JP2005098500A - 切換え弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この切換え弁1は、二つの貫通路2c,2dが形成されたシリカガラスからなる弁体2と、一つの供給口3dと二つの導出口3e、3gが形成され、前記弁体2を収容するシリカガラスからなる筐体3と、前記弁体2を上下方向に摺動させるピストン・シリンダ4とを備え、前記ピストン・シリンダ4により弁体2を上下方向に移動させることにより、前記第一、第二の貫通路2c、2dを切換え、前記供給口3dから供給されるガスを、いずれかの導出口3e、3gから導出するように構成されている。
【選択図】 図2
Description
例えば、上述した半導体製造装置の一例として、Si3N4膜を形成する縦型のCVD装置を例にとって説明すると、この装置には、CVD法により半導体ウエハWにSi3N4膜を堆積する反応炉部と、シラン系ガスと窒素系ガスを供給するガス供給装置とが設けられている。そしてまた、前記ガス供給装置と反応炉部の間のガス供給配管には、切換え弁が設けられ、必要に応じて所望のガスを反応炉に供給し、あるいはガス供給管内部のガスを排出することができるように構成されている。
その結果、前記回転体52を所定角度回動させることにより、ガス発生装置に接続された供給管53と反応炉に接続された導出管54とを連通した状態にし、あるいは供給管53と排出管55とを連通した状態にすることができる。
しかしながら、使用するにしたがってメッキが剥離し、三方弁を構成する金属部材が露出し、反応ガスであるSiH2Cl2ガス、NH3ガス等によって腐食するという技術的課題があった。
これを解決するために、前記三方弁(切換え弁)をステンレス部材で形成することが考えられるが、供給ガスと金属との接触反応により、供給ガスの特性を失うというあらたな技術的課題が生じる。
本発明は、シリカガラス部材で形成することにより、耐食性に優れ、プロセスガスに影響を与えることがなく、半導体製造装置に好適に用いることができる切換え弁を提供することを目的とする。
このように、前記筐体上面と弁体保持部材との間にベローズを形成し、前記弁体を密閉した空間内に配置されているため、弁体と筐体の間から漏れるガスの外部への漏出を防止できる。
このように、前記弁体保持部材にガイド棒が設けられ、ピストン・シリンダ保持体のガイド孔に案内されるため、弁体が傾くことなく、上下動させることができる。
この小径部2aの上端部は、ピストン・シリンダ4のピストン4aの先端部に設けられた弁体保持部材5に保持され、前記ピストン4aによって,弁体2が上下動可能に構成されている。なお、前記ピストン4aの駆動源としては、ガスシリンダ、電気モータ等適宜選定することができる。
また前記大径部2bは、シリカガラスからなる筐体3の円筒孔3aの内部に、上下動可能(摺動可能)に収容されている。また、前記弁体2の大径部2bには、弁体2の移動方向と略垂直方向に延びる第一の貫通路2cが形成されている。また、前記第一の貫通路2cの下方には、前記弁体2の大径部2bの側面から底面に向けて、L字状の第二の貫通路2dが形成されている。
また、弁体2が、図2の矢印方向に移動した上昇位置にあるとき、前記供給口3dは貫通路2dを介して導出口3gと連通する。
したがって、例えば、図4に示すように、前記供給口3dをガス供給装置22に接続された供給側口とし、導出口3eを反応炉部21に接続された導出側口とし、更に、導出口3gを排出口とすることで、ガス供給装置22から供給されたガスを反応炉部21に供給でき、一方、反応炉部21に対して供給する必要がない場合には、ガスを排出口3gに導き出すことができる。
そのため、供給口3dが接続されるガス供給装置22の接続口がシリカガラス材で形成され、導出口3eが接続される反応炉部21の接続口がシリカガラス材で形成されている場合には、金属部材を介することなくシリカガラス部位同志でと接続できるため、金属不純物等の混入を抑制できる。しかも、かかる金属部材の腐蝕を防止できる。
更に、Oリングが取り付けられる凹部上面であるシリカガラス面は、ケーシング側面(ステンレス)より0.5mm低く位置し、ガラス供給装置等の接続口が接続される際の過剰な面応力がガラス面に加わり破損となる要因を軽減する構造としている。
例えば、反応炉部21の熱がステンレス板6を介して直接伝熱されるのを防止している。
このように、弁体2が密閉された空間内部に配置されるため、弁体2の側面と円筒孔3aの側壁との間に生じる隙間からガスが漏れたとしても、密閉された空間であるため、外部へのガスの漏出を防止できる。
また、このピストン・シリンダ保持体11の両側には、ガイド孔11aが形成され、弁体保持部材5の上面に設けられたガイド棒12が挿通している。
したがって、ピストン4aが伸縮した際、弁体保持部材5はガイド孔11aに案内されながら、上下移動する。その結果、弁体2は傾くことなく、筐体に3に形成された円筒孔3a内部を摺動する。
この縦型の減圧CVD装置20は、図4に示すように、CVD法により半導体ウエハWにSi3N4膜を堆積する反応炉部21、シラン系ガスと窒素系ガスを供給するガス供給装置22、切換え弁1を含むガス供給系24、反応生成物ガスや未反応ガス等を排気する排気系25、ロードロック部26(一部図示)により概略構成されている。
前記反応炉部21は、ベース27と、ベース27上に設置された、内心管28と外心管29とで構成されたプロセスチャンバ30と、プロセスチャンバ30を加熱する加熱ヒータ(図示省略)と、半導体ウエハWが載置されたウエハボート(図示省略)がロードロック部26のロードロックチャンバ31よりプロセスチャンバ30の内心管28部内に出入りする際に開閉されるゲートバルブ32等で概略構成されている。
また、排気系25は、排気管35と、図示しないがバルブと、減圧CVD時の反応生成物等を除去するトラップと、メカニカルブースタポンプとドライポンプを組み合わせた排気ポンプ等で概略構成されている。
ウエハボートに半導体ウエハWを載置し、ロードロックチャンバ31をロックした後、ロードロックチャンバ31内を真空ポンプ(図示省略)により排気し、所定の真空に到達した時点で、窒素ガスをロードロックチャンバ31内に導入して大気圧にすることで、ロードロックチャンバ31内の窒素置換を行う。
次に、ゲートバルブ32を開き、ウエハボートをロードロックチャンバ31より、予め所定の温度に加熱されている反応炉部21の内心管28内に移動させる。ウエハボートの移動完了後、ゲートバルブ32を閉じる。
このとき、切換え弁1は、図2に示した状態、即ち、供給口3dと導出口3eが連通した状態にある。
内心管28内に導入された反応ガスは、加熱されている半導体ウエハW表面やプロセスチャンバ30の内心管28表面で反応、所謂表面反応してこれら表面にSi3N4膜を堆積しながら上方に向かい、その後内心管28と外心管29の間を通り、この内心管28と外心管29の表面にSi3N4膜を堆積しながら、排気系25に向かい、排気される。
その後、供給配管33に接続した窒素ガス供給部等より、供給配管33を通して、プロセスチャンバ30内に窒素ガスを導入し、プロセスチャンバ30内が所定の真空度になった時点で排気系25閉じ、窒素ガスはそのまま導入し続けてプロセスチャンバ30内を大気圧にする。
その後、ゲートバルブ32を開き、半導体ウエハWを載置したウエハボートを、プロセスチャンバ30からロードロックチャンバ31に移動させ、ゲートバルブを閉じる。次に、ロードロックチャンバ31の扉を開けて、ウエハボートより、Si3N4膜が形成された半導体ウエハWを取り出す。
2 弁体
2c 貫通路
2d 貫通路
3 筐体
3a 円筒孔
3d 供給口
3e 導出口
3g 導出口
4 ピストン・シリンダ
5 弁体保持部材
6 ケーシング
9 ベローズ
10 フレーム
11 ピストン・シリンダ保持体
11a ガイド孔
12 ガイド棒
Claims (4)
- 二つの貫通路が形成されたシリカガラスからなる弁体と、一つの供給口と二つの導出口が形成された、前記弁体を収容するシリカガラスからなる筐体と、前記弁体を上下方向に摺動させるピストン・シリンダとを備え、
前記ピストン・シリンダにより弁体を上下方向に移動させることにより、前記第一、第二の貫通路を切換え、前記供給口から供給されるガスを、いずれかの導出口から導出するように構成されていることを特徴とする切換え弁。 - 前記弁体には、弁体の移動方向と略垂直方向に延びる第一の貫通路と、前記第一の貫通路の下側に位置して、前記弁体の側面部から底面部に向けて形成されたL字状の第二の貫通路とが形成され、
前記供給口は、前記ピストン・シリンダにより弁体を上下方向に移動させることにより、第一の貫通路あるいは第二の貫通路に連通するように、筐体の側面部に形成され、
前記一の導出口は、前記ピストン・シリンダにより弁体を上下方向に移動させることにより、第一の貫通路に連通するように、前記供給口が形成された側面部と相対向する側の側面部に形成され、
他の導出口は、第二の貫通路に連通するように、筐体の底面部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載された切換え弁。 - 前記弁体は弁体保持部材を介してピストン・シリンダのピストンに取り付けられると共に、前記筐体上面と弁体保持部材との間にベローズを形成し、前記弁体を密閉した空間内に配置したことを特徴する請求項1または請求項2に記載された切換え弁。
- 前記弁体保持部材にガイド棒が設けられると共に、前記筐体に固体されたフレームに取り付けられたピストン・シリンダ保持体に、前記ピストン・シリンダが設けられ、前記ピストン・シリンダ保持体には、前記ガイド棒が挿通されるガイド孔が形成されていることを特徴とする請求項3に記載された切換え弁。
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