KR20220104007A - 제어 밸브, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents
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Abstract
제어 밸브는, 가동식의 게이트 밸브 플레이트를 갖는 게이트 밸브와, 게이트 밸브 플레이트에 마련되고, 게이트 밸브 플레이트에 의해 개폐되는 밸브 개구보다도 소구경이며 또한 완전 폐쇄 가능한 버터플라이 밸브를 구비하고, 게이트 밸브의 게이트 밸브 플레이트와 버터플라이 밸브를, 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성되어 있다.
Description
본 개시의 기술은, 제어 밸브, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조에 있어서의 박막 형성 프로세스에서는, 2종류 이상의 성막 가스를 1종류씩 기판 상에 교대로 흘려서, 기판 상의 원자와 반응시켜 단층씩 막을 퇴적시키는 경우가 있다. 이때 성막 중의 반응실 압력은, 성막 가스 공급 이벤트마다 다르며, 그것들의 압력 조정은 주로 배기 주 밸브의 컨덕턴스 조정 기능(APC(Auto Pressure Control))에 의해 압력 조절하고 있다.
요즘의 성막 시퀀스에 있어서는, 배기 속도나 가스 치환 효율을 개선하는 등의 목적으로, 고컨덕턴스 배기계(이하, 「200A 배기계」라고 칭함)를 구비하는 장치가 증가하고 있다.
그러나 종래의 200A의 조정 밸브에서는, 미소한 밸브 개방도에서의 압력 조절이 어려운 등, 제어성이 충분하지 않았다.
본 개시는, 반응실로부터의 대유량 배기에 대응하여, 제어성이 좋은 제어 밸브의 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 의하면, 가동식의 게이트 밸브 플레이트를 갖는 게이트 밸브와, 상기 게이트 밸브 플레이트에 마련되고, 상기 게이트 밸브 플레이트에 의해 개폐되는 밸브 개구보다도 소구경이며 또한 완전 폐쇄 가능한 버터플라이 밸브를 구비하고, 상기 게이트 밸브의 상기 게이트 밸브 플레이트와 상기 버터플라이 밸브를, 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성된 제어 밸브를 갖는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 반응실로부터의 대유량 배기에 대응하여, 제어성이 좋은 제어 밸브를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계를 도시하는 정면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계를 도시하는 블록도이다.
도 4의 (A)는, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브에 있어서, 게이트 밸브의 폐쇄 상태를 도시하는 단면도이다. (B)는, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브에 있어서, 게이트 밸브의 개방 상태를 도시하는 단면도이다. (C)는, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브에 있어서, 게이트 밸브의 폐쇄 상태 또한 버터플라이 밸브의 완전 개방 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브의 변형예를 도시하는 단면도이다. 배기계의 동작에 있어서의 감압 상태를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계의 동작에 있어서의 개방도 지령 산출부에 의한 개방도의 할당의 예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계의 동작에 있어서의 개방도 지령 산출부에 의한 개방도의 할당의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7의 예를 더욱 고속 개폐에 적합하도록 변경한 예를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계를 도시하는 정면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계를 도시하는 블록도이다.
도 4의 (A)는, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브에 있어서, 게이트 밸브의 폐쇄 상태를 도시하는 단면도이다. (B)는, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브에 있어서, 게이트 밸브의 개방 상태를 도시하는 단면도이다. (C)는, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브에 있어서, 게이트 밸브의 폐쇄 상태 또한 버터플라이 밸브의 완전 개방 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 제어 밸브의 변형예를 도시하는 단면도이다. 배기계의 동작에 있어서의 감압 상태를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계의 동작에 있어서의 개방도 지령 산출부에 의한 개방도의 할당의 예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 배기계의 동작에 있어서의 개방도 지령 산출부에 의한 개방도의 할당의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7의 예를 더욱 고속 개폐에 적합하도록 변경한 예를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 실시 형태의 일례를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 등가의 구성 요소 및 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고 있다. 또한, 도면의 치수 비율은, 설명의 사정상 과장되어 있어, 실제의 비율과는 다른 경우가 있다. 또한, 도면의 상측 방향을 상방 또는 상부, 하측 방향을 하방 또는 하부로서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서 기재하는 압력은, 모두 기압을 의미한다.
<기판 처리 장치의 전체 구성>
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 반도체 장치의 일례로서의 기판(30)을 처리하는 처리실(20)을 갖는 반응로(10)와, 기판(30)을 보유 지지하는 보트(26)를 격납하는 예비실(22)과, 처리실(20)에 가스를 도입하는 가스 도입 라인(40)과, 처리실(20)의 가스를 배출하는 배기계(50)와, 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 주 제어부(70)를 갖는다.
〔반응로〕
반응로(10) 내에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 반응관(12)과, 노구 플랜지(14)를 포함하는 처리실(20)이 형성되어 있다. 반응관(12)은, 상하 방향으로 축을 갖는 통 형상으로 형성되어 있다. 노구 플랜지(14)는, 반응관(12)의 하부에 기밀 부재(12A)를 사이에 끼워 연결되며, 상하 방향으로 축을 갖는 통 형상으로 형성되어 있다. 또한, 반응로(10)에 있어서, 반응관(12)의 내부에는, 반응관(12)과 동심으로 내부관(16)이 지지되어 있다. 또한, 반응관(12)의 외주에는, 반응관(12)의 축과 동중심이면서 또한 반응관(12)의 외면과 간격을 갖고 히터(18)가 마련되어 있다. 히터(18)는, 후술하는 주 제어부(70)로부터의 신호를 얻어서 발열하여, 반응관(12)을 가열하는 기능을 갖는다. 이와 같이, 반응로(10)는, 반응관(12)과, 노구 플랜지(14)와, 내부관(16)과, 히터(18)와, 처리실(20)을 갖고 있다. 또한, 처리실(20)에는 기판(30)이 배치된다.
〔예비실〕
예비실(22)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 반송 하우징(24)에 의해 구성되어 있다. 반송 하우징(24)은, 노구 플랜지(14)의 하부에 연통되어 있다. 반송 하우징(24)의 내부에는, 기판(30)을 적재하여, 기판(30)을 처리실(20)에 반송해서 삽입하는 보트(26)가 격납된다. 노구 덮개(28)는, 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되고, 상단에 도달하였을 때 반송 하우징(24)을 기밀하게 폐색한다. 보트(26)는, 노구 덮개(28) 상에 적재되어, 노구 덮개(28)의 이동에 맞추어 반응로(10) 내에 도입된다. 또한, 반송 하우징(24)의 하부에는, 후술하는 가스 도입 라인(40)과 마찬가지의 구성을 갖는 제2 가스 도입 라인(44)이 연통되어 있다. 이에 의해, 예비실(22) 내를, 기판(30)에 자연 산화막 등이 형성되기 어려운 분위기로 채울 수 있다.
〔가스 도입 라인〕
가스 도입 라인(40)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도시하지 않은 가스 공급원과 노구 플랜지(14)를 연통하는 가스 도입관(40A)과, 가스 도입관의, 가스 공급원과 노구 플랜지(14)의 사이에 마련된 유량 제어기(42)를 갖는다. 유량 제어기(42)는, 후술하는 주 제어부(70)로부터의 신호에 의해, 내부에 마련된 도시하지 않은 밸브를 개폐해서 가스의 도입량을 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 제2 가스 도입 라인(44)은, 가스 공급부와 반송 하우징(24)의 하부를 연통하는 점을 제외하고, 가스 도입 라인(40)과 마찬가지의 구성을 갖는다. 또한, 여기에서 사용되는 가스는 불활성 가스이며, 구체적으로는 질소가 사용된다.
〔주 제어부〕
주 제어부(70)는, 기판 처리 장치(100)의 전체의 동작을 제어하는 컨트롤러이며, 도시하지 않지만, CPU, ROM, RAM, 스토리지, 입력부, 표시부, 통신 인터페이스 등을 갖고, 각각이 버스에 접속된 컴퓨터를 내장하고 있다. 통신 인터페이스는, 후술하는 압력 센서군(62)으로부터 압력 정보를 취득하여, 밸브 제어기(53)에 목표 압력값을 전달할 수 있다. 주 제어부(70)에서는, 입력부로부터의 입력 정보에 기초하여, 기판 처리 장치(100)에서의 각종 처리를 행하기 위한 기판 처리 프로그램이 실행된다. 예를 들어, 주 제어부(70)는, 기판 처리 프로그램의 하나인 프로세스 레시피를 실행하여, 반도체 장치를 제조하는 하나의 공정인 기판 처리 공정의 제어를 행한다. 이때, 주 제어부(70)는, 밸브 제어기(53)를 통해서, 배기계(50)의 게이트 밸브(56) 및 버터플라이 밸브(58)의 개폐를 제어함과 함께, 버터플라이 밸브(58)의 개방도를 조정하여, 처리실(20)의 압력을 제어한다. 개방도 지령 산출부(72)는, 예를 들어 APC 컨트롤러에 상당한다.
<주요부의 구성>
〔배기계〕
배기계(50)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 처리실(20)로부터 가스를 배출하는 제1 배관으로서의 대구경의 배관(52A)과, 배관(52A)에 마련되고 처리실(20)의 압력을 검출하는 압력 센서군(62)과, 배관(52A)의 도중에 마련된 제어 밸브(55)를 적어도 구비한 배기 라인(52)을 갖는다. 도 1 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 배관(52A)은, 처리실(20)로부터 진공 펌프(60)까지를 연통하는 대구경의 배관이며, 진공 배기 유로를 구성한다. 본 실시 형태에서는, 배관(52A)의 구경은, 일례로서 200mm(200φ)이다. 즉, 배관(52A)의 호칭 직경은, 예를 들어 200A이다. 배기 라인(52)의 처리실(20)과 반대측 단부가 되는 흐름 끝부는, 진공 펌프(60)의 흡인측에 접속되어 있다. 배기 라인(52)은, 제어 밸브(55)가 개방 상태일 때, 진공 펌프(60)의 흡인 동작에 의해, 처리실(20)의 가스를 배기하도록 구성되어 있다. 진공 펌프(60)는, 10Pa 정도의 도달 진공도를 갖고, 상시 운전되어, 배기 라인(52)의 하류측을 진공으로 유지한다. 또한, 진공 펌프(60)나 밸브 제어기(53)를 배기계(50)에 포함하도록 해도 된다.
〔제어 밸브〕
도 4의 (A) 내지 (C)에 도시하는 바와 같이, 제어 밸브(55)는, 게이트 밸브(56)와, 게이트 밸브(56) 내에 네스팅 형상으로 마련된 버터플라이 밸브(58)를 구비하고 있다. 게이트 밸브(56)의 게이트 밸브 플레이트(57)와 버터플라이 밸브(58)는, 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성되어 있다. 게이트 밸브(56) 및 버터플라이 밸브(58)는, 밸브 제어기(53)와 전기적으로 접속되고, 밸브 제어기(53)로부터의 신호에 기초하여 개폐 동작이 행해진다. 이 제어 밸브(55)는, 진공 배기 유로로서의 배기 라인(52)의 컨덕턴스를 가변시키고, 그 가변 범위에서 컨덕턴스를 실질적으로 0, 즉 완전 폐쇄로 해서 진공 배기 유로를 차단할 수 있다.
게이트 밸브(56)는, 밸브 하우징(76)과, 가동식 게이트 밸브 플레이트(57)와, 구동 부재의 일례로서의 로드(78)와, 게이트 밸브 액추에이터(80)와, 게이트 밸브 시일 링(82)을 갖고 있다. 밸브 하우징(76)은, 유로 방향으로 대향 배치되는 2개의 밸브 개구(76A, 76B)와, 게이트 밸브 시트(76C)를 구비하고, 2개의 밸브 개구(76A, 76B)의 사이에 피제어 유체의 유로를 직선적으로 형성하는 부재이다. 피제어 유체는, 예를 들어 처리실(20)에서의 기판 처리나 처리실(20) 내의 퍼지에 사용되는 가스이다. 밸브 개구(76A, 76B)는, 예를 들어, 유로의 중심에 동심이면서 또한 서로 반대 방향으로 마련된 플랜지가 형성된 원형 개구이며, 플랜지는 200A의 호칭 직경의 배관(52A)에 접속 가능하게 형성된다. 또한, 밸브 개구(76A, 76B)는, 예를 들어 200A의 호칭 직경의 배관(52A)의 내경에 대응하는 내경을 갖고 있다. 밸브 하우징(76)은, 유로에 직교하는 방향에 있어서, 게이트 밸브 플레이트(57)가 폐쇄 상태(도 4의 (A))인 위치와 완전 개방 상태인 퇴피 위치(도 4의 (B))의 사이에서 이동 가능해지도록, 그 크기가 설정되어 있다. 밸브 하우징(76)의 단부는, 덮개 부재(77)에 의해 폐색되어 있다. 밸브 하우징(76) 내에 형성되는 유로는, 예를 들어 200A의 호칭 직경의 배관(52A)의 단면적과 동등하거나 그 이상의 면적을 유지하고 있다.
게이트 밸브 플레이트(밸브체)(57)는, 유로의 외부로 퇴피됨과 함께 예를 들어 밸브 개구(76A)를 개방하는 개방 위치와, 유로 내로 돌출됨과 함께 게이트 밸브 시트(76C)에 접촉하여 예를 들어 밸브 개구(76A)를 시일하는 폐색 위치의 사이를 직진 이동하는 부재이다. 게이트 밸브 플레이트(57)는, 밸브 개구(76A)보다도 크게 형성되고, 폐색 위치에서 밸브 개구(76A)를 폐색한다.
로드(78)는, 게이트 밸브 플레이트(57)에 1개 이상 배치되고, 게이트 밸브 플레이트(57)와 함께 게이트 밸브 플레이트(57)의 이동 방향으로 이동 또는 신축 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 로드(78)는, 이동 방향과 평행하게 덮개 부재(77)를 관통하여 신장되어 있다. 관통부는, 후술하는 직동 피드 스루(94)로 시일된다. 또한 로드(78)는, 게이트 밸브 플레이트(57)에 걸리는 유로 방향의 하중의 일부 또는 전부를 받아내어, 직동 피드 스루(94) 혹은 게이트 밸브 액추에이터(80)까지 전달할 필요가 있는 경우가 있다. 그 경우, 로드(78)는, 필요한 강도와 강성(단면 2차 모멘트)을 갖는다. 또한, 구동 부재는 로드(78)에 한정되지 않고, 게이트 밸브 플레이트(57)를 이동시켜서 게이트 밸브(56)를 개폐 가능하게 하는 것이면 된다. 따라서, 구동 부재는, 예를 들어 암이나 볼 나사(도시하지 않음)여도 된다.
게이트 밸브 액추에이터(80)는, 로드(78)를 게이트 밸브 플레이트(57)의 이동 방향으로 구동하는 구동원이다. 게이트 밸브 액추에이터(80)는, 덮개 부재(77)에 고정되어, 로드(78)에 대하여 그 이동 방향으로만 변위를 허용하고, 그 이외 방향(예를 들어 유로 방향)의 하중에 견딜 필요가 있는 경우가 있다. 게이트 밸브 액추에이터(80)로서, 예를 들어 실린더 장치나 랙 앤드 피니언, 리니어 모터가 사용된다.
게이트 밸브 시일 링(82)은, 게이트 밸브 시트(76C) 또는 게이트 밸브 플레이트(57)에서의 게이트 밸브 시트(76C)와의 대향면에 배치되고, 탄력성을 갖는, 예를 들어 엘라스토머제의 O링이다. 게이트 밸브 시트(76C)는, 예를 들어 게이트 밸브 플레이트(57)의 상류측, 즉 밸브 개구(76A)측에 마련되어 있다. 도시한 예에서는, 게이트 밸브 시일 링(82)은, 게이트 밸브 플레이트(57)의 상류측의 면에 장착되어, 게이트 밸브(56)의 개폐 시에 게이트 밸브 플레이트(57)와 함께 이동하도록 되어 있다. 예를 들어, 게이트 밸브 시일 링(82)은, 게이트 밸브 플레이트(57)의 상류측의 면에 형성된 환상의 홈(도시하지 않음)에 끼워 넣어진다.
이와 같이 하여, 게이트 밸브(56)는, 밸브 개구(76A, 76B)의 사이에 1기압 이상의 압력차가 있는 상태에서, 그들 사이를 충분히 낮은 누설량으로 차단할 수 있다. 또한 게이트 밸브(56)가 차단(시일) 상태로 되려면, 게이트 밸브 플레이트를 게이트 밸브 시트(76C)에 압박 접촉하기 위한 소정의 시일 액션을 필요로 하는 경우가 있다. 또한, 허용되는 압력차는, 완전 폐쇄 또는 차단의 유지 상태 외에, 시일 액션, 압박 접촉을 해제하는 언시일 액션, 임의의 개방도에서의 게이트 밸브 플레이트(57)의 구동의 각각에 대하여, 다른 값으로 규정될 수 있다. 또한, 예를 들어 하류측의 쪽이 고압으로 될 우려가 없거나, 하류측으로부터의 역류 누설에 대하여 관용적인 용도에서는, 게이트 밸브 시트(76C)가, 게이트 밸브 플레이트(57)의 하류측에 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 게이트 밸브 시일 링(82)은, 이 게이트 밸브 시트(76C) 또는 게이트 밸브 플레이트(57)에서의 해당 게이트 밸브 시트(76C)와의 대향면, 즉 하류측의 면에 마련된다.
또한 게이트 밸브(56)는, 게이트 밸브 시트(76C)와, 게이트 밸브 플레이트(57)에서의 게이트 밸브 시트(76C)와의 대향면은, 게이트 밸브 플레이트(57)의 이동 방향에 대하여 각각 평행하게 형성되는 것에 한정되지 않는다. 도 5에 도시하는 예와 같이, 게이트 밸브 시트(76C)와, 게이트 밸브 플레이트(57)에서의 게이트 밸브 시트(76C)의 대향면이, 게이트 밸브 플레이트(57)의 이동 방향에 대하여 경사지면서 또한 서로 평행하게 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 게이트 밸브(55)를 폐쇄 상태로 하였을 때 쐐기 효과가 발생하여, 게이트 밸브 플레이트(57)와 게이트 밸브 시트(76C)의 기밀성이 향상된다. 또한 게이트 밸브 플레이트(57)의 하류측(밸브 개구(76B)측)도 마찬가지로 구성해도 된다. 또한, 게이트 밸브 시트(76)가, 게이트 밸브 플레이트(57)의 이동 방향에 있어서, 게이트 밸브 플레이트(57)와 대면하도록 독특한 형상으로 형성된 싱글 액션식 게이트 밸브가 사용되어도 된다. 일반적으로 게이트 밸브는, 시일 링(82)의 찌부러짐양을 직접적으로 제어할 수 없는 구조이기 때문에, 동일 구경의 다른 종류의 밸브와 비교하여, 미소 개방도(유량)의 제어 정밀도가 낮다. 또한 큰 압력이 걸린 밸브체를 슬라이드시키기 위해서 큰 구동력을 필요로 하여, 구동 속도가 느리고, 응답성이 나쁘다.
버터플라이 밸브(58)는, 게이트 밸브 플레이트(57)에 마련되고, 게이트 밸브 플레이트(57)에 의해 개폐되는 밸브 개구(76A)보다도 소구경이며 또한 완전 폐쇄 가능하게 구성된 APC 밸브이다. 이 버터플라이 밸브(58)는, 버터플라이 밸브실(86)과, 버터플라이 밸브 플레이트(59)와, 샤프트(88)와, 버터플라이 밸브 액추에이터(90)를 갖고 있다.
버터플라이 밸브실(86)은, 게이트 밸브 플레이트(57)의 양면의 사이를 관통하여 2개의 밸브 개구(76A, 76B)를 연통시키도록 형성되고, 버터플라이 밸브 시트(86A)를 갖고 있다. 일례로서, 버터플라이 밸브실(86)은, 게이트 밸브 플레이트(57)에 형성된 원통상의 관통 구멍이다.
버터플라이 밸브 시트(86A)는, 버터플라이 밸브실(86)의 내주면에 마련되어 있다. 버터플라이 밸브 시트(86A)에서의 개구는, 예를 들어 100A의 호칭 직경의 배관(도시하지 않음)의 유로 단면적과 동등하거나 그 이하의 면적을 갖고 있다. 100A의 배관의 구경은 약 100mm(100φ)이다.
버터플라이 밸브 플레이트(59)는, 버터플라이 밸브 시트(86A)에 대응하는 형상을 갖고, 게이트 밸브 플레이트(57)의 이동 방향을 축으로 하여 그 주위로 회전 가능하게 축지지되어 버터플라이 밸브실(86) 내에 마련된다. 구체적으로는, 버터플라이 밸브 플레이트(59)는, 예를 들어 원판상으로 형성되고, 그 원의 중심을 통과하는 축을 갖는 샤프트(88)가 접속되어 있다. 샤프트(88)는, 게이트 밸브 플레이트(57)를 관통하여 게이트 밸브 플레이트(57)의 이동 방향으로 연장되어, 샤프트(88)의 축 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 이 샤프트(88)의 회전에 수반하여 버터플라이 밸브 플레이트(59)도 회전하고, 이에 의해 버터플라이 밸브(58)가 개폐하도록 되어 있다. 본 실시 형태의 샤프트(88)는, 로드(78)와 마찬가지로, 덮개 부재(77)를 관통하여 연장된다.
밸브 하우징(76)의 유로 방향에 있어서, 2개의 밸브 개구(76A, 76B)는, 예를 들어 버터플라이 밸브 플레이트(59)의 크기보다 넓은 간격으로 서로 이격되어 있다. 이 버터플라이 밸브 플레이트(59)의 크기란, 버터플라이 밸브 시일 링(92)을 포함하는 크기이며, 예를 들어 직경이다. 이에 의해, 버터플라이 밸브 플레이트(59)가 완전 개방을 유지한 채, 게이트 밸브(56)를 개방하는 것이 가능하게 되어 있다.
버터플라이 밸브 액추에이터(90)는, 샤프트(88)를 해당 샤프트(88)의 축 주위로 회동 구동하는 구동원이며, 버터플라이 밸브(58)의 임의의 개방도를 실현하기 위해서, 예를 들어 펄스 모터 또는 서보 모터가 사용된다. 본 예의 버터플라이 밸브 액추에이터(90)는, 밸브 하우징(76)의 외부에서, 덮개 부재(77)에 고정해서 마련된다.
또한, 버터플라이 밸브(58)는, 버터플라이 밸브 시일 링(92)을 갖고 있다. 이 버터플라이 밸브 시일 링(92)은, 버터플라이 밸브 플레이트(59)의 외주에 배치되고, 버터플라이 밸브 시트(86A)에 맞닿는 탄력성을 갖는 부재이며, 예를 들어 O링이다. 이 버터플라이 밸브 시일 링(92)에 의해 버터플라이 밸브 시트(86A)를 시일 가능하게 되어 있다.
이와 같이 하여, 버터플라이 밸브(58)는, 게이트 밸브 플레이트(57)의 양측의 사이에 1기압 이상의 압력차가 있는 상태에서, 충분히 낮은 누설량으로 그들 사이를 차단할 수 있다. 또한 압력차에 관계없이 자유롭게 구동할 수 있으며, 그 동작은 게이트 밸브보다도 고속이다. 즉, 일반적으로 버터플라이 밸브는 구경이 클수록 시일성이 악화되는(누설량이 증가하는) 경향이 있는데, 게이트 밸브(56)보다도 충분히 작은 구경의 버터플라이 밸브(58)를 선택함으로써, 그 누설량을 게이트 밸브(56)와 동일 정도이거나 그 이하로 할 수 있다. 또한 버터플라이 밸브 플레이트(59)의 위치가 버터플라이 밸브실(86) 내에서 고정되어 시일 링(92)의 찌부러짐양이 비교적 안정되어 있으므로, 미소 개방도에서의 제어 정밀도가 높다. 단, 버터플라이 밸브(58)만을 개방해서 얻어지는 제어 밸브(55)의 개방도는, 기껏해야 25% 정도이다.
제어 밸브(55)는, 개방도를 비교적 크게 할(컨덕턴스 또는 피제어 유체의 유량이 클) 때 게이트 밸브(56)가 개방 상태로 되고, 개방도를 비교적 작게 할(컨덕턴스 또는 피제어 유체의 유량이 작을) 때 혹은 소정 조건에서의 압력 조정 시에 게이트 밸브(58)가 폐쇄 상태로 되어, 버터플라이 밸브(58)에 의해 유량 조정 혹은 압력 조절이 행해진다. 게이트 밸브(56)를 완전 개방으로 할 때는, 주 제어부(70)는, 버터플라이 밸브 플레이트(59)를 소정 미만의 개방도로 제어한다.
제어 밸브(55)는, 직동 피드 스루(94)와, 직동 회전 피드 스루(96)를 더 구비하고 있다. 직동 피드 스루(94)는, 밸브 하우징(76)의 내외를 격절한 상태에서, 로드(78)를, 밸브 하우징(76)의 외부에 마련된 게이트 밸브 액추에이터(80)에 접속하는 것을 가능하게 한다. 직동 회전 피드 스루(96)는, 밸브 하우징(76)의 내외를 격절한 상태에서, 샤프트(88)를, 밸브 하우징(76)의 외부에 마련된 버터플라이 밸브 액추에이터(90)에 접속하는 것을 가능하게 한다. 직동 피드 스루(94)나 직동 회전 피드 스루(96)에는, 예를 들어 주지의 벨로우즈, O링 시일, 자성 유체 시일이 사용될 수 있다. 직동 피드 스루(94)와 직동 회전 피드 스루(96)는, 그 한쪽이 다른 쪽에 탑재되는 피기백의 양태로 마련될 수 있다.
〔압력 센서군〕
압력 센서군(62)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 게이트 밸브(56)의 설치 위치로부터 처리실(20)측에 배관(62A)에 의해 연통되어 마련되어 있다. 압력 센서군(62)은, 주 제어부(70)와 전기적으로 접속되어, 처리실(20)의 압력 정보를 송신하는 기능을 갖는다. 또한, 압력 센서군(62)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 후술하는 대기압 센서(64)와, 제1 진공 센서(66)와, 제2 진공 센서(68)로 구성되어 있다. 대기압 센서(64), 제1 진공 센서(66), 제2 진공 센서(68)는, 처리실(20)에 가까운 측으로부터 먼 측으로 순서대로 마련되고, 각각 배관(62A)에 의해 배관(52A)에 접속되어 있다. 여기서, 대기압 센서(64), 제1 진공 센서(66), 제2 진공 센서(68)는, 각각 압력 센서의 일례이다.
(대기압 센서)
대기압 센서(64)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 압력 센서군(62)에 있어서 처리실(20)에 가장 가까운 위치에 마련되고, 대기압에 가까운 영역의 압력을 검지하는 기능을 갖는다.
(제1 진공 센서)
제1 진공 센서(66)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 대기압 센서(64)와, 후술하는 제2 진공 센서(68) 사이에 끼인 위치에 마련되고, 대기압에 가까운 영역의 압력으로부터 고진공 영역(10-1 내지 10-5Pa)의 압력까지를 검지하는 광역 압력 센서로서의 기능을 갖는다. 또한, 제1 진공 센서(66)와 배관(52A)을 접속하는 배관(62A)에는, 대기압 센서(64)와 연통하면서, 배관(52A) 내가 고진공 영역의 압력을 향해서 감압되면 개방으로 되는 밸브(66A)가 마련되어 있다.
(제2 진공 센서)
제2 진공 센서(68)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 압력 센서군(62)에 있어서 처리실(20)로부터 가장 먼 위치에 마련되고, 고진공 영역의 압력을 검지하는 압력 센서로서의 기능을 갖는다.
이들 대기압 센서(64), 제1 진공 센서(66), 제2 진공 센서(68)는, 각각 주 제어부(70) 및 밸브 제어기(53)와 전기적으로 접속된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 밸브 제어기(53)는, 자동 제어부(71)가, 주 제어부(70)로부터 부여된 처리실(20)의 목표 압력(PT)과, 압력 센서군(62)에서 측정된 실제 압력(PR)의 입력을 받아, 개방도 지령 산출부(72)에 목표 개방도를 출력한다. 목표 개방도는, 본 실시 형태 예의 제어 밸브(55) 전체의 컨덕턴스에 상당하며, 목표 압력(PT)과 실제 압력(PR)의 편차가 0이 되도록, 피드백 제어 등의 방법에 의해 상시 갱신된다. 또한 압력 변화 레이트의 상한이 규정되어 있는 경우, 당해 레이트를 초과하는 속도로 변화되는 목표 압력이 입력되었다고 해도, 레이트 내에 수렴되도록 목표 압력이 내부적으로 수정된다. 개방도 지령 산출부(72)는, 입력된 목표 개방도에 따라서, 게이트 밸브(56)와 버터플라이 밸브(58)에 개방도를 할당하여, 개방도 지령으로서 게이트 밸브 액추에이터(80)와 버터플라이 밸브 액추에이터(90)에 각각 출력한다. 개방도 지령은 예를 들어, 각 밸브의 완전 개방을 100%로 하였을 때의 상대적인 개방도로서 부여될 수 있다.
<주요부의 작용>
여기서, 본 실시 형태의 주요부인 제어 밸브(55)의 작용, 배기계(50)의 작용, 및 반도체 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다.
〔제어 밸브의 작용〕
도 4의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 제어 밸브(55)에서는, 밸브 제어기(53)로부터의 지령에 의한 게이트 밸브 액추에이터(80)의 구동에 의해, 로드(78)를 축방향으로 이동 또는 신축시켜, 해당 로드(78)에 설치된 게이트 밸브 플레이트(57)를 로드(78)의 축방향으로 직진 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 게이트 밸브(56)를 개폐할 수 있다. 도 4의 (A)는 게이트 밸브(56)의 폐쇄 상태를 나타내고 있다. 폐쇄 상태에서는, 게이트 밸브 시일 링(82)이 게이트 밸브 시트(76C)에 접촉함으로써, 밸브 개구(76A)가 시일된다. 도 4의 (B)는 게이트 밸브(56)의 개방 상태, 구체적으로는 완전 개방 상태를 나타내고 있다. 게이트 밸브 플레이트(57)가 밸브 개구(76A)로부터 완전히 퇴피됨으로써, 게이트 밸브(56)가 완전 개방 상태로 된다.
도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 주 제어부(70)로부터의 지령에 의한 버터플라이 밸브 액추에이터(90)의 구동에 의해, 샤프트(88)를 회전시켜, 해당 샤프트(88)에 설치된 버터플라이 밸브 플레이트(59)를 샤프트(88)의 축 주위로 회전시킬 수 있다. 버터플라이 밸브 플레이트(59)에는 버터플라이 밸브 시일 링(92)이 설치되어 있어, 도 4의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 버터플라이 밸브(58)가 폐쇄 상태로 되었을 때, 버터플라이 밸브실(86)의 내주에 마련된 버터플라이 밸브 시트(86A)의 전체 둘레에 버터플라이 밸브 시일 링(92)이 접촉함으로써, 해당 버터플라이 밸브 시트(86A)가 시일된다.
버터플라이 밸브(58)에서의 버터플라이 밸브 플레이트(59)의 회전 각도는 버터플라이 밸브 액추에이터(90)에 의해 제어 가능하다. 피제어 유체의 흐름에 대하여 버터플라이 밸브 플레이트(59)가 수직으로 되는 상태가 완전 폐쇄의 위치로 되고, 거기서 90도 회전하여 버터플라이 밸브 플레이트(59)가 피제어 유체의 흐름에 평행이 되는 상태가 완전 개방의 위치로 된다(도 4의 (C)). 완전 개방 위치로부터 각도를 가변시킴으로써, 밸브 컨덕턴스를 가변시킬 수 있어, 도 1 내지 도 3에 도시하는 처리실(20) 내의 압력 조정이 가능하다. 따라서 본 예의 제어 밸브(55)에 의하면, 버터플라이 밸브(58)만이 작동하는 영역에서, 일반적인 소구경 버터플라이 밸브와 마찬가지로 우수한 개폐 동작의 응답성이나 미소 개방도 제어 정밀도가 얻어진다. 또한 일반적인 대구경 게이트 밸브와 비교하여 손색없는 시일성이 얻어진다.
버터플라이 밸브 플레이트(59)에 설치된 샤프트(88)는, 게이트 밸브(56)의 로드(78)와 동시에 이동 또는 신축 가능하다. 따라서, 게이트 밸브(56)를 개방할 때는, 버터플라이 밸브 플레이트(59)도 게이트 밸브 플레이트(57)와 동시에 밸브 하우징(76)의 퇴피 위치로 이동하여, 200A의 배관(52A)에 대응하는 일반적인 게이트 밸브와 동등한 컨덕턴스가 얻어진다.
또한, 200A의 배관(52A)에 대응하는 게이트 밸브(56)와, 100A에 상당하는 버터플라이 밸브(58)를 일체 구조로 함으로써, 대유량 배기와 고정밀도의 압력 조정을 동시에 실현할 수 있다. 또한, 100A에 상당하는 분기 계통(도시하지 않음)이 불필요해져, 200A의 배관(52A)만으로 배기 계통을 구성할 수 있다. 따라서, 장치 부품 레이아웃의 공간 절약화를 실현할 수 있다. 또한, 분기 배관이 없음으로써, 배관 용적이 감소하여, 피제어 유체로서의 가스의 치환 효율을 향상시킬 수 있음과 함께, 부품 비용을 저감할 수 있다. 나아가, 배관 가열이 필요한 프로세스에 있어서, 배관 가열 범위를 축소할 수 있어, 가열 불균일에 의한 파티클 리스크를 저감할 수 있다.
〔배기계의 작용〕
도 3에서, 본 실시 형태의 배기계(50)는, 밸브 제어기(53)가, 목표 압력(PT)과 압력 센서군(62)으로부터의 실제 압력(PR)의 정보에 기초하여, 제어 밸브(55)의 개방도의 조정을 게이트 밸브(56)와 버터플라이 밸브(58)에 적절하게 할당함으로써, 처리실(20)의 압력 제어나 퍼지를 행한다.
도 6은, 개방도 지령 산출부(72)(도 3)에 의한 개방도의 할당의 예를 나타내는 그래프이다. 이 예는, 횡축이 설정 컨덕턴스(또는 설정 유량), 종축이 각 밸브의 개방도이다. 구체적으로는, 도 6의 상측 도면의 종축이 게이트 밸브(56)의 개방도이고, 도 6의 하측 도면의 종축이 버터플라이 밸브(58)의 개방도이다. 횡축이 0 내지 CT의 미소 유량 영역에서는, 게이트 밸브(56)는 완전 폐쇄되고, 버터플라이 밸브(58)만이 작동한다. 여기서, CT는 천이 컨덕턴스이며, 완전 개방의 버터플라이 밸브(58)의 컨덕턴스에 상당한다. 설정 컨덕턴스가 이 CT를 초과하면, 버터플라이 밸브(58)가 완전 개방을 유지한 채, 게이트 밸브(56)가 작동한다. 각 밸브의 작동은, 설정 컨덕턴스에 대하여 거의 선형의 개방도로서 표현할 수 있다. 설정 컨덕턴스가 0 내지 CT의 사이가 미소 유량의 제어에 적합한 영역이며, 이 동안 게이트 밸브(56)는 게이트 밸브 플레이트(57)가 게이트 밸브 시트(76C)에 압박되어, 시일 상태로 된다(도 3의 (A)). 이 예는, 버터플라이 밸브(58)가 완전 개방인 상태에서 게이트 밸브(56)를 완전 개방으로 할 수 있는 구성의 경우에 적용할 수 있다. 또한 게이트 밸브(56)의 시일은, 설정 컨덕턴스가 0 내지 CT의 사이의 임의의 개방도에서 행해도 된다. 또한 설정 유량이 CT를 하회하여 감소할 때에는, 게이트 밸브(56)의 시일은 CT를 하회하는 것과 동시에 행하는 것이 아니라, 소정 시간 경과 후에 늦게 실행할 수 있다. 이에 의해 빈번한 시일 동작을 억제할 수 있다.
도 7은, 개방도 지령 산출부(72)에 의한 개방도의 할당의 다른 예를 나타내는 그래프이다. 이 예는, 버터플라이 밸브(58)가 완전 개방인 상태에서 게이트 밸브(56)를 완전 개방으로 할 수 없는 구성의 경우에도 적용할 수 있다. 백색 화살표로 나타내지는, 횡축에서의 천이 컨덕턴스(CT)의 좌측의 영역은, CT의 우측보다도 횡축의 축척이 확대되어 있다. C3은, 버터플라이 밸브(58)를 폐쇄하지 않고 게이트 밸브(56)를 개방할 수 있는 최대 개방도에 대응하고, C3 이상의 개방도에 있어서, 버터플라이 밸브(58)의 개방도는 그 완전 개방 개방도보다도 작은 Op로 유지된다. 여기서 Op는, 게이트 밸브(56)를 기계적인 간섭 없이 자유롭게 개폐할 수 있는 버터플라이 밸브(58)의 최대 개방도이다. CT와 C3의 사이에서는, 개방도 지령 산출부(72)(도 3)는, 히스테리시스를 갖는 개방도 제어를 행한다. 구체적으로는, 설정 개방도가 CT를 초과해서 증가할 때는, C2에 도달할 때까지 버터플라이 밸브(58)의 개방도를 100%로 유지한 채, 게이트 밸브(56)의 개방도를 증가시킨다. 설정 컨덕턴스가 C2를 초과해서 더 증가할 때는, 버터플라이 밸브(58)의 개방도는 C3에 가까워질수록 Op에 가까워지도록 제어한다. 설정 컨덕턴스가 C3를 초과해서 증가할 때는, 버터플라이 밸브(58)의 개방도는 Op로 유지되고, 게이트 밸브(56)의 개방도를 증가시킨다. 설정 컨덕턴스가 C3를 하회해서 감소할 때는, 버터플라이 밸브(58)의 개방도는 CT에 가까워질수록 100%에 가까워지도록 제어되고, 그와 동시에 게이트 밸브(56)의 개방도는 설정 컨덕턴스에 대하여 거의 선형으로, 0을 향해서 감소한다. 이러한 제어에 의하면, CT와 C3의 사이에서, 버터플라이 밸브(58)의 과도한 작동을 억제하여, 버터플라이 밸브 시일 링(92)(도 4)의 수명을 연장시킬 수 있고, 제어 밸브(55)를 C3를 초과하는 대유량 영역으로부터 설정 유량을 급속하게 완전 폐쇄로 할 때, 버터플라이 밸브(58)의 완전 개방 동작이 빨라져서, 완전 폐쇄를 고속으로 행할 수 있다. 또한, 설정 유량이 CT로부터 C3 이상으로 증가할 때는, 버터플라이 밸브(58)의 개방도가 Op로 내려갈 때까지, 게이트 밸브(56)의 실제의 개방도가 상술한 최대 개방도를 초과하지 않도록 하기 위한, 게이트 밸브(56)에 대한 인터로크가 마련되는 것이 바람직하다.
도 8은, 도 7의 예를 더욱 고속 개폐에 적합하도록 변경한 예를 나타내는 그래프이다. 이 예에서는 버터플라이 밸브(58)의 개방도는, 모든 설정 컨덕턴스에 걸쳐서 Op를 초과하지 않는다. 버터플라이 밸브(58)의 개방도가 Op일 때의 컨덕턴스를 Ct1로 하면, 설정 컨덕턴스가 증가해서 Ct1에 도달하면, 게이트 밸브(56)의 시일이 해제되고, 그 이후에는, 설정 유량에 대하여 거의 선형의 개방도로 게이트 밸브(56)가 개방된다. 이 예에서는 미소 유량 제어 영역이 축소되어 정밀도가 악화되기는 하지만, 게이트 밸브(56)와 버터플라이 밸브(58)의 실제의 작동을 기다릴 필요가 없으므로, 그것들을 완전히 병행해서 행할 수 있다. 특히, 완전 폐쇄로부터 Ct 부근에 걸쳐서 개폐 동작이 더욱 고속화된다. 도 7의 예를 미소 유량 제어 우선 모드, 도 8의 예를 응답 속도 우선 모드라고 칭하면, 밸브 제어기(53)는, 상황에 따라서 혹은 주 제어부(70)의 지시에 따라서 양 모드 중 한쪽을 선택해서 적용할 수 있다. 예를 들어, 제어 밸브(55)에서의 차압이 커지는 고압력(즉 저진공) 영역에서는, 미소 유량 제어 우선 모드를 선택하고, 저압력(즉 고진공) 영역에서는, 응답 속도 우선 모드를 선택한다. 혹은 반응로(10)에서의 처리실(20)의 압력에 따라서, 양 모드 사이를 연속적으로 천이하도록 해도 된다. 그 경우의 버터플라이 밸브(58)의 제어 예를 도 8에 파선으로 나타낸다. 게이트 밸브(56)가 개방되기 시작하는 설정 컨덕턴스(소정값)는, 적어도 Ct1 내지 Ct의 사이에서 임의로 설정할 수 있다.
<기판 처리 공정>
다음으로, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(100)를 사용해서 실시하는, 소정의 처리 공정을 갖는 기판 처리 방법, 즉 반도체 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다. 여기서, 소정의 처리 공정은, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정인 기판 처리 공정을 실시하는 경우를 예로 든다.
이 반도체 장치의 제조 방법은, 가동식의 게이트 밸브 플레이트(57)를 갖는 게이트 밸브(56)와, 게이트 밸브 플레이트(57)에 마련되고, 게이트 밸브 플레이트(57)에 의해 개폐되는 밸브 개구(76A, 76B)보다도 소구경이며 또한 완전 폐쇄 가능한 버터플라이 밸브(58)를 구비하고, 게이트 밸브(56)의 게이트 밸브 플레이트(57)와 버터플라이 밸브(58)를, 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성된 제어 밸브(55)를 준비하는 공정과, 기판 처리 장치(100)의 반응실로서의 처리실(20)에 반도체 장치의 기판(30)을 반입하는 공정과, 처리실(20)로부터 배출되는 피제어 유체의 유량이 클 때 게이트 밸브(56)를 개방 상태로 하는 공정과, 피제어 유체의 유량이 작을 때 혹은 압력 조정 시에 게이트 밸브(56)가 폐쇄 상태로 되어, 버터플라이 밸브(58)에 의해 유량 조정 혹은 압력 조절을 행하는 공정을 갖는다.
기판 처리 공정의 실시에 있어서, 먼저 기판 처리 장치(100)에 제어 밸브(55)를 준비한다. 다음으로, 프로세스 레시피가, 도시하지 않은 메모리 등에 전개되고, 필요에 따라서 주 제어부(70)에서의 자동 제어부(71)로부터 개방도 지령 산출부(72)로 제어 지시가 부여됨과 함께, 도시하지 않은 프로세스계 컨트롤러나 반송계 컨트롤러로 동작 지시가 부여된다. 이와 같이 하여 실시되는 기판 처리 공정은, 반입 공정과, 성막 공정과, 반출 공정을 적어도 갖는다.
(이동 탑재 공정)
주 제어부(70)는, 도시하지 않은 기판 이동 탑재 기구에 보트(26)에의 기판(30)의 이동 탑재 처리를 개시한다. 이 이동 탑재 처리는, 예정된 모든 기판(30)의 보트(26)에의 장전(웨이퍼 차지)이 완료될 때까지 행해진다.
(반입 공정)
소정 매수의 기판(30)이 보트(26)에 장전되면, 보트(26)는, 도시하지 않은 보트 엘리베이터에 의해 상승되어, 반응로(10) 내에 형성되는 처리실(20)에 장입(보트 로드)된다. 보트(26)가 완전히 장입되면, 노구 덮개(28)는, 반응로(10)의 노구 플랜지(14)의 하단을 기밀하게 폐색한다.
(성막 공정)
다음으로, 처리실(20)은, 상술한 바와 같이 주 제어부(70)로부터의 지시에 따르면서, 소정의 성막 압력(처리 압력)으로 되도록, 제어 밸브(55) 및 진공 펌프(60) 등의 진공 배기 장치에 의해 진공 배기된다. 또한 처리실(20)은, 도시하지 않은 온도 제어부로부터의 지시에 따르면서, 소정의 온도로 되도록 히터(18)에 의해 가열된다. 계속해서, 도시하지 않은 회전 기구에 의한 보트(26) 및 기판(30)의 회전을 개시한다. 그리고, 소정의 압력, 소정의 온도로 유지된 상태에서, 보트(26)에 보유 지지된 복수매의 기판(30)에 소정의 가스(처리 가스)를 공급하여, 기판(30)에 소정의 처리(예를 들어 성막 처리)가 이루어진다. 또한, 다음 반출 공정 전에, 처리 온도(소정의 온도)로부터 온도를 강하시키는 경우가 있다.
(반출 공정)
보트(26)에 적재된 기판(30)에 대한 성막 공정이 완료되면, 회전 기구에 의한 보트(26) 및 기판(30)의 회전을 정지시키고, 처리실(20)를 질소 분위기로 치환하여(질소 치환 공정), 대기압 복귀시킨다. 그리고, 노구 덮개(28)를 하강시켜서 노구 플랜지(14)의 하단을 개구시킴과 함께, 처리 완료된 기판(30)을 보유 지지한 보트(26)를 반응로(10)의 외부로 반출(보트 언로드)한다.
(회수 공정)
그리고, 처리 완료된 기판(30)을 보유 지지한 보트(26)는, 클린 유닛으로부터 분출되는 클린 에어에 의해 매우 효과적으로 냉각된다. 그리고, 예를 들어 150℃ 이하로 냉각되면, 보트(26)로부터 처리 완료된 기판(30)을 탈장(웨이퍼 디스차지)하여 도시하지 않은 포드에 이동 탑재한 후에, 새로운 미처리 기판(30)의 보트(26)로의 이동 탑재가 행해진다.
[다른 실시 형태]
이상, 본 개시의 실시 형태의 일례에 대해서 설명하였지만, 본 개시의 실시 형태는 상기에 한정되는 것이 아니며, 상기 이외에도, 그 주지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시 가능한 것은 물론이다.
Claims (15)
- 가동식의 게이트 밸브 플레이트를 갖는 게이트 밸브와,
상기 게이트 밸브 플레이트에 마련되고, 상기 게이트 밸브 플레이트에 의해 개폐되는 밸브 개구보다도 소구경이며 또한 완전 폐쇄 가능한 버터플라이 밸브를 구비하고,
상기 게이트 밸브의 상기 게이트 밸브 플레이트와 상기 버터플라이 밸브를, 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성된 제어 밸브. - 제1항에 있어서, 상기 제어 밸브는, 설정 컨덕턴스 또는 유량이 소정값보다 클 때 상기 게이트 밸브가 개방 상태로 되고,
상기 설정 컨덕턴스 또는 유량이 상기 소정값보다 작을 때 상기 게이트 밸브가 폐쇄 상태로 되어, 상기 버터플라이 밸브에 의해 컨덕턴스 또는 유량이 조정되는 제어 밸브. - 제1항에 있어서, 상기 게이트 밸브는,
유로 방향으로 대향 배치되는 2개의 상기 밸브 개구와, 게이트 밸브 시트를 구비하고, 상기 2개의 밸브 개구의 사이에 피제어 유체의 유로를 직선적으로 형성하는 밸브 하우징과,
상기 유로의 외부로 퇴피됨과 함께 상기 밸브 개구를 개방하는 개방 위치와, 상기 유로 내로 돌출됨과 함께 상기 게이트 밸브 시트에 접촉하여 상기 밸브 개구를 시일하는 폐색 위치의 사이를 이동하는 상기 게이트 밸브 플레이트를 갖는 제어 밸브. - 제3항에 있어서, 상기 게이트 밸브는,
상기 게이트 밸브 플레이트에 배치되며, 상기 게이트 밸브 플레이트와 함께 상기 게이트 밸브 플레이트의 이동 방향으로 이동 또는 신축 가능한 구동 부재와,
상기 구동 부재를 상기 게이트 밸브 플레이트의 이동 방향으로 구동하는 게이트 밸브 액추에이터와,
상기 게이트 밸브 시트 또는 상기 게이트 밸브 플레이트에서의 상기 게이트 밸브 시트와의 대향면에 배치되고 탄력성을 갖는 게이트 밸브 시일 링을 갖는 제어 밸브. - 제4항에 있어서, 상기 버터플라이 밸브는,
상기 게이트 밸브 플레이트에 상기 2개의 밸브 개구를 연통시키도록 관통하여 마련되고, 버터플라이 밸브 시트를 갖는 버터플라이 밸브실과,
상기 버터플라이 밸브 시트에 대응하는 형상을 갖고, 상기 게이트 밸브 플레이트의 이동 방향을 축으로 하여 그 주위로 회전 가능하게 축지지되는 버터플라이 밸브 플레이트와,
상기 버터플라이 밸브 플레이트에 접속되며, 상기 게이트 밸브 플레이트의 이동 방향으로 연장되어, 상기 축의 주위로 회전 가능한 샤프트와,
상기 샤프트를 상기 축의 주위로 회동 구동하는 버터플라이 밸브 액추에이터를 갖는 제어 밸브. - 제4항에 있어서, 상기 게이트 밸브 시트는, 상기 게이트 밸브 플레이트의 상류측에 마련되고,
상기 게이트 밸브 시일 링은, 해당 게이트 밸브 시트 또는 상기 게이트 밸브 플레이트에서의 해당 게이트 밸브 시트와의 대향면에 마련되는 제어 밸브. - 제5항에 있어서, 상기 버터플라이 밸브는, 상기 버터플라이 밸브 플레이트의 외주에 배치되고, 상기 버터플라이 밸브 시트에 맞닿는 탄력성의 버터플라이 밸브 시일 링을 갖고, 상기 버터플라이 밸브 시일 링에 의해 상기 버터플라이 밸브 시트를 시일 가능하게 되어 있는 제어 밸브.
- 제3항에 있어서, 상기 밸브 개구는 원형이고, 상기 밸브 하우징은, 상기 밸브 개구 이상의 단면적을 갖는 상기 유로를 형성하는 제어 밸브.
- 제5항에 있어서, 상기 밸브 하우징의 유로 방향에 있어서, 상기 2개의 밸브 개구는, 상기 버터플라이 밸브 플레이트의 크기보다 넓은 간격으로 서로 이격되어 있는 제어 밸브.
- 제7항에 있어서, 상기 게이트 밸브를 완전 개방으로 할 때는, 상기 버터플라이 밸브 플레이트를 소정 미만의 개방도로 하도록 제어하는 밸브 제어기를 더 구비한 제어 밸브.
- 제4항에 있어서, 상기 게이트 밸브 시트와 상기 게이트 밸브 플레이트에서의 상기 게이트 밸브 시트와의 상기 대향면은, 상기 게이트 밸브 플레이트의 이동 방향에 대하여 경사지며 또한 서로 평행하게 배치되는 제어 밸브.
- 제5항에 있어서, 상기 밸브 하우징의 내외를 격절한 상태에서, 상기 구동 부재를, 상기 밸브 하우징의 외부에 마련된 상기 게이트 밸브 액추에이터에 접속하는 직동 피드 스루와,
상기 밸브 하우징의 내외를 격절한 상태에서, 상기 샤프트를, 상기 밸브 하우징의 외부에 마련된 상기 버터플라이 밸브 액추에이터에 접속하는 직동 회전 피드 스루를 더 구비한 제어 밸브. - 제5항에 있어서, 상기 밸브 개구는, 200A의 호칭 직경의 배관의 단면적 이상의 면적을 갖고,
상기 버터플라이 밸브 시트에서의 개구는, 100A의 호칭 직경의 배관의 단면적 이하의 면적을 갖고,
기판 처리 장치의 반응실로부터의 진공 배기 유로에서 사용되는 제어 밸브. - 기판을 처리하는 처리실과,
상기 처리실 내의 압력을 검출하는 센서와,
상기 처리실과, 배기 펌프의 사이에 마련되며, 상기 압력에 따라서 제어되는 제어 밸브를 구비하고,
제어 밸브는,
가동식의 게이트 밸브 플레이트를 갖는 게이트 밸브와,
상기 게이트 밸브 플레이트에 마련되고, 상기 게이트 밸브 플레이트에 의해 개폐되는 밸브 개구보다도 소구경이며 또한 완전 폐쇄 가능한 버터플라이 밸브를 구비하고,
상기 게이트 밸브의 상기 게이트 밸브 플레이트와 상기 버터플라이 밸브를, 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성된 기판 처리 장치. - 기판 처리 장치의 반응실에 기판을 반입하는 공정과,
서로 독립적으로 구동 가능하게 구성된 가동식의 게이트 밸브 플레이트를 갖는 게이트 밸브와, 상기 게이트 밸브 플레이트에 마련되고, 상기 게이트 밸브 플레이트에 의해 개폐되는 밸브 개구보다도 소구경이며 또한 완전 폐쇄 가능한 버터플라이 밸브를 갖는 제어 밸브를 제어하여, 반응실이 소정의 압력으로 되도록 배기하는 공정과,
상기 반응실 내의 상기 기판을 처리하는 공정
을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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