(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024080240
(43)【公開日】2024-06-13
(54)【発明の名称】スプール弁
(51)【国際特許分類】
F16K 11/07 20060101AFI20240606BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240606BHJP
【ＦＩ】
F16K11/07 D
F16K11/07 C
H01L21/302 101G
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022193269
(22)【出願日】2022-12-02
(71)【出願人】
【識別番号】000106760
【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 泰久
(72)【発明者】
【氏名】南谷 隆弘
【テーマコード（参考）】
3H067
5F004
【Ｆターム（参考）】
3H067AA17
3H067CC23
3H067DD05
3H067DD12
3H067DD32
3H067EA02
3H067EA14
3H067EA26
3H067EA29
3H067EB07
3H067EB12
3H067EB26
3H067EB29
3H067FF11
3H067GG02
3H067GG21
5F004BB25
5F004BB26
5F004BC03
5F004CA04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】スプール弁体の外周面とスリーブの内周面との干渉箇所を制御し、スプール弁体の摺動性が低下すること、スリーブまたはスプール弁体に摩耗が発生すること、を防止すること。
【解決手段】スリーブ２２２は、その内周面のうち、少なくとも軸方向の両端部に、無電解ニッケルめっきによる第１表面処理部２９を備えること、第１表面処理部２９は、第１のめっきの膜厚ｔ１１の分だけ、前記内周面のその他の部分よりも内径が小さく、スプール弁体２２１を摺動可能に支持することを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】スリーブ２２２は、その内周面のうち、少なくとも軸方向の両端部に、無電解ニッケルめっきによる第１表面処理部２９を備えること、第１表面処理部２９は、第１のめっきの膜厚ｔ１１の分だけ、前記内周面のその他の部分よりも内径が小さく、スプール弁体２２１を摺動可能に支持することを特徴とする。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒状のスリーブを備え、
前記スリーブは、前記スリーブの内部に連通する２以上の入力ポートおよび２以上の出力ポートを備え、
前記スリーブ内を前記スリーブの軸方向に沿って摺動するスプール弁体を備え、
前記スプール弁体が摺動することで、前記入力ポートおよび前記出力ポートの開放面積が調整されるスプール弁において、
前記スリーブと前記スプール弁体との少なくとも一方が、前記スリーブの軸方向の両端部において、前記スリーブの内周面と前記スプール弁体の外周面との間の間隙をその他の部分よりも小さくし、前記スプール弁体の摺動を支持する支持部を備えること、 を特徴とするスプール弁。
前記スリーブは、前記スリーブの内部に連通する２以上の入力ポートおよび２以上の出力ポートを備え、
前記スリーブ内を前記スリーブの軸方向に沿って摺動するスプール弁体を備え、
前記スプール弁体が摺動することで、前記入力ポートおよび前記出力ポートの開放面積が調整されるスプール弁において、
前記スリーブと前記スプール弁体との少なくとも一方が、前記スリーブの軸方向の両端部において、前記スリーブの内周面と前記スプール弁体の外周面との間の間隙をその他の部分よりも小さくし、前記スプール弁体の摺動を支持する支持部を備えること、 を特徴とするスプール弁。
【請求項2】
請求項１に記載のスプール弁において、
前記スリーブは、その内周面のうち、前記軸方向の両端部に、第１のめっきによる第１表面処理部を備えること、
前記第１表面処理部が、前記支持部であること、
を特徴とするスプール弁。
前記スリーブは、その内周面のうち、前記軸方向の両端部に、第１のめっきによる第１表面処理部を備えること、
前記第１表面処理部が、前記支持部であること、
を特徴とするスプール弁。
【請求項3】
請求項１に記載のスプール弁において、
前記スプール弁体は、外周面のうち、前記スリーブの内周面の前記軸方向の両端部に対向する部分に、電解めっきによる表面処理部を備えること、
前記表面処理部が、前記支持部であること、
を特徴とするスプール弁。
前記スプール弁体は、外周面のうち、前記スリーブの内周面の前記軸方向の両端部に対向する部分に、電解めっきによる表面処理部を備えること、
前記表面処理部が、前記支持部であること、
を特徴とするスプール弁。
【請求項4】
請求項２に記載のスプール弁において、
前記支持部の軸方向の幅は、１ｍｍ以上、前記スリーブの軸方向の全長の１５％以下であること、
を特徴とするスプール弁。
前記支持部の軸方向の幅は、１ｍｍ以上、前記スリーブの軸方向の全長の１５％以下であること、
を特徴とするスプール弁。
【請求項5】
請求項２に記載のスプール弁において、
前記スプール弁体は、外周面のうち、少なくとも前記第１表面処理部に対向する部分に、第２のめっきによる第２表面処理部を備えること、
前記第２のめっきの硬度は、前記第１のめっきの硬度よりも高いこと、
を特徴とするスプール弁。
前記スプール弁体は、外周面のうち、少なくとも前記第１表面処理部に対向する部分に、第２のめっきによる第２表面処理部を備えること、
前記第２のめっきの硬度は、前記第１のめっきの硬度よりも高いこと、
を特徴とするスプール弁。
【請求項6】
請求項５に記載のスプール弁において、
前記第１のめっきは、無電解めっきであること、
前記第２のめっきは、電解めっきであること、
を特徴とするスプール弁。
前記第１のめっきは、無電解めっきであること、
前記第２のめっきは、電解めっきであること、
を特徴とするスプール弁。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載のスプール弁において、
前記スプール弁は、
半導体製造装置の備えるサセプタに温調用流体を循環させることで前記サセプタの温度を調整する温度調整用流量制御ユニットにおいて、
前記２以上の入力ポートのうちの第１の入力ポートに入力される、前記温調用流体の温度を低下させるための低温流体の、前記２以上の出力ポートのうちの第１の出力ポートから出力する流量と、
前記２以上の入力ポートのうちの第２の入力ポートに入力される、前記温調用流体の温度を上昇させるための高温流体の、前記２以上の出力ポートのうちの第２の出力ポートから出力する流量と、
を調整することで、前記温調用流体の温度を調整すること、
前記間隙は、前記支持部により小さくされている部分を除いた部分が、７μｍ以上５５μｍ以下であること、
を特徴とするスプール弁。
前記スプール弁は、
半導体製造装置の備えるサセプタに温調用流体を循環させることで前記サセプタの温度を調整する温度調整用流量制御ユニットにおいて、
前記２以上の入力ポートのうちの第１の入力ポートに入力される、前記温調用流体の温度を低下させるための低温流体の、前記２以上の出力ポートのうちの第１の出力ポートから出力する流量と、
前記２以上の入力ポートのうちの第２の入力ポートに入力される、前記温調用流体の温度を上昇させるための高温流体の、前記２以上の出力ポートのうちの第２の出力ポートから出力する流量と、
を調整することで、前記温調用流体の温度を調整すること、
前記間隙は、前記支持部により小さくされている部分を除いた部分が、７μｍ以上５５μｍ以下であること、
を特徴とするスプール弁。
【請求項8】
請求項１に記載のスプール弁において、
前記スリーブは、内周面のうちの軸方向の両端部に、内径が縮径されて形成される前記支持部を備えること、
前記支持部の縮径量は、４μｍ以上、６０μｍ以下であること、
を特徴とするスプール弁。
前記スリーブは、内周面のうちの軸方向の両端部に、内径が縮径されて形成される前記支持部を備えること、
前記支持部の縮径量は、４μｍ以上、６０μｍ以下であること、
を特徴とするスプール弁。
【請求項9】
請求項８に記載のスプール弁において、
前記支持部の軸方向の幅は、前記スリーブの軸方向の全長の２％以上、１５％以下であること、
を特徴とするスプール弁。
前記支持部の軸方向の幅は、前記スリーブの軸方向の全長の２％以上、１５％以下であること、
を特徴とするスプール弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スプール弁に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体の製造に用いられるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）型のプラズマ処理装置は、処理容器内のサセプタによりウエハを保持した状態で、処理容器内にプロセスガスを導入し、ウエハのエッチング処理を行う。エッチング処理には、複数種のプロセスガスが用いられるところ、プロセスガス毎に異なる処理条件が設定されている。この処理条件には処理対象となるウエハの温度も含まれており、ウエハの温度を処理条件に合致したものとするために、ウエハを保持するサセプタの温度を制御することが行われている。
【0003】
ここで、サセプタの温度を制御する技術としては、特許文献１に開示されるような、温調用流体をサセプタに循環させることでサセプタの温度を調整する温度調整用流量制御ユニットが知られている。当該温度調整用流量制御ユニットにおいては、温調用流体の温度の調整は、スプール弁が、温調用流体の温度を上昇させるための高温流体および温調用流体の温度を低下させるための低温流体の流量を調整することで行われる。
【0004】
温度調整用流量制御ユニットに用いられるスプール弁としては、特許文献１に開示されるようなスプール弁が知られている。このスプール弁は、円筒状のスリーブを備え、スリーブは、スリーブの内部に連通する２以上の入力ポートおよび２以上の出力ポートを備え、スリーブ内を軸方向に沿って摺動するスプール弁体を備え、スプールが摺動することで、入力ポートおよび出力ポートの開放面積が調整されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０－１６０７３１号公報
【特許文献2】特開２０２０－１０６１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記従来技術に係るスプール弁には以下のような問題があった。
【0007】
スプール弁体の外周面とスリーブの内周面との間隙（以下、単にクリアランスという）は、スリーブの軸方向において均一に設計されている。しかし、スリーブ、スプール弁体ともに、切削加工によってその形状を得ることが一般的であるところ、加工によって形状に歪が発生するおそれがある。そうすると、クリアランスが、スリーブの軸方向において均一にならず、スプール弁体の外周面とスリーブの内周面との干渉が発生するおそれがある。しかも、その干渉が発生する箇所は制御できるものでなく、複数個所で干渉してしまうと、スプール弁体のスリーブ内での摺動性が低下する。また、このような干渉は、スリーブまたはスプール弁体の摩耗の発生につながるため、スプール弁の短寿命化につながる。
【0008】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、スプール弁体の外周面とスリーブの内周面との干渉箇所を制御し、スプール弁体の摺動性が低下すること、スリーブまたはスプール弁体に摩耗が発生すること、を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明の一態様におけるスプール弁は、次のような構成を有している。
【0010】
（１）円筒状のスリーブを備え、前記スリーブは、前記スリーブの内部に連通する２以上の入力ポートおよび２以上の出力ポートを備え、前記スリーブ内を前記スリーブの軸方向に沿って摺動するスプール弁体を備え、前記スプール弁体が摺動することで、前記入力ポートおよび前記出力ポートの開放面積が調整されるスプール弁において、前記スリーブと前記スプール弁体との少なくとも一方が、前記スリーブの軸方向の両端部において、前記スリーブの内周面と前記スプール弁体の外周面との間の間隙をその他の部分よりも小さくし、前記スプール弁体の摺動を支持する支持部を備えること、を特徴とする。なお、ここでいう間隙とは、スプール弁体がスリーブと同軸上に位置したと仮定し、スリーブの内周面の直径とスプール弁体の外周面の直径との差を２で割ったものである。
【0011】
（２）（１）に記載のスプール弁において、前記スリーブは、その内周面のうち、前記軸方向の両端部に、第１のめっきによる第１表面処理部を備えること、前記第１表面処理部が、前記支持部であること、を特徴とする。
【0012】
（３）（１）に記載のスプール弁において、前記スプール弁体は、外周面のうち、前記スリーブの内周面の前記軸方向の両端部に対向する部分に、電解めっきによる表面処理部を備えること、前記表面処理部が、前記支持部であること、を特徴とする。
【0013】
（４）（２）に記載のスプール弁において、前記支持部の軸方向の幅は、１ｍｍ以上、前記スリーブの軸方向の全長の１５％以下であること、が望ましい。
【0014】
（１）に記載のスプール弁によれば、スリーブとスプール弁体との少なくとも一方が、スリーブの軸方向の両端部において、スリーブの内周面とスプール弁体の外周面との間の間隙をその他の部分よりも小さくし、スプール弁体の摺動を支持する支持部を備えるため、支持部により、積極的にスプール弁体を支持することが可能となっている。ここでいう「支持」とは、スプール弁体を固定する意味ではなく、スプール弁体が、スリーブの内周面のうち、支持部以外の箇所で干渉しないよう、スプール弁体の摺動をガイドする程度の意味である。つまり、スプール弁体の外周面とスリーブの内周面とが干渉する箇所は、支持部に限定され、複数個所で干渉してしまうことを防止することができる。これにより、スプール弁体の摺動性が低下すること、スリーブまたはスプール弁体に摩耗が発生すること、を防止することが可能である。
【0015】
支持部としては、（２）に記載のスプール弁のように、スリーブの内周面のうち、軸方向の両端部に設けられる、第１のめっきによる第１表面処理部により形成されること、または（３）に記載のスプール弁のように、スプール弁体の外周面のうち、スリーブの内周面の軸方向の両端部に対向する部分に設けられる、電解めっきによる表面処理部により形成されること、が望ましい。
【0016】
また、（２）に記載のスプール弁のように、支持部を第１のめっきによる第１表面処理部により形成するものとした場合、（４）に記載のスプール弁のように、支持部の軸方向の幅は、１ｍｍ以上、スリーブの軸方向の全長の１５％以下であること、が望ましい。これは、支持部の軸方向の幅が１ｍｍよりも小さいと、すなわち、支持部のスプール弁体を支持する表面積が小さいと、単位面積あたりの応力が大きくなり、スプール弁体の摺動により、支持部の摩耗が発生するおそれがあるからである。摩耗が発生すると、スプール弁体の摺動を阻害するおそれがあり、好ましくない。さらに、支持部の軸方向の幅が１ｍｍよりも小さいと、めっき等の表面処理の安定した品質が得られなくなり、好ましくない。また、支持部の軸方向の幅がスリーブの全長の１５％よりも大きいと、すなわち、支持部のスプール弁体を支持する表面積が大きいと、スプール弁体と支持部との間で接触点が多数生じるおそれがある。これは、スプール弁体やスリーブには加工ひずみが生じるためである。スプール弁体と支持部との間で接触点が多数生じると、スプール弁体の摺動性が低下すること、スリーブまたはスプール弁体に摩耗が発生すること、を防止する効果が十分に得られなくなるおそれがある。
【0017】
（５）（２）に記載のスプール弁において、前記スプール弁体は、外周面のうち、少なくとも前記第１表面処理部に対向する部分に、第２のめっきによる第２表面処理部を備えること、前記第２のめっきの硬度は、前記第１のめっきの硬度よりも高いこと、が望ましい。
【0018】
スプール弁体の外周面およびスリーブの内周面には、耐摩耗性向上、耐食性向上を目的として、めっきを施す場合がある。このとき、スプール弁体の外周面のめっきの硬度とスリーブの内周面のめっきの硬度とを同程度にすると、スプール弁体が摺動する際に、めっきのかじり現象が発生するおそれがある。このかじり現象は、スプール弁体の摺動性の低下や、最悪時には摺動不能の原因になり得る。そのような中、（４）に記載のスプール弁のように、スプール弁体の外周面の第２のめっきの硬度を、スリーブの内周面の第１のめっきの硬度よりも高くすることで、かじり現象の発生の防止、ひいてはスプール弁体の摺動性の低下の防止が可能であることを、発明者は実験により確認した。
【0019】
（６）（５）に記載のスプール弁において、前記第１のめっきは、無電解めっきであること、前記第２のめっきは、電解めっきであること、が望ましい。
【0020】
スプールの外周面（外径）とスリーブの内周面（内径）との間の間隙の寸法管理をするためには、第１表面処理部および第２表面処理部を均一な膜厚寸法にすることが重要である。めっき後に指定した内外径寸法に仕上げするためには、めっき面を研磨するなど、後加工による寸法調整をする手段がある。この時、スプールの外径は外径研磨などの加工による寸法調整し易いが、スリーブの内径は加工が困難である。そこで、（５）に記載のスプール弁のように、膜厚が不均一になりやすい電解めっき（第２のめっき）をスプールの外周面に処理し、均膜で処理しやすい無電解めっき（第１のめっき）をスリーブの内周面に処理することで適正な間隙の寸法管理を図ることが可能になる。また、このように第１のめっきと、第２のめっきとを異種処理とすることで、スプール弁体が摺動する際のかじり現象の発生を防止することが可能であることを、発明者は実験により確認した。
【0021】
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載のスプール弁において、前記スプール弁は、半導体製造装置の備えるサセプタに温調用流体を循環させることで前記サセプタの温度を調整する温度調整用流量制御ユニットにおいて、前記２以上の入力ポートのうちの第１の入力ポートに入力される、前記温調用流体の温度を上昇させるための高温流体の、前記２以上の出力ポートのうちの第１の出力ポートから出力する流量と、前記２以上の入力ポートのうちの第２の入力ポートに入力される、前記温調用流体の温度を低下させるための低温流体の、前記２以上の出力ポートのうちの第２の出力ポートから出力する流量と、を調整することで、前記温調用流体の温度を調整すること、前記間隙は、前記支持部により小さくされている部分を除いた部分が７μｍ以上５５μｍ以下であること、が望ましい。
【0022】
スリーブの内周面とスプール弁体の外周面との間隙により流体が漏れること（いわゆる内部漏れ）を防ぐためには、スリーブの内周面とスプール弁体の外周面との間においてシールを行う必要があるが、シールを行うと、スプール弁体の摺動性が低下する。温度調整用流量制御ユニットに用いられるスプール弁は、応答性重視のため、シールによりスプール弁体の摺動性が低下することは好ましくない。シールを行わずに、内部漏れを可能な限り抑えるためには、スリーブの内周面とスプール弁体の外周面との間隙を可能な限り小さくすることが考えられるが、小さくし過ぎると、スリーブとスプール弁体の干渉が発生し、却ってスプール弁体の摺動性が低下する。そこで、（４）に記載のスプール弁のように、支持部によりスプール弁体を支持することに加え、スプール弁体の外周面と、第１表面処理部を除く内周面との間隙が７μｍ以上５５μｍ以下とすれば、スプール弁体の摺動性を確保しつつ、高温流体と低温流体の内部漏れを抑えることが可能となる。
【0023】
（８）（１）に記載のスプール弁において、前記スリーブは、内周面のうちの軸方向の両端部に、内径が縮径されて形成される前記支持部を備えること、 前記支持部の縮径量は、４μｍ以上、６０μｍ以下であること、が望ましい。
【0024】
（９）（８）に記載のスプール弁において、前記支持部の軸方向の幅は、前記スリーブの軸方向の全長の２％以上、１５％以下であること、が望ましい。
【0025】
（８）または（９）に記載のスプール弁によれば、スリーブが、内周面のうちの軸方向の両端部に、内径が縮径されて形成される支持部を備えるため、支持部により、積極的にスプール弁体を支持することが可能となっている。これにより、スプール弁体とスリーブとが干渉する箇所は、支持部に限定され、複数個所で干渉してしまうことを防止することができる。このとき、支持部の縮径量は、４μｍ以上、６０μｍ以下であること、が望ましい。縮径量が４μｍよりも小さいと、スプール弁体の支持が十分に行われず、支持部以外の箇所で干渉が発生するおそれがあるからであり、また、縮径量が６０μｍよりも大きいと、スリーブの内周面とスプール弁体との間で流体の内部漏れが発生するおそれがあるからである。
【0026】
また、支持部の軸方向の幅は、スリーブの軸方向の全長の２％以上、１５％以下であること、が望ましい。これは、支持部の軸方向の幅がスリーブの軸方向の全長の２％よりも小さいと、すなわち、支持部のスプール弁体を支持する表面積が小さいと、単位面積あたりの応力が大きくなり、スプール弁体の摺動により、支持部の摩耗が発生するおそれがあるからである。摩耗が発生すると、スプール弁体の摺動を阻害するおそれがあり、好ましくない。さらに、支持部の軸方向の幅がスリーブの軸方向の全長の２％よりも小さいと、めっき等の表面処理の安定した品質が得られなくなり、好ましくない。また、支持部の軸方向の幅がスリーブの軸方向の全長の１５％よりも大きいと、すなわち、支持部のスプール弁体を支持する表面積が大きいと、スプール弁体と支持部との間で接触点が多数生じるおそれがある。これは、スプール弁体やスリーブには加工ひずみが生じるためである。スプール弁体と支持部との間で接触点が多数生じると、スプール弁体の摺動性が低下すること、スリーブまたはスプール弁体に摩耗が発生すること、を防止する効果が十分に得られなくなるおそれがある。
【発明の効果】
【0027】
本発明のスプール弁によれば、スプール弁体の外周面とスリーブの内周面との干渉箇所を制御し、スプール弁体の摺動性が低下すること、スリーブまたはスプール弁体に摩耗が発生すること、を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】第１の実施形態に係るスプール弁を用いた温度調整用流量制御ユニットの回路図である。
【図2】スプール弁の断面図である。
【図4】スリーブの形状を示す断面図である。
【図6】第３の実施形態に係るスプール弁の、スリーブの形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
（第１の実施形態）
本発明に係るスプール弁２１の第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する
本発明に係るスプール弁２１の第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する
【0030】
（温度調整用流量制御ユニットの概略構成について）
まず、本実施形態に係るスプール弁２１を用いた温度調整用流量制御ユニット１（以下「ユニット１」ともいう）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るスプール弁２１を用いた温度調整用流量制御ユニット１の回路図である。このユニット１は、例えば、半導体製造装置１０００の温度を制御する温度制御システム１００１に用いられる。
まず、本実施形態に係るスプール弁２１を用いた温度調整用流量制御ユニット１（以下「ユニット１」ともいう）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るスプール弁２１を用いた温度調整用流量制御ユニット１の回路図である。このユニット１は、例えば、半導体製造装置１０００の温度を制御する温度制御システム１００１に用いられる。
【0031】
本形態の半導体製造装置１０００は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）型のプラズマ処理装置として構成される。半導体製造装置１０００は、図示しない処理容器の中に配設されたサセプタ１００２にウエハＷが載置され、所定の温度に制御されたウエハＷにエッチング処理を施す。
【0032】
エッチング処理には、複数種のプロセスガスが用いられるところ、プロセスガス毎に異なる処理条件が設定されている。この処理条件には処理対象となるウエハＷの温度も含まれており、ウエハＷの温度を処理条件に合致したものとするために、ウエハＷを保持するサセプタ１００２の温度を、温度制御システム１００１により制御する。
【0033】
温度制御システム１００１は、温度調整部１００３（以下「調温部１００３」と略記する）と、ユニット１と、チラーユニット１００４とを備える。
【0034】
調温部１００３は、サセプタ１００２の内部に設けられ、温度調整用流量制御ユニット１から出力される温調用流体をサセプタ１００２に循環させる。温調用流体は、広い温度帯で物性変化が少ないフッ素系不活性流体である。フッ素系不活性流体とは、例えば、３Ｍ社製のフロリナートである。
【0035】
チラーユニット１００４は、コールドチラー１０２０とホットチラー１０１０を備える。コールドチラー１０２０は、温調用流体の温度を低下させるために、バルブ混合液温（温調制御温度）よりも低い温度に制御されたフッ素系不活性液体（以下、低温流体）を循環させるものである。低温流体の循環圧力は、低温側制御弁１０２３により制御される。また、ホットチラー１０１０は、温調用流体の温度を上昇させるために、バルブ混合液温（温調制御温度）よりも高い温度に制御されたフッ素系不活性液体（以下、高温流体）を循環させるものである。高温流体の循環圧力は、高温側制御弁１０１３により制御される。なお、上記した低温流体および高温流体の温度は、あくまで一例であり、必要な温調用流体の温度に合わせて適宜設定される。
【0036】
ユニット１は、サセプタ１００２に温調用流体を入力するための第１結合配管１００５と、サセプタ１００２を循環した後の温調用流体（以下、循環後温調用流体と言う）が出力される第２結合配管１００６とを備えうる。ユニット１は、第１結合配管１００５と第２結合配管１００６により、サセプタ１００２に接続されている。
【0037】
ユニット１は、第１結合配管１００５と接続する入力配管３と、第２結合配管１００６と接続する出力配管４と、低温流体が流れる低温流体用入力配管５および低温流体用出力配管６と、高温流体が流れる高温流体用入力配管７および高温流体用出力配管８と、温調用流体を循環させるポンプ１４と、流体制御部９と、制御装置１０３０とを備える。
【0038】
入力配管３には、上流側から順に、第３フィルタブロック４３と、バッファタンク１２と、ポンプ１４と、が配設されている。
【0039】
入力配管３には、第１結合配管１００５から循環後温調用流体が入力される。ここで、第１結合配管１００５には、第２温度センサ６１（第２温度測定部の一例）が配設されており、循環後温調用流体の現在温度を測定することが可能となっている。温度制御システム１００１は、循環後温調用流体の現在温度を測定することでサセプタ１００２の現在温度を得ている。循環後温調用流体は、サセプタ１００２を循環した後の温調用流体であるため、その温度は、サセプタ１００２の温度と同視することができる。また、第２温度センサ６１は第１結合配管１００５に配設されているため、ポンプ１４の上流側に配設されることになる。このため、ポンプ１４による発熱の影響を受けることなく、循環後温調用流体の温度を測定できる。ＲＩＥ型のプラズマ処理装置におけるサセプタは、プラズマ化したプロセスガスの影響等により、温度を直接測定することが困難であるが、サセプタ１００２を循環した後の循環後温調用流体の現在温度を測定することで、安定してサセプタ１００２の温度を監視することが可能になる。
【0040】
出力配管４は、温調用流体を第２結合配管１００６に出力する。出力配管４には、上流側から順に、流量センサ５３と、第１温度センサ６４（第１温度測定部の一例）が配設されている。第１温度センサ６４は、出力配管４から出力する温調用流体の温度を測定する。流体制御部９は、入力配管３と出力配管４を介して調温部１００３に接続し、図１中の破線矢印Ｄ１に示すように、温調用流体が調温部１００３と流体制御部９との間を循環する。
【0041】
低温流体用入力配管５と低温流体用出力配管６は、流体制御部９をコールドチラー１０２０に接続しており、図１中の破線矢印Ｄ２に示すように、低温流体が流体制御部９に入出力される。流体制御部９に入力される低温流体の温度と圧力は、低温流体用入力配管５上に配設された第３温度センサ６２と第１圧力センサ５１により測定される。また、低温流体用入力配管５には、第１フィルタブロック４１が配設されており、第１フィルタブロック４１は、低温流体用入力配管５から流体制御部９に入力される低温流体の異物を除去する。
【0042】
高温流体用入力配管７と高温流体用出力配管８は、流体制御部９をホットチラー１０１０に接続しており、図１中の破線矢印Ｄ３に示すように、高温流体が流体制御部９に入出力される。流体制御部９に流入する高温流体の温度と圧力は、高温流体用入力配管７上に配設された第４温度センサ６３と第２圧力センサ５２により測定される。また、高温流体用入力配管７には、第２フィルタブロック４２が配設されており、第２フィルタブロック４２は、高温流体用入力配管７から流体制御部９に入力される高温流体の異物を除去する。
【0043】
流体制御部９は、入力配管３を第１分岐ラインＬ１１と第２分岐ラインＬ１２と第３分岐ラインＬ１３に分岐させている分岐部Ｘを有する。第１分岐ラインＬ１１は、スプール弁２１に接続され、第１逆止弁５４が配設されている。また、第１分岐ラインＬ１１には、パージ開閉弁１０１を備えるパージ機構１０が接続されており、例えば半導体製造装置１０００のメンテナンス時等に、パージ開閉弁１０１を開くことで、ユニット１にパージエアを供給することが可能となっている。第２分岐ラインＬ１２は、低温流体用出力配管６に接続され、第２逆止弁５５が配設されている。さらに、第３分岐ラインＬ１３は、高温流体用出力配管８に接続され、第３逆止弁５６が配設されている。
【0044】
低温流体用入力配管５、高温流体用入力配管７、第１分岐ラインＬ１１のそれぞれは、スプール弁２１に接続されている。スプール弁２１は、低温流体用入力配管５、高温流体用入力配管７、第１分岐ラインＬ１１のそれぞれから供給される流体の流量（流量分配比率）を制御し、排出する。そして、スプール弁２１から排出される流体は、合流部Ｙで混合され、合流部Ｙに接続されている出力配管４に出力される。なお、スプール弁２１の構成の詳細については、後述する。
【0045】
合流部Ｙで混合され、出力配管４に出力される流体が、サセプタ１００２の温度調整を行うための温調用流体である。つまり、スプール弁２１は、入力配管３からスプール弁２１に入力される循環後温調用流体と、低温流体用入力配管５からスプール弁２１に入力される低温流体と、高温流体用入力配管７からスプール弁２１に入力される高温流体との流量分配比率を調整することで、温調用流体の温度を調整し、出力配管４に出力するのである。
【0046】
スプール弁２１が行う流量分配比率の調整（すなわち、出力配管４に出力される温調用流体の温度の調整）は、後述する制御装置１０３０において生成される温度制御値に基づいて制御される。
【0047】
第１～第３逆止弁５４，５５，５６は、スプール弁２１が制御する流量分配比率に応じて、弁開度が自動調整される。そのため、コールドチラー１０２０とホットチラー１０１０には、スプール弁２１に供給した低温流体と高温流体とおおよそ同じ量の循環後温調用流体が戻される。
【0048】
ユニット１は、温度制御システム１００１の動作を制御する制御装置１０３０を備え、制御装置１０３０は、ユニット１の各種センサおよびバルブ等と通信可能に接続されている。制御装置１０３０は、制御基板１０３１と、ポンプドライバ１０３３と、バルブコントローラ１０３２とを備える。
【0049】
制御基板１０３１は、温調用流体の温度の調整を行うための温度制御値を生成する。そして、温度センサ６１，６２，６３，６４が測定した温度測定値と第１及び第２圧力センサ５１，５２が測定した圧力測定値をユニット１から取得して、温調用流体の温度が温度制御値に沿うようにバルブ操作信号を生成し、バルブコントローラ１０３２を介してユニット１に送信する。ユニット１は、スプール弁２１がバルブ操作信号に従って動作することにより、温調用流体と低温流体と高温流体の流量分配比率が調整され、温調用流体の温度を設定温度に調整する。よって、温調用流体の温度は、フィードバック制御され、均一にされる。
【0050】
また、制御基板１０３１は、流量センサ５３が測定した流量測定値をユニット１から取得して、温調用流体の流量を所望の設定流量に制御するようにポンプ操作信号を生成し、ポンプドライバ１０３３を介してユニット１に送信する。ユニット１は、ポンプ１４がポンプ操作信号に従って動作することにより、温調用流体の流量を設定流量に調整する。よって、温調用流体の循環流量は、フィードバック制御され、均一にされる。
【0051】
（スプール弁の構成について）
次に、本実施形態に係るスプール弁２１の構成について、図面を用いて詳しく説明する。図２は、スプール弁２１の断面図である。図３は、図２の部分Ａの部分拡大図である。図４は、スリーブ２２２の形状を示す断面図である。
次に、本実施形態に係るスプール弁２１の構成について、図面を用いて詳しく説明する。図２は、スプール弁２１の断面図である。図３は、図２の部分Ａの部分拡大図である。図４は、スリーブ２２２の形状を示す断面図である。
【0052】
本実施形態に係るスプール弁２１は、図２に示すように、弁部２２と、弁部の軸方向の両端の内の一端に接続された駆動部２３と、弁部２２の他端に接続された位置センサ２５を備えている。
【0053】
駆動部２３はリニアアクチュエータとされている。駆動部２３は、鋼材等の強磁性体により形成された可動子６５と、可動子６５を挟んで配置された一対の永久磁石６６，６６と、一対の永久磁石６６，６６と同一方向に磁界を発生させるコイル６７とを有している。可動子６５は、永久磁石６６，６６の磁界方向と直交する方向に移動可能となっており、その移動方向がスプール弁体２２１の摺動方向と同一にされた状態でスプール弁体２２１（後述）の一端に固定されている。可動子６５の位置（すなわちスプール弁体２２１の軸方向の位置（ストローク位置））は、制御基板１０３１が生成するバルブ操作信号に基づいたコイル６７への通電方向および通電する電圧、電流の大きさに応じて定まる。なお、可動子６５は、軸方向の両側からスプリング６８に挟まれており、コイル６７に通電されておらず、制御流体がスプール弁２１に流入されていない場合には、スプリング６８の付勢力により、中立位置近傍に保持される（すなわちストローク位置が中立位置近傍に保持される）ようになっている。
【0054】
弁部２２は、スプール弁体２２１と、スプール弁体２２１を摺動可能に保持しているスリーブ２２２と、スプール弁体２２１及びスリーブ２２２を収納しているボディ２２３とを備える。
【0055】
ボディ２２３は、略直方体状のケース体とされており、その内部と外部を連通する第１ボディ貫通孔２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃおよび第２ボディ貫通孔２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃを備えている。第１ボディ貫通孔２２４Ａには、低温流体用入力配管５が接続されている。これにより、低温流体がスプール弁２１に供給されるようになっている。第１ボディ貫通孔２２４Ｂには、第１分岐ラインＬ１１が接続されている。これにより、循環後温調用流体がスプール弁２１に供給されるようになっている。第１ボディ貫通孔２２４Ｃには、高温流体用入力配管７が接続されている。これにより、高温流体がスプール弁２１に供給されるようになっている。また、第２ボディ貫通孔２２５Ａは、スプール弁２１に供給され、流量調整された低温流体をスプール弁２１から排出する。第２ボディ貫通孔２２５Ｂは、スプール弁２１に供給され、流量調整された循環後温調用流体をスプール弁２１から排出する。第２ボディ貫通孔２２５Ｃは、スプール弁２１に供給され、流量調整された高温流体をスプール弁２１から排出する。第２ボディ貫通孔２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃは共に、スプール弁２１から排出される流体を混合するための合流部Ｙに接続されている。
【0056】
ボディ２２３に収納されているスリーブ２２２は、ステンレス鋼により円筒状に形成されている。スリーブ２２２は、内部にスプール弁体２２１が挿通される弁室２４を備えている。
【0057】
さらに、スリーブ２２２は、弁室２４に通じる入力ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを備えている。入力ポート２６Ａは、第１ボディ貫通孔２２４Ａに対応する位置に、入力ポート２６Ｂは、第１ボディ貫通孔２２４Ｂに対応する位置に、入力ポート２６Ｃは、第１ボディ貫通孔２２４Ｃに対応する位置に、それぞれ設けられている。これにより、第１ボディ貫通孔２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃから供給される流体を弁室２４に流入させることが可能になっている。
【0058】
さらに、スリーブ２２２は、弁室２４に通じる出力ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを備えている。出力ポート２７Ａは、第２ボディ貫通孔２２５Ａに対応する位置に、出力ポート２７Ｂは、第２ボディ貫通孔２２５Ｂに対応する位置に、出力ポート２７Ｃは、第２ボディ貫通孔２２５Ｃに対応する位置に、それぞれ設けられている。これにより、弁室２４に流入された流体を、出力ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを通じて、第２ボディ貫通孔２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃから排出することが可能になっている。
【0059】
さらに、スリーブ２２２は、図４に示すように、スリーブ２２２（弁室２４）の内周面に、軸方向の両端部に、無電解ニッケルめっき（第１のめっきの一例）による第１表面処理部２９，２９を備えている。これにより、図３に示すように、スリーブ２２２（弁室２４）の内周面のうち第１表面処理部２９は、無電解ニッケルめっきの膜厚ｔ１１の分だけ、スリーブ２２２（弁室２４）の内周面のその他の部分よりも内径が小さくなっている。これにより、第１表面処理部２９，２９により、スリーブ２２２（弁室２４）内を摺動するスプール弁体２２１を積極的に支持することが可能となっている。つまり、スリーブ２２２の軸方向両端部でスプール弁体２２１を支持した状態となる。このように、スプール弁体２２１が摺動する際の、スプール弁体２２１の外周面２２１ａとスリーブ２２２（弁室２４）の内周面とが干渉する箇所を、第１表面処理部２９，２９に限定することで、複数個所で干渉してしまうことを防止することができる。これにより、スプール弁体２２１の摺動性が低下すること、スリーブ２２２またはスプール弁体２２１に摩耗が発生すること、を防止することが可能である。なお、図２中の膜厚ｔ１１は、理解の簡単のため、実際の厚み、大きさ等を表していない。よって、必ずしも図面に表された大きさ等に限定されるものではない。
【0060】
無電解ニッケルめっきの膜厚ｔ１１は、特に限定されないが、本実施形態においては約３～２５μｍである。また、第１表面処理部２９の無電解ニッケルめっきは、２００℃でベーキング処理がなされており、その硬度は、ビッカース硬さで４００－５００Ｈｖ程度である。なお、めっきの密着性を向上させ、はく離しにくくすることを目的として、ベーキング処理の温度を２００℃としているが、これはあくまで一例である。無電解ニッケルめっきはベーキング処理の温度を上げると、硬度が高くなることが知られているため、必要な硬度に応じて、ベーキング処理の温度は調整可能である。
【0061】
また、第１表面処理部２９の、軸方向のめっき範囲ＰＡ１２は、１ｍｍ以上、スリーブ２２２の軸方向の全長Ｌ５１（図４参照）に対して１５％以下の範囲で、スプール弁体２２１の摺動量に応じて、適宜設定される。
【0062】
スプール弁体２２１は、ステンレス鋼により円柱状に形成されている。スプール弁体２２１の外周面には、スプール周溝２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが軸方向に並んで形成されている。スプール周溝２８Ａはスプール弁体２２１の周方向の全周に渡って形成されており、軸方向の幅寸法は、入力ポート２６Ａと出力ポート２７Ａとの軸方向の離間距離より大きくされている。
【0063】
スプール周溝２８Ａが、入力ポート２６Ａ及び出力ポート２７Ａに重なった状態にある場合、入力ポート２６Ａ及び出力ポート２７Ａの両方がスプール周溝２８Ａに通じており、スプール周溝２８Ａを介して入力ポート２６Ａと出力ポート２７Ａとが連通された状態となる。これにより、第１ボディ貫通孔２２４Ａから第２ボディ貫通孔２２５Ａまで、入力ポート２６Ａとスプール周溝２８Ａと出力ポート２７Ａとを介して一連の流路が形成される。スプール周溝２８Ａと入力ポート２６Ａ及び出力ポート２７Ａとの重なり幅は、スプール弁体２２１のストローク位置に応じて増減する。つまり、スプール弁体２２１のストローク位置に応じて、入力ポート２６Ａ及び出力ポート２７Ａの開放面積が調整され、上記した一連の流路を流れる流体の流量が制御される。そして、入力ポート２６Ａ及び出力ポート２７Ａの少なくとも一方がスプール周溝２８Ａに重なっていない場合には、上記した一連の流路が遮断された状態になる。つまり、流体が上記した一連の流路を流れることができない状態となる。なお、入力ポート２６ Ｂ，２６ Ｃ と、出力ポート２７Ｂ，２７Ｃと 、スプール周溝２８Ｂ，２８Ｃとの関係も上記と同様である。
【0064】
スプール弁体２２１の外周面２２１ａは、スプール周溝２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが設けられている部分を除いては、軸方向に渡って、全て同一径とされている。そして、このスプール弁体２２１の外径は、スプール弁体２２１の外周面２２１ａとスリーブ２２２（弁室２４）の内周面との間隙ｇ１１が７μｍ以上５５μｍ以下となるように設定されている。これは、スプール弁体２２１の摺動性を確保しつつ、間隙ｇ１１により流体が漏れること（いわゆる内部漏れ）を抑えるためである。なお、ここでいう間隙ｇ１１とは、スプール弁体２２１がスリーブ２２２と同軸上に位置したと仮定し、スリーブ２２２の内周面の直径とスプール弁体２２１の外周面の直径との差を２で割ったものである。
【0065】
間隙ｇ１１が５５μｍよりも大きくなると、第１ボディ貫通孔２２４Ａから第２ボディ貫通孔２２５Ａまでの一連の流路と、第１ボディ貫通孔２２４Ｂから第２ボディ貫通孔２２５Ｂまでの一連の流路と、第１ボディ貫通孔２２４Ｃから第２ボディ貫通孔２２５Ｃまでの一連の流路との間で、内部漏れが大きくなるおそれがある。内部漏れを抑えるためには、間隙ｇ１１を可能な限り小さくすることが考えられるが、間隙ｇ１１の大きさが７μｍよりも小さくなると、スリーブ２２２とスプール弁体２２１の干渉が発生し、却ってスプール弁体２２１の摺動性が低下するおそれがある。よって、上記の通り、間隙ｇ１１が７μｍ以上５５μｍ以下とされている。
【0066】
さらに、スプール弁体２２１の外周面２２１ａは、スプール周溝２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃも含めて、全て電解めっき（具体的には硬質クロムめっき（第２のめっきの一例））による表面処理がなされた第２表面処理部３０である。この硬質クロムめっきの硬度は、ビッカース硬さで約８００Ｈｖである。
【0067】
スプール弁体２２１が弁室２４内を摺動する際には、第１表面処理部２９がスプール弁体２２１を積極的に支持するため、第１表面処理部２９と第２表面処理部３０（スプール弁体２２１の外周面２２１ａ）とが擦れ合うような状態となる。そのような中、スリーブ２２２の第１表面処理部２９が無電解ニッケルめっきであるのに対し、第２表面処理部３０は硬質クロムめっきであり、また、硬度は、第１表面処理部２９の硬度がビッカース硬さで４００－５００Ｈｖであるのに対し、第２表面処理部３０はビッカース硬さで約８００Ｈｖと第１表面処理部２９の硬度よりも高くされているため、異種めっき同士、かつ 硬度の異なるめっき同士で擦れ合うようにされている。これにより、めっきのかじり現象の発生を防止し、ひいてはスプール弁体の摺動性の低下の防止が図られている。
【0068】
また、スリーブ２２２の内周面へのめっき処理は容易ではない一方で、スプール弁体２２１の外周面へのめっき処理は比較的容易である。このため、上記のように、第１表面処理部２９を、コストは高い一方で膜厚の管理が容易な無電解ニッケルめっきとし、第２表面処理部３０を、無電解めっきよりもコストの低い硬質クロムめっきとすることで製造コストの適正化を図っている。
【0069】
位置センサ２５は、スプール弁体２２１のストローク位置を検出するためのセンサであり、この位置センサ２５の検出結果に基づいて、ストローク位置のフィードバック制御が行うことが可能である。なお、位置センサ２５としては、例えば磁歪センサを用いる。
【0070】
以上説明したように、本実施形態に係るスプール弁２１は、
（１）円筒状のスリーブ２２２を備え、スリーブ２２２は、スリーブ２２２の内部に連通する２以上の入力ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃおよび２以上の出力ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを備え、スリーブ２２２内をスリーブ２２２の軸方向に沿って摺動するスプール弁体２２１を備え、スプール弁体２２１が摺動することで、入力ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃおよび出力ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの開放面積が調整されるスプール弁２１において、スリーブ２２２とスプール弁体２２１との少なくとも一方が、スリーブ２２２の軸方向の両端部において、スリーブ２２２の内周面とスプール弁体２２１の外周面との間の間隙ｇ１１をその他の部分よりも小さくし、スプール弁体２２１の摺動を支持する支持部を備えること、を特徴とする。
（１）円筒状のスリーブ２２２を備え、スリーブ２２２は、スリーブ２２２の内部に連通する２以上の入力ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃおよび２以上の出力ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを備え、スリーブ２２２内をスリーブ２２２の軸方向に沿って摺動するスプール弁体２２１を備え、スプール弁体２２１が摺動することで、入力ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃおよび出力ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの開放面積が調整されるスプール弁２１において、スリーブ２２２とスプール弁体２２１との少なくとも一方が、スリーブ２２２の軸方向の両端部において、スリーブ２２２の内周面とスプール弁体２２１の外周面との間の間隙ｇ１１をその他の部分よりも小さくし、スプール弁体２２１の摺動を支持する支持部を備えること、を特徴とする。
【0071】
（２）（１）に記載のスプール弁２１において、スリーブ２２２は、その内周面のうち、軸方向の両端部に、第１のめっき（例えば、無電解ニッケルめっき）による第１表面処理部２９を備えること、第１表面処理部２９が、前記支持部であること、を特徴とする。
【0072】
（１），（２）に記載のスプール弁２１によれば、スリーブ２２２が、スリーブ２２２の軸方向の両端部において、スリーブ２２２の内周面とスプール弁体２２１の外周面との間の間隙をその他の部分よりも小さくし、スプール弁体の摺動を支持する支持部（第１表面処理部２９）を備えるため、支持部（第１表面処理部２９）により、積極的にスプール弁体２２１を支持することが可能となっている。ここでいう「支持」とは、スプール弁体２２１を固定する意味ではなく、スプール弁体２２１が、スリーブ２２２の内周面のうち、支持部（第１表面処理部２９）以外の箇所で干渉しないよう、スプール弁体２２１の摺動をガイドする程度の意味である。つまり、スプール弁体２２１の外周面とスリーブ２２２の内周面とが干渉する箇所は、支持部（第１表面処理部２９）に限定され、複数個所で干渉してしまうことを防止することができる。これにより、スプール弁体２２１の摺動性が低下すること、スリーブ２２２またはスプール弁体２２１に摩耗が発生すること、を防止することが可能である。
【0073】
また、（４）（２）に記載のスプール弁において、支持部（第１表面処理部２９）の軸方向の幅ＰＡ１２は、１ｍｍ以上、スリーブ２２２の軸方向の全長Ｌ５１の１５％以下であること、が望ましい。これは、支持部（第１表面処理部２９）の幅が１ｍｍよりも小さいと、すなわち、支持部（第１表面処理部２９）のスプール弁体２２１を支持する表面積が小さいと、単位面積あたりの応力が大きくなり、スプール弁体２２１の摺動により、支持部（第１表面処理部２９）の摩耗が発生するおそれがあるからである。摩耗が発生すると、スプール弁体２２１の摺動を阻害するおそれがあり、好ましくない。さらに、支持部（第１表面処理部２９）の軸方向の幅が１ｍｍよりも小さいと、めっき等（例えば、無電解ニッケルめっき）の表面処理の安定した品質が得られなくなり、好ましくない。また、支持部（第１表面処理部２９）の幅ＰＡ１２がスリーブの全長Ｌ５１の１５％よりも大きいと、すなわち、支持部（第１表面処理部２９）のスプール弁体２２１を支持する表面積が大きいと、スプール弁体２２１と支持部（第１表面処理部２９）との間で接触点が多数生じるおそれがある。これは、スプール弁体２２１やスリーブ２２２には加工ひずみが生じるためである。スプール弁体２２１と支持部（第１表面処理部２９）との間で接触点が多数生じると、スプール弁体２２１の摺動性が低下すること、スリーブ２２２またはスプール弁体２２１に摩耗が発生すること、を防止する効果が十分に得られなくなるおそれがある。
【0074】
（５）（２）に記載のスプール弁２１において、スプール弁体２２１は、外周面のうち、少なくとも第１表面処理部２９に対向する部分に、第２のめっき（例えば、硬質クロムめっき）による第２表面処理部３０を備えること、第２のめっき（硬質クロムめっき）の硬度（例えば、ビッカース硬さで約８００Ｈｖ）は、第１のめっき（無電解ニッケルめっき）の硬度（例えば、ビッカース硬さで４００－５００Ｈｖ）よりも高いこと、が望ましい。
【0075】
第１のめっきと第２のめっきの硬度が同程度であると、スプール弁体２２１が摺動する際に、めっきのかじり現象が発生するおそれがあることを、本願発明者は実験により確認した。このかじり現象は、スプール弁体２２１の摺動性の低下の原因になり得る。そのような中、（２）に記載のスプール弁２１のように、スプール弁体２２１の外周面の第２のめっき（硬質クロムめっき）の硬度を、スリーブ２２２の内周面の第１のめっき（無電解ニッケルめっき）の硬度よりも高くすることで、かじり現象の発生の防止、ひいてはスプール弁体２２１の摺動性の低下の防止が可能であることを、発明者は実験により確認した。
【0076】
（６）（５）に記載のスプール弁２１において、第１のめっきは、無電解めっき（無電解ニッケルめっき）であること、第２のめっきは、電解めっき（硬質クロムめっき）であること、が望ましい。
【0077】
スプール弁体２２１の外周面（外径）とスリーブ２２２の内周面（内径）との間の間隙ｇ１１の寸法管理をするためには、第１表面処理部２９および第２表面処理部３０を均一な膜厚寸法にすることが重要である。めっき後に指定した内外径寸法に仕上げするためには、めっき面を研磨など、後加工による寸法調整をする手段がある。この時、スプール弁体２２１の外径は外径研磨などの加工による寸法調整し易いが、スリーブ２２２の内径は加工が困難である。そこで、（５）に記載のスプール弁２１のように、膜厚が不均一になりやすい電解めっき（第２のめっき）をスプール弁体２２１の外周面に処理し、均膜で処理しやすい無電解めっき（第１のめっき）をスリーブ２２２の内周面に処理することで適正な間隙ｇ１１の寸法管理を図ることが可能になる。また、このように第１のめっきと、第２のめっきとを異種処理とすることで、スプール弁体２２１が摺動する際のかじり現象の発生を防止することが可能であることを、発明者は実験により確認した。
【0078】
（７）（１）乃至（６）に記載のスプール弁２１において、スプール弁２１は、半導体製造装置１０００の備えるサセプタ１００２に温調用流体を循環させることでサセプタ１００２の温度を調整する温度調整用流量制御ユニット１において、２以上の入力ポートのうちの第１の入力ポート２６Ａに入力される、温調用流体の温度を低下させるための低温流体の、２以上の出力ポートのうちの第１の出力ポート２７Ａから出力する流量と、２以上の入力ポートのうちの第２の入力ポート２６Ｃに入力される、温調用流体の温度を上昇させるための高温流体の、２以上の出力ポートのうちの第２の出力ポート２７Ｃから出力する流量と、を調整することで、温調用流体の温度を調整すること、スプール弁体２２１の外周面と、第１表面処理部２９を除く前記内周面との間隙ｇ１１が７μｍ以上５５μｍ以下であること、が望ましい。
【0079】
スリーブ２２２の内周面とスプール弁体２２１の外周面との間隙ｇ１１により流体が漏れること（いわゆる内部漏れ）を防ぐためには、スリーブ２２２の内周面とスプール弁体２２１の外周面との間においてシールを行う必要があるが、シールを行うと、スプール弁体２２１の摺動性が低下する。温度調整用流量制御ユニット１に用いられるスプール弁２１は、応答性重視のため、シールによりスプール弁体２２１の摺動性が低下することは好ましくない。シールを行わずに、内部漏れを可能な限り抑えるためには、スリーブ２２２の内周面とスプール弁体２２１の外周面との間隙ｇ１１を可能な限り小さくすることが考えられるが、小さくし過ぎると、スリーブ２２２とスプール弁体２２１の干渉が発生し、却ってスプール弁体２２１の摺動性が低下する。そこで、（４）に記載のスプール弁のように、第１表面処理部２９によりスプール弁体２２１を支持することに加え、スプール弁体２２１の外周面と、第１表面処理部２９を除く内周面との間隙ｇ１１が７μｍ以上５５μｍ以下とすれば、スプール弁体２２１の摺動性を確保しつつ、高温流体と低温流体の内部漏れを抑えることが可能となる。
【0080】
【0081】
第２の実施形態に係るスプール弁は、スプール弁体２２１が、スリーブ２２２の軸方向の両端部において、スリーブ２２２の内周面とスプール弁体２２１の外周面との間の間隙ｇ１１をその他の部分よりも小さくし、スプール弁体２２１の摺動を支持する支持部を備えている。この支持部は、スプール弁体２２１の外周面のうち、スリーブ２２２の内周面の軸方向の両端部に対向する部分に形成された、電解めっきによる表面処理部３１によりなる。
【0082】
電解めっきの膜厚ｔ１２は、特に限定されないが、本実施形態においては約３～２５μｍである。また、第１表面処理部２９の、軸方向のめっき範囲ＰＡ２２は、スプール弁体２２１の軸方向の摺動距離の２倍を最低限として、公差等を考慮して適宜設定される。
【0083】
スリーブ２２２の内周面は、全体が無電解ニッケルめっきによる表面処理部３２となっている。この無電解ニッケルめっきは、２００℃でベーキング処理がなされており、その硬度は、ビッカース硬さで４００－５００Ｈｖ程度である。なお、めっきの密着性を向上させ、はく離しにくくすることを目的として、ベーキング処理の温度を２００℃としているが、これはあくまで一例である。無電解ニッケルめっきはベーキング処理の温度を上げると、硬度が高くなることが知られているため、必要な硬度に応じて、ベーキング処理の温度は調整可能である。
【0084】
このように、スプール弁体２２１が、スプール弁体の摺動を支持する支持部（表面処理部３１）を備えることによっても、スプール弁体２２１の外周面とスリーブ２２２の内周面とが干渉する箇所が、支持部（表面処理部３１）に限定されるため、複数個所で干渉してしまうことを防止することができる。これにより、スプール弁体２２１の摺動性が低下すること、スリーブ２２２またはスプール弁体２２１に摩耗が発生すること、を防止することが可能である。
【0085】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るスプール弁について、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。図６は、第３の実施形態に係るスプール弁の、スリーブ２２６の形状を示す断面図である。なお、参照する図面は、説明を分かりやすくするためにデフォルメしており、形状や寸法を正確に表すものではない。
次に、第３の実施形態に係るスプール弁について、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。図６は、第３の実施形態に係るスプール弁の、スリーブ２２６の形状を示す断面図である。なお、参照する図面は、説明を分かりやすくするためにデフォルメしており、形状や寸法を正確に表すものではない。
【0086】
スリーブ２２６は、軸方向の両端部において、内周面２２８が、傾斜部２２９によって軸方向の外方に向かって緩やかに縮径されている。これにより、スリーブ２２６の軸方向の両端部に支持部２２７が形成されている。このように支持部２２７が形成されることで、スリーブ２２６に挿通されるスプール弁体２２１は、支持部２２７によって積極的に支持される。これにより、スプール弁体２２１とスリーブ２２６とが干渉する箇所は、支持部２２７に限定され、複数個所で干渉してしまうことを防止することができる。なお、ここでいうスプール弁体２２１は、第１の実施形態におけるスプール弁体２２１と同一のものである。
【0087】
このとき、縮径量、すなわち、スリーブ２２６の内径Ｄ１２の値から支持部２２７の内径Ｄ１１を引いた値は、４μｍ以上、６０μｍ以下であることが望ましい。これは、縮径量が４μｍよりも小さいと、スプール弁体２２１の支持が十分に行われず、支持部２２７以外の箇所で干渉が発生するおそれがあるからであり、また、縮径量が６０μｍよりも大きいと、スリーブ２２６の内周面２２８とスプール弁体２２１との間で流体の内部漏れが発生するおそれがあるからである。
【0088】
さらに、支持部２２７の軸方向の幅Ａ１１は、スリーブ２２６の軸方向の全長Ｌ５２の２％以上、１５％以下であること、が望ましい。これは、支持部２２７の幅Ａ１１がスリーブ２２６の全長Ｌ５２の２％よりも小さいと、すなわち、支持部２２７のスプール弁体２２１を支持する表面積が小さいと、単位面積あたりの応力が大きくなり、スプール弁体２２１の摺動により、支持部２２７の摩耗が発生するおそれがあるからである。摩耗が発生すると、スプール弁体２２１の摺動を阻害するおそれがあり、好ましくない。さらに、支持部２２７の軸方向の幅Ａ１１がスリーブの軸方向の全長Ｌ５２の２％よりも小さいと、めっき等（例えば、無電解ニッケルめっき）の表面処理の安定した品質が得られなくなり、好ましくない。また、支持部２２７の幅Ａ１１がスリーブ２２６の全長Ｌ５２の１５％よりも大きいと、すなわち、支持部２２７のスプール弁体２２１を支持する表面積が大きいと、スプール弁体２２１と支持部２２７との間で接触点が多数生じるおそれがある。これは、スプール弁体２２１やスリーブ２２６には加工ひずみが生じるためである。スプール弁体２２１と支持部２２７との間で接触点が多数生じると、スプール弁体２２１の摺動性が低下すること、スリーブ２２６またはスプール弁体２２１に摩耗が発生すること、を防止する効果が十分に得られなくなるおそれがある。
【0089】
なお、本実施形態において、スリーブ２２６の内周面は、支持部２２７および傾斜部２２９を含め、全体的に無電解ニッケルめっきによる表面処理がなされている。これに対し、スリーブ２２６に挿通されるスプール弁体２２１は、外周面が全て電解めっき（硬質クロムめっき）による表面処理がなされる。
【0090】
なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。例えば、上記実施形態では、スプール弁２１を半導体製造装置１０００に用いた例を説明しているが、半導体製造装置１０００以外に用いることとしても良い。
【符号の説明】
【0091】
２１ スプール弁
２６Ａ 入力ポート
２６Ｂ 入力ポート
２６Ｃ 入力ポート
２７Ａ 出力ポート
２７Ｂ 出力ポート
２７Ｃ 出力ポート
２９ 第１表面処理部
２２１ スプール弁体
２２２ スリーブ
２６Ａ 入力ポート
２６Ｂ 入力ポート
２６Ｃ 入力ポート
２７Ａ 出力ポート
２７Ｂ 出力ポート
２７Ｃ 出力ポート
２９ 第１表面処理部
２２１ スプール弁体
２２２ スリーブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】