JPH07254635A

JPH07254635A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH07254635A
Application number: JP4401894A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sakai; 哲酒井; Takehisa Nitta; 雄久新田; Hideki Tomioka; 秀起富岡; Yoshio Saito; 由雄斉藤; Nobuyoshi Kashu; 信義夏秋; Koichiro Mizukami; 浩一郎水上; Shuji Shinkawa; 修二新川; Fumihide Ikeda; 文秀池田; Mikio Tanabe; 幹雄田辺
Original assignee: Hitachi Ltd; Kokusai Electric Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Kokusai Electric Corp
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】摺動発塵が無く清浄で、耐熱性に優れ、か
つ、半導体製造装置の小型化に有用な開閉弁機構（ゲー
トバルブ、ロードロック機構）を提供する。【構成】弁体４１を弁箱５１と微細な間隙を保持して
相似形状面に沿って動かすことにより、弁体開口部４２
の弁箱開口部５２および弁箱開口部５３に対する回動位
置を制御して開閉を行うとともに、弁体４１と弁箱５１
の微細な間隙に流体の給排のための溝５４，５５、溝５
６，５７を弁箱開口部５２，５３を囲む形で設けて流体
による雰囲気遮断を行うことでゲートバルブを構成し、
これに加えて、弁体４１と弁箱５１が囲む領域に被加工
物（ウェハ１）を格納することでロードロックを構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外気から隔離遮断され
た雰囲気で物体を加工する装置に係わり、特に半導体基
板（ウェハ）の加工を行う化学的気相反応成膜装置、洗
浄装置、熱処理装置、エッチング装置等の半導体製造装
置に必要とされる発塵、ガス放出が極めて少なく高度に
清浄な、かつ、広い温度範囲で使用可能なゲートバルブ
等の小型化に有利な開閉弁機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を加工（たとえば成膜）する
には種々の反応ガスや薬液を使用したり、減圧状態の環
境を必要としたりするので、半導体装置には流体（ガ
ス、薬液等）給排のための配管が接続されており、これ
ら配管や加工容器には流体給排を制御するために種々の
開閉弁が使用されている。また、加工実施時には加工容
器内に外気が混入すると都合が悪い場合が多く、外気遮
断のために加工容器の半導体基板を搬入出する部分（搬
入出口）にゲートバルブが用いられている。これら開閉
弁やゲートバルブは通常開口部を有する弁箱と弁体から
構成されており、閉状態では弁体が弁箱に押しつけら
れ、弁箱の開口部を塞ぐ構造になっている。弁体と弁箱
の接触部分は、多くの場合、少なくとも片方が高分子ゴ
ムのＯリングや樹脂材料であるが、最近では金属ダイヤ
フラムが用いられることもある。なお、外気遮断性能を
それほど必要としない場合にはゲートバルブの代わりに
搬入出口を覆う摺り合わせキャップや搬入出口を横切る
ガスカーテンが用いられている例もある。

【０００３】更に、高性能半導体製造装置においては半
導体基板に精密な加工を施すため、加工を実施する環境
（たとえば成膜反応系）を外気から常時隔離遮断するこ
とがなされており、このためにたとえばロードロック
（load lock)機構を具備させることが一般化してきてい
る。従来、このロードロック機構は半導体基板を格納す
る容器に二つのゲートバルブを付け、一方のゲートバル
ブを外気側の半導体基板の搬入出口に、他方のゲートバ
ルブを加工を実施する容器に接続させた三つの構成部分
からなる構造となっている。ロードロック機構の役割
は、外気側もしくは加工実施容器側のどちらか一方のゲ
ートバルブのみを開けてロードロック機構に半導体基板
を搬入もしくはロードロック機構から半導体基板を搬出
する際、前もってゲートバルブを二つとも閉じた状態で
ロードロック格納容器内部の雰囲気を適当な状態に置換
しておき、不純物の混入など不都合が生じないようにす
ることである。こうしたロードロック機構と類似の機構
は半導体製造装置の内部と外部を隔離する場合のみなら
ず、二種類以上の加工を連続して行う複数の加工容器を
有する装置などでは加工容器間や搬送機構部と加工容器
の間の如き複数の部分系の間を雰囲気の隔離遮断をしな
がら接続する場合にも用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来用いられて
いる開閉弁やゲートバルブにあっては、開口部を塞ぐ
際、弁体と弁箱が摺動しながら強く接触するので接触部
材の摩耗による発塵が避けられない。また摺り合わせキ
ャップの場合も同様に摺動による多量の発塵が避けられ
ない。半導体産業においては微小な塵埃といえども歩留
り低下の原因となるため発塵防止に多大の努力がなされ
てきていることは周知の通りである。加えるに、高分子
ゴムや樹脂材料を用いている場合には耐熱性に乏しいの
で高温（たとえば、摂氏３００度以上）の雰囲気では使
用困難である上、ガスの発生も問題となる。また、従来
のガスカーテンは遮断すべき開口部の大きさが半導体基
板を搬送し得る程広い（数ｃｍ）場合には、多量のガス
流をもってしても遮断効果が少ないし、加工雰囲気を攪
乱し精度の良い加工ができない問題がある。これらは何
れも現時点以降将来の半導体製造に不可欠な超清浄な加
工雰囲気を実現する際の障害となっている。

【０００５】さらに、二つのゲートバルブと格納容器か
らなる従来のロードロック機構は上記の如くゲートバル
ブの発塵があるため超清浄な加工雰囲気を実現するには
不十分であることに加えて、ロードロック機構部が大き
いのでそれを用いた半導体製造装置装置を大型にしてい
る一つの要因となっており、クリーンルーム維持費など
コストアップの原因となっている。特に複数の加工容器
を有する装置などでは、いくつもの部分系の間を従来の
ロードロックを介して接続すると装置全体が巨大化して
しまうという問題があった。本発明はこれら従来のゲー
トバルブ、ロードロック技術の障害を除去し、摺動によ
る発塵がなく清浄で、かつ、半導体製造装置の小型化に
有用な開閉弁機構の提供を目的とする。

【０００６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通
りである。

【０００８】上記目的を達成するために、本発明におい
ては、従来のゲートバルブ等の開閉弁機構が開閉動作毎
に行っていた弁体と弁箱の接触を無くすこと（したがっ
て、接触部に用いていた高分子ゴムや樹脂材料も無くす
こと）、加工雰囲気を攪乱しない少流量の高効率流体カ
ーテンを用い雰囲気の実効的遮断を行うこと、さらに、
二つのゲートバルブと格納容器からなる従来のロードロ
ック機構の機能を一組の弁体と弁箱だけで構成すること
を検討し、以下に述べる手段を考案した。

【０００９】まず、図１を用いて最も簡単な場合を例に
とり、本発明になる非接触遮断手段の原理を説明する。
図１（ａ），（ｂ）および（ｃ）は単純な金属製平面型
ゲートバルブの開口部近傍の弁体１１と弁箱２１の原理
説明図である（（ａ）は鳥瞰図、（ｂ）は閉状態の断面
図、（ｃ）は開状態の断面図）。板状の弁体１１は弁箱
２１の中央に配置され、弁体１１の表裏表面が弁箱２１
の二つの内面と等間隔をなし、かつ弁箱２１の二つの内
面は鏡面対称の構造を有している。弁体１１は弁箱２１
と狭い間隙２８を隔てて並進移動し、弁体１１の閉板部
（弁体非開口部１３）と弁箱２１の弁箱開口部２２が対
向する配置をもって閉状態を形成し（図１（ｂ））、弁
体１１の弁体開口部１２と弁箱２１の弁箱開口部２２が
対向する配置をもって開状態を形成する（図１
（ｃ））。

【００１０】ここで、弁箱２１の弁箱開口部２２の周り
を取り巻く２本の溝２３，２４があり、溝２３には流体
排出口（ガスの場合排気口）２５、溝２４には流体供給
口（ガスの場合給気口）２６が設けられている。また、
溝２３，２４に囲まれた領域２７では弁体１１と弁箱２
１との間隙２９は狭いものの間隙２８に比較すれば若干
広くなっている。理解の容易さのため具体的構成例と数
値例を挙げると、たとえば、弁箱２１の片方は外気３１
とし、他方は酸素の混入を嫌う窒素雰囲気３２の加工容
器３３に接続されているとして、間隙２８は５０μｍ程
度、間隙２９は５００μｍ程度とし、領域２７において
は溝２４から溝２３に向かって速い窒素ガス流（１０ｃ
ｍ／秒程度以上）が流れるように給気口２６からは窒素
ガスを供給し、排気口２５からは給気口２６から供給さ
れる窒素ガスと等量もしくは若干多い量を排気する。す
なわち、全体としては流れ抵抗が充分大きい（コンダク
タンスの低い）狭い間隙２８で弁体１１と弁箱２１を対
向させ外気３１と窒素雰囲気３２の粗遮断を行い、か
つ、狭い間隙２８の一部に流れ抵抗がやや小さい（コン
ダクタンスのやや大きい）領域２７を設け、外気３１の
加工容器３３への侵入を防ぐ方向の窒素ガス流で一種の
ガスカーテンを局部的に形成して雰囲気遮断をより完全
にしたものである。

【００１１】以上は弁体と弁箱の対向面が平面の場合で
あったが、図２に示すように、球面、円柱面などの線回
転対称面、直多角柱面などの直柱側面であっても上記と
同原理をもって本発明の目的を達成する手段を得ること
が可能であることは容易に理解されるであろう。また、
図示はしないが、溝の形成は弁体あるいは弁箱のどちら
に施しても良いことは明らかであろう。

【００１２】次に、図３を用いて、簡単な場合を例にと
り、本発明になるロードロック機能を一組の弁体と弁箱
だけで構成する手段の原理説明を行う。図３（ａ），
（ｂ）および（ｃ）は円柱（円筒）型ロードロック機構
の水平断面構造模式図（（ａ）は一つの開状態、（ｂ）
は閉状態、（ｃ）はもう一つの開状態の断面図）であ
る。円柱型の弁体４１は円筒型の弁箱５１と一定の狭い
間隙を隔てて共有の中心軸の周りに回転し、弁体４１の
弁体開口部４２と弁箱５１の弁箱開口部５２が対向する
配置をもって一つの方向への開状態を形成し（図３
（ａ））、弁体４１の閉板部（弁体非開口部４３）と弁
箱５１の弁箱開口部５２および５３が対向する配置をも
って閉状態を形成し（図３（ｂ））、弁体４１の弁体開
口部４２と弁箱５１の弁箱開口部５３が対向する配置を
もってもう一つの方向への開状態を形成する（図３
（ｃ））。

【００１３】ここで、半導体基板（ウェハ）１を格納す
るウェハ格納空間５が弁体４１の内部（正確には、弁体
４１と弁箱５１が形成する内部空間）に設けられ、閉状
態（図３（ｂ））においてウェハ格納空間５の内部を雰
囲気置換するための流体の給排口５８が弁箱５１に設け
てある（勿論、ウェハ格納空間５の内部雰囲気置換のた
めの流体給排口は弁体４１の適当な位置、たとえば、円
筒底板あるいは天板に設けてもよい）。ウェハ１のウェ
ハ格納空間５への挿入、あるいはウェハ格納空間５から
の搬出は開状態（図３（ａ）および（ｃ）の状態）で行
われる。また、弁箱５１の弁箱開口部５２の周りを取り
巻く２本の溝５４，溝５５と弁箱開口部５３の周りを取
り巻く２本の溝５６，溝５７があり、溝５４，５５に囲
まれた領域と溝５６，５７に囲まれた領域では弁体４１
と弁箱５１との間隔は若干広くなっており、一種の流体
カーテンを局部的に形成している。

【００１４】なお、上記の説明は圧力差の殆どない異種
雰囲気間の遮断を想定したものであるが、圧力差を有す
る雰囲気の遮断を意図する場合（たとえば、外気と減圧
加工気雰囲気の遮断の場合）には開口部を取り巻く全て
の溝を真空排気系に連通させ、いわゆる差動排気とする
か、真空排気系に接続すべき溝を開口部を取り囲むよう
に追加すればよいことは容易に理解し得るところであ
る。

【００１５】また、上記図３の例では開口部が同一平面
上にあり、弁体あるいは弁箱は中心線の周りに回転させ
開閉を行う場合（模式的に図４（ａ）に鳥瞰図で示す）
であったが、図４（ｂ）に示すように多数の開口部を有
し、中心軸周りの回転と中心軸に沿った相対並進運動の
組合せで開閉する一般の場合や、図４（ｃ）に示すよう
に弁体を円柱あるいは円筒の一部とする変形もあり得
る。

【００１６】以上を要約すると、第一に弁体を弁箱と微
細な間隙を隔てたまま接触させずに相似形状面に沿って
動かすこと、第二に微細な間隙に流体の給排のための溝
を開口部を囲む形で設けて雰囲気を遮断すること、第三
に弁体と弁箱が囲む領域に被加工物体（半導体基板）を
格納する空間を設けることの３つの条件を具備した開閉
弁機構を本発明の目的達成手段としたものである。

【００１７】

【作用】本発明により、ゲートバルブやロードロック機
構において、弁箱開口部付近の接触摺動部が完全に無く
なるので、摺動による発塵が顕著に防止でき、肉厚金属
の如き精密加工が可能な（有機物に比し）耐熱性のある
物質で構成できるので、従来に比し高温環境においても
ガス発生を低減し、かつ使用可能温度範囲を飛躍的に拡
大でき、また、開口部に対しては低コンダクタンスの領
域を隔てた所に局所的に流体を速く流す（あるいは真空
差動排気する）ことにより、不都合な流体の逆行拡散が
防止されるので効果的な雰囲気遮断ができ、さらに、一
組の弁体と弁箱でロードロック機能を構成し得るのでロ
ードロック機構が小型化できる。この結果、ゲートバル
ブやロードロック機構を多用する半導体製造装置の超清
浄化および小型化が可能になる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１９】（実施例１）本実施例は図５に示すような
加工を施されたステンレス製の円柱型の弁体６１と半円
筒型の弁箱（弁ブロック）７１からなるゲートバルブ８
１を図６に示すように窒素希釈の酸素雰囲気に保たれた
半導体基板（ウェハ）の搬送トンネル８３の間の雰囲気
遮断に使用したものである。熱処理加工容器８２の内部
の雰囲気はゲートバルブ８１が開の状態でウェハ１が搬
入、搬出される時は窒素雰囲気になっており、ゲートバ
ルブ８１が閉の状態で酸化熱処理が施される所定の時間
のみ所定の流量の酸素が供給され窒素希釈の酸素雰囲気
となる。場合によっては、酸素に水蒸気など他のガスを
混合することもある。ゲートバルブ８１を用いる目的
は、ゲートバルブ８１が閉の状態で酸化熱処理を行う時
に熱処理加工容器８２から酸素を含んだ高温のガスが搬
送トンネル８３に漏れないように遮断することと、ラン
プの加熱光を遮蔽することであり、同時に発塵、ガス発
生を極小とすることである。

【００２０】さて、弁箱７１は熱処理加工容器８２の接
続部の一部として構成され、スリット形の弁箱開口部７
２の周りを取り囲む３本の溝７３，溝７４，溝７５（溝
７３，７５の深さと幅は約３ｍｍ、溝７４の深さと幅は
約５ｍｍ）が弁箱７１の円筒内面７６に約１０ｍｍ間隔
で設けられていて、溝７４には流量制御装置８５を介し
て窒素ガスが供給され、溝７３，７５からは流量制御装
置８４，流量制御装置８６を介してポンプによる排気が
なされている。また、弁体６１は弁箱開口部７２に対向
するウェハ径より若干長い中央部６２が略半円柱形をな
し、その側辺部６３は円柱形であって、弁体６１の円柱
形の外側面６４が弁箱７１の円筒内面７６と約１００μ
ｍの一定間隙を隔てて組み合わされており、側辺部６３
の外側の磁性流体軸受８７により搬送トンネル８３の容
器壁８８で固定され、円柱中心軸の周りに回転するよう
になっている。

【００２１】すなわち、中央部６２の平坦部６５が弁箱
開口部７２と平行になる配置で開状態が、また、垂直に
なる配置で閉状態が形成される。さらに、溝７３と７５
に囲まれた領域では円筒内面７６は約９００μｍ凹んで
おり、弁体６１と弁箱７１の間隙は約１ｍｍである。し
たがって、閉状態のとき、溝７４から供給された窒素ガ
スは二手に分かれて溝７３，７５から排出されるが、こ
の時の溝７３と７５に囲まれた領域での窒素ガス流速が
２０ｃｍ程度とガス流に逆行するガス拡散が無視できる
量となるように給排気量を制御してある。このことによ
り、熱処理加工容器８２と搬送トンネル８３の相互ガス
混合は防止でき、実効的に雰囲気遮断ができる。

【００２２】なお、弁体６１はランプ光によって加熱さ
れるので、温度上昇を避けるために磁性流体軸受８７を
通して弁体６１の内部を水冷している。この水冷は同時
に磁性流体からのガス発生の防止にも役立っている。勿
論、弁箱７１も水冷されていることは言うまでもない
（但し、湿式酸化熱処理などを意図する場合には過剰な
冷却は結露の問題があるので、逆にヒータや高温流体に
より加熱が必要な場合もあることに留意が要る）。

【００２３】以上述べたゲートバルブを採用することに
より、高温においても発塵、ガス放出が極めて少なく高
度に清浄な酸化熱処理が可能となった。

【００２４】（実施例２）本実施例は図７に示すよう
に、鉛直軸の周りに回転する円柱型の弁体９１と円筒型
の弁箱１０１からなる雰囲気遮断機能とウェハ格納機能
を合わせ持つロードロック機構１１１を図８に示すよう
に窒素希釈の弗酸蒸気雰囲気に保たれた表面洗浄処理加
工容器１１２、常時純酸素雰囲気に保たれた酸化熱処理
加工容器１１３と常時窒素雰囲気に保たれた半導体基板
（ウェハ）の搬送トンネル１１４の間の雰囲気遮断に使
用したものである。表面洗浄処理加工容器１１２、酸化
熱処理加工容器１１３および搬送トンネル１１４のそれ
ぞれとロードロック機構１１１との間でウェハの遣り取
りを行う状態では、ロードロック機構１１１のウェハ格
納空間９２の雰囲気はそれぞれ窒素、酸素および窒素に
前以って置換されるようになっている。ロードロック機
構１１１のウェハ格納空間９２の雰囲気置換を迅速に行
うために、ウェハ格納空間９２に窒素、酸素ガス供給を
行うための配管口１０２，配管口１０３とポンプ排気口
１０４が弁箱１０１に設けられている。

【００２５】さらに、洗浄もしくは酸化処理後に弗素脱
離や酸化膜改善を目的とした加熱処理がウェハ格納空間
９２内でできるように、弁体９１には加熱用ランプ９３
が設けられている。ロードロック機構１１１を用いる目
的は、表面洗浄処理加工容器１１２、酸化熱処理加工容
器１１３および搬送トンネル１１４内の雰囲気を殆ど乱
さないで加工処理を連続かつ迅速に行うため、共通の加
熱処理を備えた雰囲気遮断、雰囲気置換機構を用い、併
せて超清浄かつ小型の装置構成とすることである。

【００２６】さて、表面洗浄処理加工容器１１２、酸化
熱処理加工容器１１３および搬送トンネル１１４と弁箱
１０１の接続部には弁箱開口部１１５，弁箱開口部１１
６および弁箱開口部１１７があり、それぞれの開口部の
周りを取り囲む２本一組の溝が３組、弁箱１０１の円筒
内面１０５に設けられていて、実施例１と同様に一組の
２本の溝の片方からもう一方へ向かう雰囲気遮断用の窒
素ガスカーテンが形成されるようなガス供給、排気シス
テムが付いている。また、弁体９１にも弁体開口部９４
が設けられており、弁体開口部９４が弁箱開口部１１
５，１１６もしくは１１７のいずれか１つに対向する配
置で開状態が、また、弁箱１０１の非開口部と対向する
配置で閉状態が形成される。勿論、図示はしていない
が、ウェハ搬送機構が組み込まれていることは言うまで
もない。

【００２７】以上述べたロードロック機構を採用するこ
とにより、複数の加工処理を連続して行うに際し、発
塵、ガス放出が極めて少なく高度に清浄かつ迅速な処理
が可能となった。併せて雰囲気置換のために従来用いら
れていた構成に比し、ロードロック機構の部材数が大幅
に削減され、装置の小型化が可能になった。

【００２８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下の通りである。

【００２９】(1).従来のゲートバルブの最大の障害であ
った接触摺動部を完全に無くすことで摺動による発塵が
防止でき、高温環境においてもガス発生が少なく、使用
可能温度範囲を拡大でき、また、実効的な雰囲気遮断特
性を損なわない構造が実現できた。これにより、清浄な
酸化熱処理が可能となった。

【００３０】(2).実効的な雰囲気遮断特性を損なわずに
摺動による発塵が防止できたことに加え、従来のロード
ロック機構が２つのゲートバルブと格納容器から構成さ
れていたことに比し、一組の弁体と弁箱でロードロック
機能を構成し得るので、ロードロック機構が小型化でき
た。また、複数の加工処理を連続して行うに際してロー
ドロック機構自体の数も低減できるので、装置の小型化
が可能になり、迅速な処理が可能となった。これによ
り、高度に清浄な高品質酸化熱処理が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非接触遮断バルブを平板型ゲートバル
ブに適用した場合の簡単な原理説明図で、（ａ）は鳥瞰
図、（ｂ）は閉状態の断面図、（ｃ）は開状態の断面図
である。

【図２】本発明の非接触バルブの可能な種々の形状を示
す概念説明図である。

【図３】本発明のロードロック機構の簡単な原理説明図
で、円筒型の場合の水平断面構造模式図であり、（ａ）
および（ｃ）は開状態、（ｂ）は閉状態を示す。

【図４】本発明のロードロック機構（円筒型）の可能な
種々の形態を示す概念説明図であり、（ａ）は全ての開
口部が同一水平面内にある場合、（ｂ）は開口部が同一
水平面内に無い場合、（ｃ）は弁体が不完全円筒形の場
合を示す。

【図５】本発明の非接触ゲートバルブの一実施例の構成
を示す説明図である。

【図６】本発明の非接触ゲートバルブを用いた半導体製
造装置（酸化処理装置）の一実施例を示す説明図で、
（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。

【図７】本発明のロードロック機構の一実施例の構成を
示す説明図である。

【図８】本発明のロードロック機構を用いた半導体製造
装置（浄化、酸化一体化処理装置）の一実施例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ウェハ５，９２ウェハ格納空間１１，４１，６１，９１弁体１２，４２，９４弁体開口部１３，４３弁体非開口部２１，５１，７１，１０１弁箱２２，５２，５３，７２，１１５，１１６，１１７弁
箱開口部２３，２４，５４，５５，５６，５７，７３，７４，７
５溝２５排気口２６給気口２７溝に囲まれた領域２８，２９間隙３１外気３２窒素雰囲気３３加工容器５８給排口６２弁体の中央部６３弁体の側辺部６４弁体の外側面６５弁体中央の平坦部７６，１０５円筒内面８１ゲートバルブ８２熱処理加工容器８３，１１４ウェハの搬送トンネル８４，８５，８６流量制御装置８７磁性流体軸受８８搬送トンネルの容器壁９３加熱用ランプ１０２，１０３配管口１０４ポンプ排気口１１１ロードロック機構１１２表面洗浄処理加工容器１１３酸化熱処理加工容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/3065 21/304 ３４１Ｚ 21/324 Ｄ // Ｂ０５Ｃ 15/00 (72)発明者富岡秀起東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者斉藤由雄東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者夏秋信義東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者水上浩一郎東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者新川修二東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内 (72)発明者池田文秀東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内 (72)発明者田辺幹雄東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器、配管からなる二つの部分系を接続
する接続開口部に設けられこれら二つの部分系の内部を
遮断もしくは連結する目的の弁体と弁箱（弁ブロック）
からなる開閉弁機構（バルブ）を有する半導体製造装置
において、弁体の一部に合同もしくは相似な形状（以
下、相似形状と表記）を一部に有する弁箱と弁体とを略
一定の充分狭い間隙を保持しながら相似形状面に沿って
相対的に移動せしめ、該弁体と該弁箱の一方もしくは両
方に設けた開口部が上記接続開口部と対向する配置ある
いは上記二つの部分系の内部を上記狭い間隙に比し充分
大きな間隙の経路で結ぶ配置を取らしめることにより開
（連結）状態で形成する機能、上記二つの部分系の内部
を上記狭い間隙を必ず経由する経路で結ぶ配置を取らし
めることにより閉（遮断）状態を形成する機能、およ
び、少なくとも閉状態では上記狭い間隙内部に流体を給
排するかもしくは上記狭い間隙内部から流体を排出する
ことによって上記二つの部分系を実効的に遮断する機能
（流体の混合を避ける、固体の移動を阻止する、圧力差
をつける等の機能）を合わせ具備することを特徴とする
半導体製造装置。
【請求項２】前記狭い間隙を隔てて相対する弁体と弁
箱の部分の形状が相似形であって、該相似形が点対称面
（球面）の一部であり、回転対称点（球中心）回転運動
の固定点として該弁体と該弁箱を相対的に移動せしめる
ような構成としたことを特徴とする請求項１記載の半導
体製造装置。
【請求項３】前記狭い間隙を持って相対する弁体と弁
箱の部分の形状が相似形であって、該相似形が線回転対
称面（円柱側面、円錐側面等）の一部であり、回転対称
線（円柱中心軸、円錐中心軸等）を回転運動の固定線と
して該弁体を該弁箱を相対的に移動せしめるような構成
としたことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装
置。
【請求項４】前記狭い間隙を持って相対する弁体と弁
箱の部分の形状が相似形であって、該相似形が直柱（直
多角柱、曲線など任意の断面周形状の直柱等）の側面の
一部であり、直柱軸を並進運動の沿線（倣い線）として
該弁体と該弁箱を相対的に移動せしめるような構成とし
たことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記狭い間隙を隔てて相対する弁体と弁
箱の部分の形状が平面であって、該平面に沿って該弁体
と該弁箱を相対的に並進移動せしめるような構成とした
ことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項６】前記弁箱の一部もしくは全部が開閉弁機
能に接続された容器、配管などからなる部分系の一部と
して構成され、該部分系の接続開口部の一部をなしてい
ることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項７】前記弁体と弁箱の一方もしくは両方の温
度を制御する目的で、該弁体あるいは該弁箱の内部を冷
却、加熱するなどの温度制御機構を備えたことを特徴と
する請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項８】前記開閉弁機構の弁体と弁箱が閉状態で
狭い間隙を隔てて対向している該弁体と該弁箱の対向面
に、該弁体もしくは該弁箱の開口部の周囲を取り巻く溝
を設け、該溝に流体の排出口を連通させたことを特徴と
する請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項９】前記開閉弁機構の弁体と弁箱が閉状態で
狭い間隙を隔てて対向している該弁体と該弁箱の対向面
に、該弁体もしくは該弁箱の開口部の周囲を少なくも二
重以上に取り巻くための少なくとも２本以上の溝を設
け、それぞれの溝に流体の供給または排出口を連通さ
せ、かつ、流体供給溝と流体排出溝に挟まれた領域の該
弁体と該弁箱の対向面の間隔を他の部分領域の対向面の
間隔に比し同じかもしくは広くしたことを特徴とする請
求項１記載の半導体製造装置。
【請求項１０】少なくとも一組以上の前記流体供給溝
と流体排出溝を隣接させたことを特徴とする請求項９記
載の半導体製造装置。
【請求項１１】前記弁体もしくは弁箱の開口部の周囲
を取り巻く少なくとも２本以上の溝に流体を給排させ、
かつ、流体の合計供給量に比し合計排出量を同じもしく
は多くしたことを特徴とする請求項９記載の半導体製造
装置。
【請求項１２】前記容器、配管などからなる二つの部
分系を前記開閉弁機構を介して接続し、上記二つの部分
系の片方から他方の半導体基板（ウェハ）などの物体を
搬送する半導体製造装置において、上記開閉弁機構を構
成する弁体の内部空間もしくは弁体と弁箱が形成する内
部空間に上記物体を少なくとも一つ以上格納し、かつ、
該開閉弁機構が該物体を格納した空間を上記二つの部分
系の内部空間の少なくとも一方と遮断する（少なくとも
一方に対して閉状態とする）ことが可能であることを特
徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項１３】前記開閉弁機構を構成する弁体の内部
空間もしくは弁体と弁箱が形成する内部空間に前記物体
を格納し、かつ、該開閉弁機構が該物体を格納した空間
と上記二つの部分系の内部空間の双方と遮断（両方に対
して閉状態）した状態で該物体を格納した空間内部を流
体の給排によって所望の圧力、種類の流体に置換するこ
とを特徴とする請求項１２記載の半導体製造装置。
【請求項１４】前記開閉弁機構を構成する弁体の内部
空間もしくは弁体と弁箱が形成する内部空間に前記物体
を格納し、かつ、該開閉弁機構が該物体を格納した空間
と上記二つの部分系の内部空間の双方と遮断した状態で
該物体を加工（熱処理、乾燥、エッチング等）する機構
を具備したことを特徴とする請求項１２記載の半導体製
造装置。
【請求項１５】前記開閉弁機構を構成する弁体の内部
空間もしくは弁体と弁箱が形成する内部空間に前記物体
の搬送機構を具備したことを特徴とする請求項１２記載
の半導体製造装置。