JPH057763A - 給排ガスの切替システム - Google Patents

給排ガスの切替システム

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JPH057763A
JPH057763A JP18935291A JP18935291A JPH057763A JP H057763 A JPH057763 A JP H057763A JP 18935291 A JP18935291 A JP 18935291A JP 18935291 A JP18935291 A JP 18935291A JP H057763 A JPH057763 A JP H057763A
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valve
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exhaust
combustion
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Kazuo Eguchi
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/008Feed or outlet control devices

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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御手段の誤った指令に対して危険ガスの混
合を防止する。 【構成】 混合してはならない複数の供給ガスを供給し
得る供給系12をガス使用部2へ接続すると共に、この
使用部から供給ガスに応じて異なった排気系14を有す
るガス使用システムにおいて、供給弁16と排出弁28
を切替制御する制御手段32と、この制御手段32の指
令にかかわらず、上記排出弁28の状態に基づいて上記
供給弁16の切替えの可否を行なう行なうインターロッ
ク機構34を設け、制御手段32等の誤動作に対応す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は給排ガスの切替システム
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体製造プロセスにおいて
は、各種の処理ガスが使用されるが、これらの処理ガス
中には大気(酸素)も含めて2種あるいはそれ以上混合
すると爆発したり、或いは自然爆発しないまでも着火に
より爆発する可能性が生ずるものがある。例えば、反応
容器等のクリーニング処理等に使用するフッ化窒素(N
3)ガスと半導体ウエハ上への成膜処理に使用するシ
ラン系ガスのみの混合ガスは自然爆発は生じないが、火
種があると引火によって急激に爆発する危険性が生ず
る。また、このシラン系ガスが何らかの理由によって大
気(酸素)と混じって燃焼(爆発)する際に、同時にそ
こにフッ化窒素ガスが混合していると、その燃焼力(爆
発力)が大きく増大する。従って、例えばフッ化窒素ガ
スとシラン系ガスとの混合は、反応容器内などの減圧下
においても、ポンプの排気口などの大気圧下においても
避けなければならない。
【0003】このため、反応容器に対する従来における
給排ガスの切替システムにおいては、例えばコンピュー
タ制御により、支燃ガスとして例えばフッ化窒素ガスを
供給するときは、このガスの供給ラインの供給弁のみを
開状態とし、他方排気系においては支燃ガスの排気ライ
ンの排出弁のみを開状態にして、支燃ガス専用の排気ダ
クトへ流すようにし、また、可燃ガスとして、例えばシ
ラン系ガスを含む処理ガスを供給するときには、前記と
は逆にこれら処理ガスの供給ラインの供給弁のみを開状
態とし、他方排気系においては処理ガスを排出する可燃
ガスの排気ラインの排出弁のみを開状態にして、可燃ガ
ス専用の排気ダクトへ流すように制御されており、反応
容器内においても排気系においてもガスが混合しないよ
うにして一定の安全性が保たれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これらのガ
スは混合すると前述のように非常に危険なものであるの
で、制御装置がどのような状況に陥っても、供給弁及び
排出弁は誤動作をしてはならないが、例えば急激な停電
などが生じたような場合には、コンピュータが誤った指
令を出すことも考えられ、これがために危険な複数のガ
スが混合する恐れもあるという改善点があった。本発明
は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決す
べく創案されたものである。本発明の目的は、排出弁の
状態に基づいて、供給弁の切替えの可否を行なうように
した給排ガスの切替システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、混合されてはならない2種以上のガス
をそれぞれ供給弁を介してガス使用部へ供給すると共
に、前記ガス使用部からの排ガスをそれぞれ供給ガスに
応じて異なった排気系へ排出弁を介して排出するガス使
用システムにおいて、前記ガス使用部において必要とさ
れるガスに応じて前記供給弁と前記排出弁とを切替える
ための制御手段と、前記制御手段からの指令にかかわら
ず、前記排出弁の状態に基づいて前記供給弁の切替えの
可否を行なうインターロック機構とを備えるようにした
ものである。
【0006】
【作用】本発明は、以上のように構成したので、制御手
段の作用により、正常時にはガス使用部への供給ガスの
種類に応じて開状態になされる排出弁が選択されて、適
性な排気系へ排ガスは排出される。ここで、もし何らか
の原因で制御手段が誤った指令を出した場合には、この
指令にかかわらず、排出弁の状態に基づいて上記供給弁
の切替えの可否がインターロック機構により行なわれて
いるので、危険ガスが混合するような方向に供給弁及び
排出弁が動作することが阻止される。
【0007】
【実施例】以下に、本発明に係る給排ガスの切替システ
ムの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図示する
ようにコールドウォールCVD装置のガス使用部である
反応容器2には、ロードロック室4がゲートバルブ6を
介して接続されており、このロードロック室4を介して
搬出入される半導体ウエハのような被処理体に所定圧
力、所定温度及び所定の処理ガス雰囲気にて成膜処理等
を施すように構成されている。また、この反応容器2に
は、半導体ウエハを保持しつつ高周波電源8によって加
熱するサセプタ10が設けられている。そして、この反
応容器2には、処理ガス等をこれに供給する供給系12
と、反応容器2内の処理済みのガス或いは残留ガスを排
出する排気系14とが接続されている。本実施例におい
ては、例えばタングステンとシリコンとの化合物の薄膜
を成膜する場合について説明することから、上記供給系
12は、フッ化タングステン(WF6)供給ライン12
a、シラン(SiH4)供給ライン12b、希釈ガスと
してのアルゴン(Ar)供給ライン12c及びエッチン
グ処理時に使用するエッチングガス、例えばフッ化窒素
を供給するフッ化ガス供給ライン12dにより構成され
ている。尚、図2においては、説明の簡単化のためにア
ルゴン供給ラインを省略している。
【0008】そして、各供給ラインには、流量コントロ
ーラ14a、14b、14c、14d及び供給弁16
a、16b、16c、16dが介設されている。一方、
上記排気系14は、排気ポンプ18を介した後に、シラ
ン、フッ化タングステン、アルゴン等の可燃ガスを流す
可燃ライン20とフッ化窒素等の支燃ガスを流す支燃ラ
イン22とに分岐されており、それぞれのラインは可燃
ダクト24及び支燃ダクト26に接続され、排ガスは図
示しない除害装置にて無害化される。そして、上記可燃
ライン20及び支燃ライン22には、それぞれ排出弁2
8a、28b及び万一に両排出弁28a、28bが同時
に開いたときに排ガスの双方への逆流を防止するための
チェック弁30a、30bが介設されている。このよう
に構成されたガス使用システムに、本発明に係る給排ガ
スの切替システムが設けられることになる。この切替シ
ステムは、上記反応容器2において必要とされるガスに
応じて上記供給弁16a、16b、16c、16d及び
排出弁28a、28bを切替るための制御手段32と、
この制御手段32からの指令にかかわらず、上記排出弁
28a、28bの状態に基づいて上記供給弁16a、1
6b、16c、16dの切替えの可否を行なうインター
ロック機構34とにより主に構成されている。上記制御
手段32は、半導体ウエハの処理条件(温度、圧力、時
間等)や弁の切替え命令等を予めプログラムして入力さ
れたメイン処理装置32aと、各弁に開閉の動作指令を
出す制御部32bと、実際に上記排出弁28a、28b
を切替える切替空圧回路部32cとにより主に構成され
ている。
【0009】そして、上記切替空圧回路部32cは、圧
縮気体により動作するメカニカルバルブよりなる遅延部
38を有している。この遅延部38は、可燃用遅延部3
8aと支燃用遅延部38bとを有しており、各遅延部3
8a、38bは、それぞれ駆動エアー源40a、40b
を有し、これにはそれぞれ逆流防止用のチェック弁が並
列接続された絞り弁42a、42b、例えば30秒の遅
延時間を発生するエアータンク44a、44bが直列接
続されている。そして、各エアータンクの出力は、それ
ぞれメカニカルバルブよりなる遅延バルブ46a、46
bへ接続されており、エアーの圧力が所定の圧力になる
とバルブ内のシリンダを切替え得るように構成されてい
る。上記可燃用の遅延バルブ46aの出力ポートは、上
記可燃側の排出弁28aの弁体を駆動する可燃側シリン
ダ50aのオープン側と上記支燃側の排出弁28bの弁
体を駆動する支燃側シリンダ50bのクローズ側とに接
続されている。一方、上記支燃用の遅延バルブ46b出
力ポートは、上記支燃用側シリンダ50bのオープン側
と上記可燃側シリンダ50aのクローズ側とに接続され
ており、いずれのシリンダ内にエアーが供給されても各
シリンダ50a、50b内のピストン52a、52bを
シーソーのように逆方向に動作するように構成されてい
る。そして、上記各ピストン52a、52bは、上記各
排出弁28a、28bの弁体(図示せず)の開閉を操作
する駆動軸54a、54bに連結されており、これら駆
動軸54a、54bの開閉位置を後述する開閉状態検出
バルブにより検出し得るように構成されている。図示例
にあっては、可燃用の排出弁28aは開状態を、支燃用
の排出弁28bは閉状態を示している。
【0010】一方、上記インターロック機構34は、圧
縮気体、例えば圧縮エアーとこれにより動作する多数の
メカニカルバルブにより構成されている。具体的には、
このインターロック機構34は、上記可燃用の排出弁2
8aの開状態及び閉状態をそれぞれ検出する可燃用開状
態検出バルブ56a及び可燃用閉状態検出バルブ56b
と、上記支燃用の排出弁28bの開状態及び閉状態をそ
れぞれ検出する支燃用開状態検出バルブ58a及び支燃
用閉状態検出バルブ58bとを有しており、各バルブの
シリンダは対応する排出弁28a、28bの弁体に取付
けた駆動軸54a、54bにより機械的に移動し得るよ
うに構成されている。そして、上記支燃用閉状態検出バ
ルブ58bの出力ポートは上記可燃用開状態検出バルブ
56aの入力ポートへ接続されると共に、このバルブ5
6aの出力ポートは監視部60を介してエアー信号62
aとして供給系12側へ送られている。すなわち、この
エアー信号62aは、バルブ58bとバルブ56aのア
ンドを取っており、支燃用の排出弁28bが閉状態で且
つ可燃用の排出弁28aが開状態の時に出力されること
になる。
【0011】一方、上記可燃用閉状態検出バルブ56b
の出力ポートは上記支燃用開状態検出バルブ58aの入
力ポートへ接続されると共に、このバルブ58aの出力
ポートは上記監視部60を介してエアー信号62bとし
て供給系12側へ送られている。すなわち、このエアー
信号62bは、バルブ56bとバルブ58aのアンドを
取っており、可燃用の排出弁28aが閉状態で且つ支燃
用の排出弁28aが開状態の時に出力されることにな
る。上記供給系12の各供給弁16a、16b、16
c、16dには、この開閉を行なう駆動圧縮エアーの供
給遮断を行なうインターロックバルブ66a、66b、
66c、66d(66cは省略)が設けられている。そ
して、これら各バルブ66の入力ポートは、前記制御手
段32の制御によって供給される開閉指令用の駆動圧縮
エアー源(図示せず)に接続されると共に、出力ポート
は対応する供給弁16へ接続されており、上記開閉指令
信号と上記エアー信号62とのアンドを取り、弁体を駆
動し得るようになっている。そして、上記インターロッ
クバルブ66の内、可燃ガス、すなわちシラン、フッ化
タングステン、アルゴン用のインターロックバルブ66
a、66b、66c、(66cは図示せず)の各シリン
ダ側には前記エアー信号62aが供給されており、この
エアー信号62aにより、すなわち、可燃用排出弁28
aが開で支燃用排出弁28bが閉のときにシリンダを開
方向へ動作し得るように構成されている。
【0012】また、支燃系ガス、すなわちフッ化窒素用
のインターロックバルブ66dのシリンダ側には前記エ
アー信号62bが供給されており、このエアー信号62
bにより、すなわち可燃用排出弁28aが閉で、支燃用
排出弁28bが開の時にシリンダを開方向へ動作し得る
ように構成されている。尚、上記監視部60において
は、制御手段32のコンピュータ側が出力する信号と各
排出弁28a、28bの実際の開閉状態等との間のマッ
チングが行なわれており、その結果をランプ表示等によ
りオペレータに示すようになされている。また、前記可
燃ダクト24、支燃ダクト26は、上記と同様な構成に
なされたガス使用システムが複数取付けられることにな
る。
【0013】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、制御手段32のメイン処
理装置32aには、処理内容、例えば処理温度、処理圧
力、処理時間、供給すべき処理ガス及びその流量、それ
に対応する供給弁16及び排出弁28の開閉指令、及び
クリーニング操作等がレシピーとして予めプログラムさ
れて記憶されており、これに基づいて各種の制御が行な
われる。ロードロック室4内に半導体ウエハ(図示せ
ず)が搬入され、この内部及び反応容器2内も所定の圧
力に真空引きする。これ以降排気ポンプ18は常に動作
して排気を行なっている。そして、ゲートバルブ6を介
して半導体ウエハを反応容器2内に収容し、ゲートバル
ブ6を閉じる。そして、高周波電源8により半導体ウエ
ハを所定の温度に加熱維持すると共に、可燃ガスとして
フッ化タングステン、シラン、アルゴンを反応容器2内
に流し、所定時間、所定圧力、所定温度で成膜処理が行
なわれる。
【0014】この間、勿論支燃ガス用のインターロック
バルブ66a、66b、66cの各シリンダは図示例上
方に位置されており、駆動圧縮エアーにより対応する各
供給弁16a、16b、16cはそれぞれ開状態になさ
れている一方、可燃ガス用のインターロックバルブ66
dは図示例下方に位置されており、故障でない限り駆動
圧縮エアーも供給されていないので供給弁16dは閉状
態となっており、フッ化窒素の供給は完全に遮断されて
いる。一方、排気系14においては、可燃側シリンダ5
0a及び支燃側シリンダ50bの各ピストン52a、5
2bは図に示すように位置しており、可燃用排出弁28
aを開にし、支燃用排出弁28bを閉にしているので、
排ガスは可燃用ダクト24へ排出されている。このよう
にして成膜処理が終了したならば、上記処理ガスの供給
を停止し、ゲート弁6を開いて処理済みの半導体ウエハ
をロードロック室へ搬出し、更に、これを未処理の半導
体ウエハと交換し、前述したと同様な処理を繰り返して
行なう。このようにして、所定の枚数、例えば25枚或
いは100枚の処理を行なう。この間は、常に可燃側の
供給系及び排気系を使用していることになる。所定枚数
の処理が終了したならば、いよいよ反応容器2内に付着
した成膜を除去するクリーニング作業へ移行する。
【0015】まず、メイン処理装置32aは、排気系1
4の排出弁28a、28bの切替指令を出し、これを受
けた制御部32bは、支燃用遅延部38bの遅延バルブ
46bへ駆動エアー40bを供給する信号を出力すると
共に他方の可燃用遅延部38aの遅延バルブ46aの駆
動エアー40aを開放する信号を出力する。この場合、
半自動操作を取り入れ、メイン処理装置32aからの指
令をオペレータが確認し、このオペレータが手動により
上記弁操作を行なうスイッチを入力するようにしてもよ
い。このようにして、駆動エアー40bが供給されだし
ても直ちに排出弁28bは開くことはない。すなわち、
駆動エアー40bは、絞り弁42bによりその流量が絞
り込まれて流れ、徐々にエアータング44bに貯留し、
供給開始後、所定時間、例えば30秒経過すると一定の
圧力に達して遅延バルブ46bのシリンダを押し下げる
ことになる。すなわち、この遅延バルブ46bの機能に
より、例えば30秒間の遅延操作が行なわれたことにな
り、この間に反応容器2内及び排気系に残留する可燃ガ
スは確実に系外へ排出されてしまうことになる。尚、こ
の遅延時間30秒は任意に設定できるのは勿論である。
【0016】このようにして、30秒の遅延時間経過
後、遅延バルブ46bのシリンダが下方向へ移動する
と、この出力ポートからの圧縮エアーは支燃側シリンダ
50bのピストン52bをオープン方向へ移動させて駆
動軸54bを動かし、同時に可燃側シリンダ50aのピ
ストン52aをクローズ方向へ移動させて、駆動軸54
aを動かし、これにより支燃側排気弁28bを開にする
と共に可燃側排出弁28aを閉にする。すなわち、各シ
リンダのピストン52a、52bは図示側と逆の状態に
なったのである。すると、各駆動軸54a、54bの作
用により、可燃側の開状態検出バルブ56bのシリンダ
の状態は図示側と逆転し、同時に支燃側の開状態検出バ
ルブ58a、閉状態検出バルブ58bのシリンダの状態
は図示側と逆転する。従って、今まで支燃用閉状態検出
バルブ58b及び可燃用開状態検出バルブ56aを介し
て供給されていたエアー信号62aは開放されてなくな
り、これに対して可燃用閉状態検出バルブ56b及び支
燃用開状態検出バルブ58aを介してエアー信号62b
が供給系12へ送られることになる。
【0017】従って、このエアー信号62bを受けたイ
ンターロックバルブ66dのシリンダは上方へ押し上げ
られて支燃系、すなわちフッ化窒素の供給弁16dへの
駆動圧縮エアーの供給を可能とし、逆に、先のエアー信
号62aが消滅したことから他の可燃系の各インターロ
ックバルブ66a、66b、66cの各バルブは押し下
げられてしまい、供給弁16a、16b、16c側への
駆動圧縮エアーの供給を不可能にしている。一方、支燃
側の排出弁28bが開状態となり、且つ可燃側の排出弁
28aが閉状態となったことを示すエアー信号62b
は、制御部32b側へも伝達され(伝達経路は図示せ
ず)、この信号を受けたメイン処理装置32aはクリー
ニング処理を実施すべくフッ化窒素の供給指令を出し、
対応する駆動圧縮エアーを供給弁16dに向けて供給す
る。この時、前述したごとくこのインターロックバルブ
66dのシリンダは上方へ押し上げられて上記駆動圧縮
エアーは流通可能状態になされているので上記供給弁1
6dは直ちに開状態となってフッ化窒素が反応容器2内
へ供給され、クリーニング処理が所定の条件、例えばN
3の流量300SCCM、圧力300mmTorr、
高周波電力300W、処理時間20分で行なわれること
になる。この時の排ガスは、前述のごとく支燃系の排出
弁28bのみが開状態となっているので支燃ライン22
を介して支燃ダクト26へ排出されることになる。従っ
て、この支燃ガスが可燃ガスと混入することはない。
【0018】このようにして、所定時間のクリーニング
処理が終了したならば、フッ化窒素の供給を停止し、前
述したと同様な遅延動作が行なわれて、通常の半導体処
理プロセスへ再度移行して行くことになる。ここで、例
えば図に示すようにシラン等の可燃ガスを供給して半導
体ウエハを処理している状態において、何らかのエラー
の原因で制御手段32が誤って支燃ガスであるフッ化窒
素を供給すべき信号を出力した場合を仮定する。この信
号が出力されると、対応する供給弁16dに駆動圧縮エ
アーが供給されるが、インターロック機構34の作用に
より対応するインターロックバルブ66dのシリンダは
下方向に位置したままなので、上記駆動圧縮エアーの供
給弁16d側への供給は遮断されてしまい、供給弁16
dは何ら動作しない。すなわち、供給弁16dは、少な
くとも支燃用排出弁28bが開であり、且つ可燃用排出
弁28aが閉であることを示すエアー信号62dが出力
されない限り、開状態とはならない。
【0019】従って、制御手段32は、誤って支燃ガス
の供給指令を出したにもかかわらず、上記インターロッ
ク機構34の作用により支燃ガスの供給が防止され、反
応容器2内にて可燃ガスと支燃ガスが混合することを確
実に防止することが可能となる。また、仮に半導体ウエ
ハの処理中に、誤ってクリーニング操作の指令が出力さ
れたとしても、前述した30秒の遅延動作により、指令
が発令された後、30秒間は排出弁28a、28bは何
ら作動せず、30秒経過後に排出弁28a、28bが切
替わることになる。従って、その後、クリーニングガス
(フッ化窒素)が導入されたとしても、すでに先の30
秒間に可燃ガスは系外へ排出されてしまっているので、
これらのガスが混合する恐れは全く生じない。このよう
に、本実施例にあっては、電気的制御でなく、メカニカ
ルバルブを用いて安全確実な機械的制御によりインター
ロック機構を構成しているので、インターロック機能を
確実に実行することができる。
【0020】また、誤って指令が出されたとしても、指
令発生後、必ず所定時間、例えば30秒間の遅延が働く
ので、可燃ガスと支燃ガスが反応容器内、或いは排気系
にて混合することを確実に防止することができる。尚、
ガス排出時には、実際にはそれぞれのガスはN2ガスに
より十分に爆発限界まで薄められるので、一層安全であ
る。また、上記実施例にあっては、本発明をCVD装置
へ適用した場合について説明したが、これに限定され
ず、混合しては困るガスを使用する装置、例えばエッチ
ング装置、イオン注入装置等にも適用できるのは勿論で
ある。また、圧縮エアーに替えて、電気的回路によって
インターロック機構を構成してもよい。更に、上記実施
例にあっては、支燃ガスと可燃ガスの2種類のガスにつ
いて説明したが、これに限定されず、3種類以上の相互
に混合してはならないガスを使用する場合にも適用する
ことができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。排出
側の弁の状態に基づいて供給側の弁の切替の可否を行な
うインターロック機構を設けたので、制御手段がエラー
により誤指令を発したとしても、或いはオペレータが誤
った指令を発したとしても、混合すると危険な2種類以
上のガスの混合を未然に防止することができる。従っ
て、ガス使用システムの安全性を一層向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る給排ガスの切替システムをCVD
装置に適用した状態を示す構成図である。
【図2】本発明に係る給排ガスの切替システムのインタ
ーロック機構の詳細を示す詳細図である。
【符号の説明】
2 反応容器(ガス使用部) 12 供給系 14 排気系 16a、16b、16c、16d 供給弁 18 排気ポンプ 20 可燃ライン 22 支燃ライン 24 可燃ダクト 26 支燃ダクト 28a、28b 排出弁 32 制御手段 34 インターロック機構 38 遅延部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 混合されてはならない2種以上のガスを
    それぞれ供給弁を介してガス使用部へ供給すると共に、
    前記ガス使用部からの排ガスをそれぞれ供給ガスに応じ
    て異なった排気系へ排出弁を介して排出するガス使用シ
    ステムにおいて、前記ガス使用部において必要とされる
    ガスに応じて前記供給弁と前記排出弁とを切替えるため
    の制御手段と、前記制御手段からの指令にかかわらず、
    前記排出弁の状態に基づいて前記供給弁の切替えの可否
    を行なうインターロック機構とを備えたことを特徴とす
    る給排ガスの切替システム。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記排出弁の切替指令
    を認識した後、所定時間経過後に前記排出弁の切替動作
    を実行する遅延部を有することを特徴とする請求項1記
    載の切替システム。
  3. 【請求項3】 前記インターロック機構は、圧縮気体と
    これにより動作するメカニカルバルブとを用いているこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の切替システム。
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