the controller acquires a fluid supply start command or stop command from the control unit 900 of the wafer processing apparatus 9 . Then, based on these instructions, the elevation rod 32 is moved to a preset position to open or close the cross-sectional shape variable flow path 21 .
  • an elastic member may be provided.
  • a tension spring which is an elastic member, is connected to each opposing surface 211 can be exemplified.
  • the other end of the extension spring is connected to fixed members or the like fixedly arranged on the upper side and the lower side of the cross-sectional shape variable flow path 21 respectively.
  • These extension springs are arranged so as to face each other with the cross-sectional shape variable flow path 21 interposed therebetween. I can give an example.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 is placed on a support base whose height position is fixed, and the lifting rod 32 (pressing portion 321) is applied to the opposing surface 211 from the upper surface side of the cross-sectional shape variable flow path 21. You may contact.
  • the pressing amount of the opposing surface 211 is changed by vertically moving one lifting rod 32 . 6 and 7, when the configuration in which the two lifting rods 32 are moved symmetrically is adopted, the center position of the longitudinal section of the cross-sectional shape variable flow path 21 whose shape changes can be prevented from moving. This allows for precise flow rate adjustment.
  • FIG. 9 shows an example in which the cross-sectional shape variable flow path 21 is configured by welding two gutter-shaped flow path forming members 24a and 24b with open upper surfaces.
  • flow path forming members 24a and 24b have a configuration in which the cross-sectional shape variable flow path 21 having the vertical cross-sectional shape shown in FIG. 3B is divided into upper and lower parts. That is, one flow path forming member 24a has one side of the facing surface 211 and one side of the included angle forming surface 214 that forms the two corners 212 described above.
  • the other flow path forming member 24b has the other side of the facing surface 211 and the other side of the included angle forming surface 214 forming the two corners 212 .
  • an end portion 201 for welding is formed on the outer side of the included angle forming surface 214 .
  • the two flow path forming members 24a and 24b are overlapped so that the open surfaces face each other, and the end portions 201 of the included angle forming surfaces 214 are welded to each other to form a variable cross-sectional shape flow path. 21 is manufactured. End 201 of welded included angulation surface 214 forms apex 213 of corner 212 , as shown in enlarged view of bead welded joint 20 .
  • variable cross-sectional shape flow path 21 may be manufactured by a 3D printer (additional manufacturing technology).
  • the fluid flow path is configured by connecting the piping flow path 22 by welding, for example, to the cross-sectional shape variable flow path 21 manufactured by these various methods.
  • FIG. 10 shows an example of a mechanism for closing the cross-sectional shape variable flow path 21.
  • two push rods which are operating ends that are provided so as to extend in a direction intersecting the flow direction of the fluid, and contact the opposing surface 211 from the outer surface side with the cross-sectional shape variable flow path 21 interposed therebetween.
  • Two sets of 41a and 41b are provided with a space therebetween. These pressing rods 41a and 41b are configured to be vertically movable by a lifting mechanism (not shown).
  • a bending rod 42 for pushing up the facing surface 211 from the lower surface side of the variable cross-sectional shape flow path 21 is arranged between the two sets of pressing rods 41a and 41b.
  • the bending bar 42 is also configured to be vertically movable by a lifting mechanism (not shown).
  • the bending rod 42 moves to the same height position as the pressing rods 41a and 41b arranged on the lower surface side of the cross-sectional shape variable flow path 21, and presses the opposing surface 211. good too. Further, the bending rod 42 may be retracted to the lower side than the cross-sectional shape variable flow path 21 without performing the pressing using the bending rod 42 .
  • the pressing rods 41a and 41b are further moved to bring the opposing surfaces 211 and the included angle forming surfaces 214 into contact with each other. Further, as shown in FIG. 12, the bending bar 42 is raised to a position higher than the arrangement height of the pressing bars 41a and 41b in contact with the opposing surface 211 on the lower side.
  • the longitudinal section is crushed.
  • the shape-variable flow path 21 is bent.
  • the cross-sectional shape variable flow path 21 is reliably closed, and the flow of fluid can be stopped.
  • a tape-shaped sealing member made of resin or the like may be provided on the opposing surface 211 on one side in the cross-sectional shape variable flow path 21 in order to ensure that the opposing surfaces 211 are in close contact with each other.
  • the sealing members are provided at the upstream and downstream end positions of the fluid flow direction with respect to the area where the bending rod 42 contacts when viewed from the outside of the facing surface 211 so as to intersect the flow direction. be done.
  • the cross-sectional shape variable flow channel 21a shown in FIG. 13 has an elastic resin layer on at least one side of the facing surface 211 constituting the cross-sectional shape variable flow channel 21a and on at least one side of the included angle forming surfaces 214 of the two corners 212. 23 is provided.
  • the resin layer 23 is provided to form a surface 211 facing the resin layer 23 and an included angle forming surface.
  • the inner surface of 214 can be brought into intimate contact.
  • the resin layer 23 may be provided on both the two facing surfaces 211 and the two included angle forming surfaces 214 that are arranged to face each other.
  • Fig. 14 shows a configuration example of a flow path of a type different from the example shown in Fig. 2 .
  • the vertical cross section of the cross-sectional shape variable flow path 21 (hatched with sand) and the vertical cross section of the piping flow path 22a (hatched with sand) in a state where no external force is applied. ) have almost the same area.
  • FIG. 15 shows an example of a fluid control device 1b that controls the flow of fluid using the cross-sectional variable flow path 21 configured as shown in FIG.
  • the fluid control device 1b of this example includes a support member 54 that holds the piping flow path 22, two plate cams 53 that are operating ends that apply an external force to the cross-sectional shape variable flow path 21, and a rotating plate that rotates the plate cams 53. mechanism (gear 52, drive unit 51).
  • the fluid control device 1b of the present embodiment rotates the plate cam 53 to change the pressing amount of the facing surface 211, thereby increasing or decreasing the area of the longitudinal section of the variable cross-sectional shape flow path 21, thereby adjusting the flow rate of the fluid. It has become.
  • each plate cam 53 is configured as an egg-shaped member in a side view, in which the radial length from the center of rotation to the end surface that contacts the opposing surface 211 varies along the circumferential direction. ing. Also, the two plate cams 53 are arranged vertically so as to sandwich the cross-sectional shape variable flow path 21 and contact one opposing surface 211 from the outer surface side.
  • a rotary shaft 531 passes through each plate cam 53 at a position serving as the center of rotation.
  • Each rotating shaft 531 is connected to the rotation center of the gears 52 arranged so as to mesh with each other. Further, the rotation center of one gear 52 is connected to the rotation shaft of the drive section 51 configured by a rotary motor capable of changing the rotation direction.
  • the driving section 51, the gear 52, the rotating shaft 531, and the like constitute a flow path operating section of the fluid control device 1a.
  • the gear 52 may be accommodated in the casing in order to suppress the outflow of particles generated as the gear 52 rotates.
  • the entire device including the variable cross-sectional shape flow path 21, the support member 54, the plate cam 53, the gear 52, etc. may be housed in a common housing.
  • the two plate cams 53 rotate in the direction in which the pressing amount of the facing surface 211 of the variable cross-sectional shape flow path 21 decreases. This operation increases the vertical cross-sectional area of the variable cross-sectional shape flow path 21, thereby increasing the flow rate of the fluid.
  • Control of the pressing amount of the facing surface by the plate cam 53 can be exemplified by using a controller (not shown) that operates in the same manner as the fluid control device 1a described with reference to FIGS. 6 and 7 .
  • the flow of fluid can be controlled by elastically deforming the vertical cross-sectional shape of the cylindrical cross-sectional shape variable flow path 21 made of metal.
  • the flow path (cross-sectional shape variable flow path 21, piping flow path 22a) having the configuration described with reference to FIG. 14 may be installed in the fluid control device 1a having the configuration shown in FIGS.
  • the fluid control device 1b having the configuration shown in FIG. 15 may be provided with the flow path (variable cross-sectional shape flow path 21, piping flow path 22) having the configuration described with reference to FIG.
  • each of the fluid control devices 1a and 1b and the closing mechanism described with reference to FIGS. 11 to 13 may be installed together.
  • the vertical cross-sectional shape of the cross-sectional shape variable flow path 21 is not limited to the flat hexagonal shape shown in FIG. 3(b).
  • the cross-sectional shape variable flow paths 21b and 21c shown in FIGS. may also, as in a variable cross-sectional shape flow path 21d shown in FIG. 19, a configuration in which the curved opposing surface 211 and the included angle forming surface 214 are continuously connected may be employed. Since the cross-sectional shape variable flow path 21d is made of an elastically deformable metal material, it is possible to close the cross-sectional shape variable flow path 21d by applying a sufficient external force.
  • the number of corner portions 212 provided in the cross-sectional shape variable flow path is not limited to one set.
  • a plurality of sets of corner portions 212 having two vertices arranged facing each other may be provided.
  • the longitudinal front shape of the cross-sectional shape variable flow path is configured such that so-called bellows with a plurality of corners 212 connected are provided on the left and right sides of the facing surface 211 .
  • the main body of the variable cross-sectional shape channel having such a complicated shape and the flanges provided at the upper and lower ends of the variable cross-sectional shape channel and connecting the variable cross-sectional shape channel and the circular pipe channel 22, 22a are used by the 3D printer. It is conceivable that it may be manufactured by
  • the substrate processing apparatus that can use the fluid control apparatuses 1, 1a, and 1b of this embodiment is not limited to the single wafer processing apparatus 9 illustrated in FIG.
  • it may be a batch type in which the wafers are held in a wafer boat holding a large number of wafers for film formation.
  • a semi-batch type configuration may be used in which a plurality of wafers are arranged on a rotating mounting table and film formation is performed.
  • each substrate processing apparatus is not limited to etching processing and film forming processing, and may be other processing such as coating/developing processing and cleaning processing.
  • the fluid control devices 1, 1a, and 1b of the present embodiment can also be applied to control the flow of fluid used in these processes.
  • the types of substrates processed by the various substrate processing apparatuses described above are not limited to the semiconductor wafers described above. For example, it may be a glass substrate used for manufacturing an FPD (Flat Panel Display).

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Abstract

金属製の筒状の流路の縦断面形状を弾性変形させて流体の流れを制御する技術を提供する。流体の流れを制御する装置には、前記流体が流れる筒状の流路として構成され、弾性変形により前記縦断面形状を変化させることが可能に構成された金属製の断面形状可変流路が設けられ、流路操作部は、前記断面形状可変流路に対し外力を加え、前記対向面間の距離を変化させることにより、その縦断面の面積を変化させる。

Description

流体の流れを制御する装置、断面形状可変流路の製造方法、基板を処理する装置及び流体の流れを制御する方法
　本開示は、流体の流れを制御する装置、断面形状可変流路の製造方法、基板を処理する装置及び流体の流れを制御する方法に関する。
　例えば、半導体装置の製造工程において、基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」ともいう）に対しては、成膜処理、エッチング処理、塗布・現像処理、洗浄処理などの種々の処理が行われる。これらの処理では、膜の原料ガス、エッチングガス、レジスト液や現像液、洗浄液などの種々の処理流体が用いられる。また、ウエハの処理に直接、利用される処理流体の他、ウエハの処理を行う処理装置に設けられた機器にて流体が用いられる場合もある。この種の流体としては、ウエハが載置される載置台の温度調節を行うための温調流体を例示できる。
　これら、ウエハの処理に伴って使用される流体の流れの制御（給断や流量調節）は、弁体を備えた開閉バルブや流量調節バルブ、ダイヤフラムバルブなどを用いて実施されている。　
　一方で、これらの機器と比較して、構造が簡素で流路抵抗や流れのよどみが小さく、比較的温度の高いガスの処理にも利用可能な流体の流れを制御する装置が求められている。
　例えば特許文献１には、ゴムなどの弾性体からなる管体を備えたピンチバルブに係る技術が記載されている。また、特許文献２には、変形させると元に戻らない金属パイプを押し潰して絞り部を形成する技術が記載されている。
特開２００２－１７４３５２号公報 特開２００４－８４９４４号公報
　本開示は、金属製の筒状の流路の縦断面形状を弾性変形させて流体の流れを制御する技術を提供する。
　本開示は、流体の流れを制御する装置であって、
　前記流体が流れる筒状の流路として構成され、その縦断面形状が、互いに対向して配置された２つの対向面と、前記対向面が対向する方向と交差する方向に互いに対向して配置された頂点を有する少なくとも１組の角部とを有し、弾性変形により前記縦断面形状を変化させることが可能に構成された金属製の断面形状可変流路と、
　前記断面形状可変流路に対し外力を加え、前記対向面間の距離を変化させることにより、その縦断面の面積を変化させるための流路操作部と、を備えた装置である。
　本開示によれば、金属製の筒状の流路の縦断面形状を弾性変形させて流体の流れを制御することができる。
実施形態に係る流体制御装置を備えるウエハ処理装置の構成図である。 断面形状可変流路の外観斜視図である。 前記断面形状可変流路の第１の作用図である。 前記断面形状可変流路の第２の作用図である。 前記断面形状可変流路の第３の作用図である。 流体制御装置の内部構造を示す斜視図である。 前記流体制御装置の縦断側面図である。 前記断面形状可変流路を構成する流路形成部材の縦断正面図である。 前記断面形状可変流路の製造方法の説明図である。 前記断面形状可変流路の閉止機構の斜視図である。 前記閉止機構の第１の作用図である。 前記閉止機構の第２の作用図である。 樹脂層が形成された断面形状可変流路の拡大縦断面図である。 第２の実施形態に係る断面形状可変流路の外観斜視図である。 第２の実施形態に係る流体制御装置の内部構造を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る流体制御装置の作用図である。 断面形状可変流路の第１の変形例に係る縦断正面図である。 断面形状可変流路の第２の変形例に係る縦断正面図である。 断面形状可変流路の第３の変形例に係る縦断正面図である。
　図１は、本開示の流体を制御する装置（流体制御装置１）を備えたウエハ処理装置９の構成例を示している。図１にはエッチング処理や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）による成膜処理を実施するにあたり、ウエハＷを１枚ずつ処理する枚葉式のウエハ処理装置９の例を示してある。　
　本例のウエハ処理装置９は、排気路９５を介した真空排気が行われている処理容器９０内にＷの載置台９１を配置すると共に、この載置台９１の上方側に、処理ガスの導入を行うシャワーヘッド９２を設けた構成となっている。本例のウエハ処理装置９において、ウエハＷは載置台９１に載置された状態で、処理容器９０内にて処理が行われる。
　例えば載置台９１は、金属製の本体部９３と、本体部９３の上面に設置された静電チャック９４とを備えている。載置台９１の周りには、処理容器９０内に流れ込んだ処理ガスが、載置台９１の周囲に向けて均一に流れるようにするための整流板９６が配置されている。　
　また、ウエハ処理装置９には、処理ガスをプラズマ化するプラズマ形成機構を設けてもよい。
　さらに図１に示すように、このウエハ処理装置９には制御部９００が設けられている。制御部９００は不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えたコンピュータからなり、この記憶部にはウエハ処理装置９に設けられた各種機器や装置の動作を実行させる制御信号を出力するためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこから記憶部にインストールされる。
　上述の構成を備えるウエハ処理装置９において、シャワーヘッド９２に対しては、エッチングガスや成膜用の原料ガス、当該原料ガスと反応する反応ガスなどの処理ガスの供給を行う処理ガス供給源９０１が接続されている。本例のウエハ処理装置９において、この処理ガス供給源９０１とシャワーヘッド９２との間には、本開示の流体制御装置１が設けられている。この流体制御装置１は、シャワーヘッド９２に対する処理ガスの給断や流量調節を実施する機能を備える。処理ガス供給源９０１は、本例の流体供給源に相当する。
　さらに本体部９３の内部には温調流路９３ａが形成されている。当該温調流路９３ａには、温調流体貯留部９０２に貯留されたウエハＷの温調流体（例えば冷却液）がポンプ９０３を用いて供給される。温調流路９３ａから排出された温調流体は、再び温調流体貯留部９０２に戻され、不図示の冷却機構を用いて冷却される。温調流体貯留部９０２についても、本例の流体供給源に相当する。　
　この温調流体の循環系においても、ポンプ９０３と温調流路９３ａの入口部との間には、本開示の流体制御装置１が設けられている。この流体制御装置１は、温調流路９３ａに対する温調流体の給断や流量調節を実施する機能を備える。
　このように、液体（図１のウエハ処理装置９の例においては冷却液）や気体（同ウエハ処理装置９の例では処理ガス）の流れの制御を行うにあたり、本開示の流体制御装置１は、従来のバルブとは異なる新規の構成を備えている。
　以下、図面を参照しながら流体制御装置１の構成例について説明する。
　流体制御装置１の詳細な構成例を説明する前に、図２～図５を参照しながら、本開示の流体制御装置１の特徴部分となる断面形状可変流路２１の構成、及びその作用を説明しておく。
　図２及び図３（ａ）は、外力を加えていない状態の断面形状可変流路２１の外観を示している。　
　断面形状可変流路２１は、流体制御装置１にて流れの制御が行われる流体が流れる筒状の流路として構成されている。また断面形状可変流路２１は金属材料により構成されている。断面形状可変流路２１を構成する金属の種類について、特段の限定はないが、その内部を流れる流体の圧力や温度、腐食性などに応じた強度や耐食性を備えたものが採用される。また、後述するように、断面形状可変流路２１は、外力を加えることによりその縦断面形状を変化させて使用されることから、弾性変形可能な金属材料が用いられる。
　図３（ｂ）は、図３（ａ）中に破線で示す位置における断面形状可変流路２１の縦断面を流体Ｆの流れ方向の上流側から見た縦断面図である（図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）において同じ）。　
　図３（ａ）、（ｂ）に示すように、断面形状可変流路２１の縦断面形状は、扁平な六角形となっている。詳細には、当該縦断面形状は、平行に対向するように配置された２つの対向面２１１と、対向面２１１の対向方向と交差する方向に互いに対向して配置された２つの頂点２１３を有する１組の角部２１２とを備えている。各角部２１２は、上述の対向面２１１の両脇に配置された残り４つの面であって、頂点２１３を挟んで夾角を成す夾角形成面２１４の端部を含んでいる。
　断面形状可変流路２１の縦断面形状を扁平にすることにより、流路面積を小さくして流体の流量を絞ったり、流路を閉止して流体の流れを停止したりする操作が行いやすくなる。外力を加えていない状態における対向面２１１間の距離Ｈと頂点２１３間の距離Ｌとの比はＬ：Ｈ＝１：０．４～１：０．５の範囲内の値とする場合を例示できる。また、頂点２１３間の距離Ｌと対向面２１１の幅寸法ＷＤとの比は、Ｌ：ＷＤ＝１：０．７～１：０．８の範囲内の値とする場合を例示できる。
　上述の構成の断面形状可変流路２１は、対向面２１１に対して外力を加え、これら対向面２１１間の距離を変化させて流体の流れの調節を行う。　
　図３（ａ）、（ｂ）に示す外力を加えていない状態にて流れる流体Ｆの流量と比較して、図４（ａ）、（ｂ）に示す例では対向面２１１に対して外力ｆが加わっている。この結果、断面形状可変流路２１の縦断面の面積が小さくなり、流体が流れる際の圧力損失が増大して、流体の流量が低下する。このように、断面形状可変流路２１は、縦断面の面積を増減させることにより、流体の流量を調節する構成となっている。　
　なお、図３（ａ）、図４（ａ）にて流体Ｆの流れは、実線の白抜き矢印で示しあり、矢印が太い程、流量が大きいことを示している。
　さらに対向面２１１に加える外力を大きくしていくと、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、２つの断面形状可変流路２１が接触し、且つ、２つの角部２１２の夾角形成面２１４同士も接触した状態となる。この結果、断面形状可変流路２１は閉止された状態となり、流体の流れを停止することができる。なお、図４（ｂ）、図５（ｂ）にて外力ｆは、破線の白抜き矢印で示しあり、矢印が太い程、外力が大きいことを示している。
　ここで、断面形状可変流路２１の縦断面の面積を変化させるために、外力を加える方向や、外力を加えていない状態における断面形状可変流路２１の縦断面形状は、図３～図５を用いて説明した例に限られない。　
　例えば、図３(ｂ)に示す断面形状可変流路２１について、２つの角部２１２の頂点２１３を外方へ引っ張る外力を加えてもよい。この場合にも対向面２１１間の距離が近づき、断面形状可変流路２１の縦断面の面積を小さくすることができる。
　また、外力を加えていない状態で図５(ｂ)に示す縦断面形状を有する断面形状可変流路２１を構成してもよい。この場合には、２つの対向面２１１を上下方向に引っ張る外力、あるいは２つの頂点が近づくように押す外力を加えることにより、その縦断面形状を変化させる。上述の外力を加えることにより、対向面２１１間の距離が遠ざかり、外力を加えていない状態と比較して、断面形状可変流路２１の縦断面の面積が大きくなるように縦断面形状を変化させることができる。　
　この操作により、断面形状可変流路２１の縦断面の面積が大きくなり、流体が流れる際の圧力損失が減少して、流体の流量を増大させることができる。
　図２に示すように、断面形状可変流路２１の上流側及び下流側の端部には、縦断面の面積を変化させる操作が行われない通常の配管流路２２が接続される。図２に示す例では、外力を加えていない状態の断面形状可変流路２１の縦断面の面積は、各配管流路２２の縦断面の面積よりも大きくなるように構成されている。これらの配管流路２２は、図１を用いて説明したウエハ処理装置９の処理ガスや温調流体の流路の一部を構成している。
　次いで、図２に示す断面形状可変流路２１を備えた流体制御装置１ａについて、図６、図７を参照しながら説明する。　
　この流体制御装置１ａは、配管流路２２を保持するサポート部材３３と、断面形状可変流路２１に外力を加える操作端である２本の昇降棒３２と、昇降棒３２を昇降移動させる昇降機構（駆動部３１、ボールねじ３５）とを備える。本例の流体制御装置１ａは、昇降棒３２の離間距離を変化させて対向面２１１の押圧量（外力を加えていない位置を基準とした昇降棒３２の移動量）を変化させることにより、断面形状可変流路２１の縦断面の面積を増減させ、流体の流量を調節する構成となっている。
　サポート部材３３は、例えば断面形状可変流路２１が水平に配置され、流体が横方向に流れるように配管流路２２を保持する。　
　各昇降棒３２は、断面形状可変流路２１における流体の流れ方向と交差する方向へ向けて延在する棒状の部材により構成されている。また２本の昇降棒３２は、断面形状可変流路２１を挟んで、各々、１つの対向面２１１に外面側から接触するように並べて配置されている。昇降棒３２が対向面２１１（断面形状可変流路２１の外面）と接触する位置には、断面形状可変流路２１を押圧して外力を加える部材である半球状の押圧部３２１が設けられている。
　各昇降棒３２の基端部には、昇降棒３２の移動機構を構成するボールねじ３５及びガイド棒３６が貫通している。ボールねじ３５には、各昇降棒３２を移動させる領域に巻方向が反対のネジが切ってある。また、ボールねじ３５の上端には、回転方向を変化させることが可能な回転モーターにより構成された駆動部３１が設けられている。　
　駆動部３１、ボールねじ３５、昇降棒３２などは、流体制御装置１ａの流路操作部を構成している。
　昇降棒３２の移動に伴って発生するパーティクルの流出を抑えるため、ボールねじ３５、ガイド棒３６が昇降棒３２を貫通する領域は、ケーシング３４内に格納されている。また、断面形状可変流路２１、サポート部材３３、昇降棒３２やボールねじ３５を収容したケーシング３４も図６、図７中に破線で示す筐体３７内に格納されている。
　上記の構成を備える流体制御装置１は、駆動部３１によりボールねじ３５を予め設定された方向へ回転させると、２つの昇降棒３２が近接する方向へと移動する。この動作により、断面形状可変流路２１の対向面２１１の押圧量を増大させ、断面形状可変流路２１の縦断の面積を減少させることにより、流体の流量を低下させることができる。
　また、ボールねじ３５を反対方向へ回転させると、２つの昇降棒３２が離間する方向へと移動する。この動作により、断面形状可変流路２１の対向面２１１の押圧量を減少させ、断面形状可変流路２１の縦断面の面積を増大させることにより、流体の流量を増加させることができる。
　昇降棒３２による対向面２１１の押圧量は、不図示の現場型のコントローラーなどより制御される。コントローラーは、例えば断面形状可変流路２１の下流側に設けられた不図示の流量計における流体の流量の検出値を取得する。そして、この流量の検出値と、予め設定された設定値とを比較し、検出値が設定値に近づくように昇降棒３２の移動方向及び移動量を決定する。流量の設定値は、例えばウエハ処理装置９の制御部９００により設定される。
　また、流体の給断に本例の流体制御装置１を用いる場合には、コントローラーは、ウエハ処理装置９の制御部９００からの流体の供給開始命令や停止命令を取得する。そしてこれらの命令に基づき、予め設定された位置に昇降棒３２を移動させて断面形状可変流路２１を開放、または閉止する。
　ここで、例えば対向面２１１の押圧量を減少させた際の断面形状可変流路２１の断面形状の戻りを補助するため、押圧方向とは反対の方向にこれらの対向面２１１を引っ張る不図示の弾性部材を設けてもよい。具体的には、各対向面２１１に弾性部材である引きばねの一端を接続する場合を例示できる。引きばねの他端は、断面形状可変流路２１の上方側、下方側に各々固定配置された固定部材などに接続される。これらの引きばねは、断面形状可変流路２１を挟んで互いに対向するように配置され、昇降棒３２（押圧部３２１）の当接位置の上流側と、下流側とに１組ずつ設ける場合を例示できる。
　また、移動可能な操作端である昇降棒３２を２つ設けることは必須の要件ではない。例えば高さ位置が固定された支持台上に断面形状可変流路２１を載置し、この断面形状可変流路２１の上面側から対向面２１１に対して昇降棒３２（押圧部３２１）を当接させてもよい。この例では、１つの昇降棒３２を上下方向に移動させることにより、対向面２１１の押圧量を変化させる。　
　なお、図６、図７を用いて説明した例のように、２つの昇降棒３２を対称的に移動させる構成を採用した場合、形状が変化する断面形状可変流路２１の縦断面の中心位置を移動させないようにすることができる。これにより、正確な流量調節が可能となる。
　さらにここで、断面形状可変流路２１を製造する手法の一例について説明しておく。　
　図９に示す例は、上面側が解放された２本の樋状の流路形成部材２４ａ、２４ｂを溶接することにより、断面形状可変流路２１を構成する例を示している。例えば図８に示すように、流路形成部材２４ａ、２４ｂは、図３（ｂ）に示す縦断面形状の断面形状可変流路２１を上下に分割した構成を備える。即ち、一の流路形成部材２４ａは、対向面２１１の一方側と、既述の２つの角部２１２を構成する夾角形成面２１４の一方側とを備える。また、他の流路形成部材２４ｂは、対向面２１１の他方側と、２つの角部２１２を構成する夾角形成面２１４の他方側とを備える。ここで夾角形成面２１４の外方側には、溶接用の端部２０１が形成されている。
　そして、図９に示すように、互いの開放面が対向するように２つの流路形成部材２４ａ、２４ｂを重ね合わせ、夾角形成面２１４の端部２０１同士を溶接することにより断面形状可変流路２１を製造する。ビード溶接された接合部２０を拡大して示すように、溶接された夾角形成面２１４の端部２０１は、角部２１２の頂点２１３を構成する。
　なお、他の製造方法として、例えば円管形状の流路形成部材をプレス加工することにより、図３（ａ）、（ｂ）に示す形状の断面形状可変流路２１に成型、加工する手法を採用してもよい。さらには、３Ｄプリンタ（付加製造技術）により、断面形状可変流路２１を製造してもよい。　
　これら各種の手法により製造された断面形状可変流路２１に対し、例えば溶接により配管流路２２を接続して流体の流路を構成する。
　図３～図５を用いて説明した原理に基づき、流体の流れを制御する流体制御装置１において、流体の停止を行う場合には、図５（ｂ）に示すように断面形状可変流路２１を確実に閉じる必要がある。　
　図１０は、断面形状可変流路２１を閉止する機構の一例を示している。本例では、流体の流れ方向と交差する方向へ向けて延在するように設けられ、断面形状可変流路２１を挟んで、対向面２１１に外面側から接触する操作端である２つの押圧棒４１ａ、４１ｂが、互いに間隔を空けて２組設けられている。これらの押圧棒４１ａ、４１ｂは、不図示の昇降機構により昇降自在に構成されている。
　また、２組の押圧棒４１ａ、４１ｂの間の位置には、断面形状可変流路２１の下面側から対向面２１１を押し上げるための折り曲げ棒４２が配置されている。この折り曲げ棒４２についても不図示の昇降機構により昇降自在に構成されている。
　上述の機構の作用について、図１１、図１２を参照しながら説明する。流路面積を増減して流体の流量を調節する段階においては、図６、図７を用いて説明した流体制御装置１ａにおける昇降棒３２の動作と同様に、押圧棒４１ａ、４１ｂを昇降させて対向面２１１の押圧量を増減して流体の流量を調節する（図１１）。
　このとき、折り曲げ棒４２は、図１１に示すように、断面形状可変流路２１の下面側に配置された押圧棒４１ａ、４１ｂと同じ高さ位置に移動して、対向面２１１を押圧してもよい。また、折り曲げ棒４２を用いた押圧は行わずに、断面形状可変流路２１よりも下方側に折り曲げ棒４２を退避させておいてもよい。
　そして、断面形状可変流路２１を閉止する際には、押圧棒４１ａ、４１ｂをさらに移動させて対向面２１１同士、及び夾角形成面２１４同士を接触させる。さらに、図１２に示すように、下面側の対向面２１１に接する押圧棒４１ａ、４１ｂの配置高さよりも高い位置まで折り曲げ棒４２を上昇させる。
　これら押圧棒４１ａ、４１ｂ及び折り曲げ棒４２の配置により、図１２に示すように流体の流れ方向に沿った複数の位置（同図の例では３箇所）にて、縦断面を押し潰すように断面形状可変流路２１が屈曲した状態となる。この結果、断面形状可変流路２１が確実に閉止され、流体の流れを止めることができる。
　また上述の例において、対向面２１１同士を確実に密着させるため、断面形状可変流路２１内の一方側の対向面２１１に、樹脂などからなるテープ形状のシール部材を設けてもよい。例えばシール部材は、対向面２１１の外側から折り曲げ棒４２が接触する領域を見たとき、当該領域に対する流体の流れ方向上流側、下流側の端部位置に、前記流れ方向と交差するように設けられる。
　次いで、断面形状可変流路２１を確実に閉止する手法における断面形状可変流路２１側の構成例について例示する。図１３に示す断面形状可変流路２１ａは、断面形状可変流路２１ａを構成する対向面２１１の少なくとも一方側、２つの角部２１２の夾角形成面２１４の少なくとも一方側に、弾性を有する樹脂層２３を設けた構成となっている。
　耐熱性や腐食が問題とならない条件で使用される流体については、断面形状可変流路２１ａ内に樹脂層２３を設けることにより、樹脂層２３を設けて樹脂層２３と対向面２１１、夾角形成面２１４の内面を密着させることができる。この結果、断面形状可変流路２１ａを確実に閉止する効果が得られる。なお樹脂層２３は、対向して配置された２つの対向面２１１、及び２つの夾角形成面２１４の双方に設けてもよい。
　次いで図１４は、図２に示した例とは異なるタイプの流路の構成例を示している。この例では、外力を加えていない状態における断面形状可変流路２１の縦断面（砂状のハッチを付してある）と、配管流路２２ａの縦断面（同じく砂状のハッチを付してある）とがほぼ同じ面積となっている。
　図１５は、図１４に示す構成の断面形状可変流路２１を用いて流体の流れを制御する流体制御装置１ｂの例を示している。　
　本例の流体制御装置１ｂは、配管流路２２を保持するサポート部材５４と、断面形状可変流路２１に外力を加える操作端である２枚の板カム５３と、板カム５３を回転させる回転機構（ギア５２、駆動部５１）とを備える。本例の流体制御装置１ｂは、板カム５３を回転させて対向面２１１の押圧量を変化させることにより、断面形状可変流路２１の縦断面の面積を増減させ、流体の流量を調節する構成となっている。
　サポート部材５４は、例えば断面形状可変流路２１が水平に配置され、流体が横方向に流れるように配管流路２２ａを保持する。　
　図１６に示すように、各板カム５３は、回転中心から対向面２１１と接触する端面までの径方向の長さが、周方向に沿って変化する、側面視、卵形状の部材として構成されている。また２本の板カム５３は、断面形状可変流路２１を挟んで、各々、１つの対向面２１１に外面側から接触するように上下に並べて配置されている。
　各板カム５３には、その回転中心となる位置に回転軸５３１が貫通している。各回転軸５３１は、互いにかみ合うように配置されたギア５２の回転中心に接続されている。また、一方のギア５２の回転中心には、回転方向を変化させることが可能な回転モーターにより構成された駆動部５１の回転軸が接続されている。　
　駆動部５１、ギア５２、回転軸５３１などは、流体制御装置１ａの流路操作部を構成している。
　図６、図７を用いて説明した流体制御装置１ａと同様に、ギア５２の回転に伴って発生したパーティクルの流出を抑えるため、ギア５２をケーシング内に収容してもよい。また、断面形状可変流路２１、サポート部材５４、板カム５３、ギア５２などの機器全体を共通の筐体内に格納してもよい。
　上記の構成を備える流体制御装置１は、駆動部５１によりギア５２を予め設定された方向へ回転させると、図１６に示すように、断面形状可変流路２１の対向面２１１の押圧量が増大する方向へと２つの板カム５３が回転する。この動作により、断面形状可変流路２１の縦断の面積が減少し、流体の流量を低下させることができる。
　また、ギア５２を反対方向へ回転させると、断面形状可変流路２１の対向面２１１の押圧量が減少する方向へと２つの板カム５３が回転する。この動作により、断面形状可変流路２１の縦断面の面積が増大し、流体の流量を増加させることができる。　
　板カム５３による対向面の押圧量の制御は、図６、図７を用いて説明した流体制御装置１ａと同様に作用する、不図示のコントローラーを用いる場合を例示できる。
　以上に説明した各実施形態における流体制御装置１、１ａ、１ｂによれば、金属製の筒状の断面形状可変流路２１の縦断面形状を弾性変形させて流体の流れを制御することができる。　
　ここで、図６、図７に示す構成の流体制御装置１ａに対し、図１４を用いて説明した構成の流路（断面形状可変流路２１、配管流路２２ａ）を設置してもよい。また、図１５に示す構成の流体制御装置１ｂに対し、図２を用いて説明した構成の流路（断面形状可変流路２１、配管流路２２）を設置してもよい。さらに、各流体制御装置１ａ、１ｂと、図１１～図１３を用いて説明した閉止機構とを併設してもよい。
　なお、断面形状可変流路２１の縦断面形状は、図３（ｂ）に示す扁平な六角形に構成する場合に限定されない。例えば図１７、図１８に示す断面形状可変流路２１ｂ、２１ｃのように、対向面２１１と夾角形成面２１４との間に、これらの面２１１、２１４とは傾きが異なる接続面２１５を配置してもよい。　
　また、図１９に示す断面形状可変流路２１ｄのように、湾曲した対向面２１１と夾角形成面２１４とが連続的に連なる構成としてもよい。断面形状可変流路２１ｄは、弾性変形可能な金属材料により構成されているので、十分な外力を加えることにより、当該断面形状可変流路２１ｄを閉止することは可能である。
　さらには、断面形状可変流路に設けられる角部２１２の数は１組に限定されない。例えば対向して配置された２つの頂点を有する角部２１２を複数組設けてもよい。この場合には、断面形状可変流路の縦断正面形状は、複数の角部２１２が連結されたいわゆるベローズを対向面２１１の左右に設けた構成となる。　
　このように複雑な形状の断面形状可変流路の本体や、その上下側の端部に設けられ、断面形状可変流路と円管状の配管流路２２、２２ａとを接続するフランジは、３Ｄプリンタにより製造する場合が考えられる。
　また、本例の流体制御装置１、１ａ、１ｂを利用することが可能な基板処理装置は、図１に例示した枚葉式のウエハ処理装置９に限定されない。例えば多数枚のウエハを保持するウエハボートにウエハを保持して成膜を行うバッチ式であってもよい。また、回転する載置台上に複数枚のウエハを並べて、成膜を行うセミバッチ式の構成であってもよい。
　さらにまた、各基板処理装置にて実施される処理の内容についても、エッチング処理や成膜処理に限定されるものではなく、塗布・現像処理、洗浄処理などの他の処理であってもよい。これらの処理に伴って利用される流体の流れの制御に対しても、本例の流体制御装置１、１ａ、１ｂを適用することができる。　
　この他、上述の各種基板処理装置にて処理される基板の種類についても既述の半導体ウエハの例に限定されない。例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造に用いられるガラス基板であってもよい。
　今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｗ　　　　　ウエハ
１、１ａ、１ｂ
　　　　　　流体制御装置
２１１　　　対向面
２１２　　　角部
２１３　　　頂点
３２　　　　昇降棒

 

Claims (13)

  1. 　流体の流れを制御する装置であって、
    　前記流体が流れる筒状の流路として構成され、その縦断面形状が、互いに対向して配置された２つの対向面と、前記対向面が対向する方向と交差する方向に互いに対向して配置された頂点を有する少なくとも１組の角部とを有し、弾性変形により前記縦断面形状を変化させることが可能に構成された金属製の断面形状可変流路と、
    　前記断面形状可変流路に対し外力を加え、前記対向面間の距離を変化させることにより、その縦断面の面積を変化させるための流路操作部と、を備えた装置。
  2. 　前記断面形状可変流路の前記縦断面形状は、平行な２つの対向面を有し、１組の前記角部を有する六角形であり、前記１組の角部に含まれる２つの頂点は、これらの対向面の両脇に配置された残りの４つの面により構成される、請求項１に記載の装置。
  3. 　前記流路操作部は、前記縦断面の面積を増減させることにより、前記断面形状可変流路を流れる前記流体の流量を調節する、請求項１に記載の装置。
  4. 　前記流路操作部は、前記２つの対向面を押圧する操作端を備え、前記操作端による押圧量を変化させることにより、前記縦断面の面積を増減させる、請求項３に記載の装置。
  5. 　前記流路操作部は、
    　前記流体の流れ方向と交差する方向へ向けて延在するように設けられ、前記断面形状可変流路を挟んで、各々、１つの前記対向面に外面側から接触するように並べて配置された２つの棒状の前記操作端と、
    　これらの操作端の離間距離を変化させて前記対向面の押圧量を変化させるため、前記２つの操作端を移動させる移動機構と、を備えた、請求項４に記載の装置。
  6. 　前記流路操作部は、
    　前記断面形状可変流路を挟んで、各々、１つの前記対向面に外面側から接触するように上下に並べて配置された２つの板カムにより構成される前記操作端と、
    　前記板カムによる前記対向面の押圧量を変化させるため、これらの板カムを回転させる回転機構と、を備えた、請求項４に記載の装置。
  7. 　前記流路操作部は、前記２つの対向面同士を接触させ、且つ、前記角部の前記頂点を挟んで夾角を成す夾角形成面同士を接触させることにより、前記断面形状可変流路を閉止する、請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
  8. 　前記流路操作部は、流体の流れ方向に沿った複数の位置にて、前記縦断面を押し潰すように前記断面形状可変流路を屈曲させることにより、前記閉止を行う、請求項７に記載の装置。
  9. 　前記閉止の際に接触した面同士を密着させるため、前記対向面の少なくとも一方側、及び前記２つの角部の前記夾角形成面の少なくとも一方側に、弾性を有する樹脂層が形成された、請求項７に記載の装置。
  10. 　前記断面形状可変流路の上流側及び下流側の端部には、縦断面の面積を変化させる操作が行われない配管流路が接続された、請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
  11. 　請求項１ないし６に記載の断面形状可変流路の製造方法であって、
    　前記対向面の一方側と、前記２つの角部を構成する面の一方側とを備えた一の流路形成部材と、前記対向面の他方側と、前記２つの角部を構成する面の他方側とを備えた他の流路形成部材と、を用い、前記角部を構成する面の端部同士を溶接して前記頂点を形成する工程を含む、製造方法。
  12. 　基板を処理する装置であって、
    　前記基板の処理が行われる処理容器と、
    　前記基板の処理に伴って使用される流体が貯留された流体供給源と、
    　前記処理容器と前記流体供給源との間に設けられ、前記流体供給源から供給された流体の流れを制御する請求項１ないし６のいずれか一つに記載の流体の流れを制御する装置と、を備えた装置。
  13. 　流体の流れを制御する方法であって、
    　前記流体が流れる筒状の流路として構成され、その縦断面形状が、互いに対向して配置された２つの対向面と、前記対向面が対向する方向と交差する方向に互いに対向して配置された頂点を有する少なくとも１組の角部とを有し、弾性変形により前記縦断面形状を変化させることが可能に構成された金属製の断面形状可変流路に対し、前記流体を流す工程と、
    　前記流体が流れる前記断面形状可変流路に対し外力を加え、前記対向面間の距離を変化させることにより、その縦断面の面積を変化させて前記流体の流れを制御する工程と、を含む方法。

     
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