JP2021124133A - 非密閉式バタフライバルブおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
真空チャンバが急激に排気されることを防ぐことができる非密閉式バタフライバルブを提供すること、およびバタフライ弁体の組付け位置の精度を高めることが容易な非密閉式バタフライバルブの製造方法を提供すること。
【解決手段】
バタフライ弁体９は、弁閉時に流路３０の下流側に面する下流側端面９ｄと、間隙が最も小さくなる最大外径部９ｂと、を備え、外周全周に、最大外径部９ｂから下流側端面９ｄに向かって、バタフライ弁体９を縮径させる第１面取り９ｆを備えること、第１面取り９ｆのバタフライ弁体９の厚さ方向に対する角度θは、５度以下であって、第１面取り９ｆと下流側端面９ｄとが交わる稜線ＲＬ１が、軸心を中心とした、最大外径部９ｂを通る仮想円ＶＣの範囲内に入ること、を特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、真空チャンバと真空ポンプとを接続する配管上に配設され、真空チャンバの真空圧力制御を行う非密閉式バタフライバルブであって、流路と、流路に対して直交する方向に配置されたロッドと、ロッドに結合され、ロッドの軸心を中心とした回動に伴って回動されることで流路の開閉を行う円盤状のバタフライ弁体と、を備え、弁閉時に、流路の内周面とバタフライ弁体の外周面との間に、所定の間隙を備える非密閉式バタフライバルブおよびその製造方法に関するものである。

従来、半導体製造工程では、真空チャンバと真空ポンプとの間に、真空圧力制御装置としてコンダクタンスが大きいバタフライバルブを配置し、真空チャンバの真空圧力を制御することが多い。例えば、モータによってロッドを回転させることでロッドに結合されたバタフライ弁体が環状の弁座に接離する、特許文献１に開示されるようなバタフライバルブが用いられる。

また、ウエハへ被膜形成技術として近年普及している原子層堆積法（ＡＬＤ法）では、真空チャンバの圧力が制御できていれば良く、バタフライバルブの弁閉時に完全に流路をシールする必要がないため、弁閉時でも流路の内周面とバタフライ弁体の外周面との間に所定の間隙を備える非密閉式バタフライバルブが用いられることがある。

非密閉式バタフライバルブとしては、例えば図１１および図１２に示すような非密閉式バタフライバルブ１０１のようなものがある。バタフライ弁体１０９は円盤状であり、弁閉時には、バタフライ弁体１０９の円弧部１０９ｂの頂点である最大外径部１０９ａが、流路１３０の内周面と数十μｍの間隙をもって対向するようになっている。そして、当該間隙が流路１３０の絞り１５０として機能する。なお、絞り１５０は、流路１３０の内周面と最大外径部１０９ａの稜線が支配的に絞りとしての機能を果たしており、最大外径部１０９ａ以外の円弧部１０９ｂは、最大外径部１０９ａに比べて、絞りとして効果的に機能しない。

特開２０１９−１９８５１号公報

しかしながら、上記従来技術には次のような問題があった。
非密閉式バタフライバルブ１０１の絞り１５０は、流路１３０の内周面と最大外径部１０９ａによる稜線が支配的に絞りとしての機能を果たしており、流路１３０に平行な方向の長さが無いため、流路１３０に平行な方向の長さによる絞りの効果が望めず、弁閉時でも絞り１５０の効果が小さかった。また、ロッド１１０が回転し始める回転角度の小さい状態でも最大外径部１０９ａと流路１３０との間激による絞りの機能が急激に失われるおそれがあった。このように絞り１５０の効果が小さいと、真空チャンバの排気が急激に行われてしまうおそれがあり、真空チャンバの排気が急激に行われると、真空チャンバの圧力値が急激に低下し、真空チャンバの壁面に付着しているパーティクルの巻き上げや、真空チャンバ内に固定されたウエハの位置ずれを引き起こすおそれがあった。パーティクルの巻き上げやウエハの位置ずれは、半導体の不良率の増大を招く点で問題である。

また、最大外径部１０９ａと流路１３０との間隙は、先述の通り数十μｍと非常に小さいため、バタフライ弁体１０９の組付け位置の精度が低いと、ロッド１１０が回転してバタフライ弁体１０９の開閉が行われるときに、バタフライ弁体１０９の最大外径部１０９ａが流路１３０の内周面に干渉するおそれがあった。この干渉を防ぐため、バタフライ弁体１０９の組付け位置について、非常に高い精度が要求されるため、組付け位置の精度の管理が困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、真空チャンバが急激に排気されることを防ぐことができる非密閉式バタフライバルブを提供すること、およびバタフライ弁体の組付け位置の精度を高めることが容易な非密閉式バタフライバルブの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の非密閉式バタフライバルブおよびその製造方法は、次のような構成を有している。
（１）真空チャンバと真空ポンプとを接続する配管上に配設され、真空チャンバの真空圧力制御を行う非密閉式バタフライバルブであって、流路と、流路に対して直交する方向に配置されたロッドと、ロッドに結合され、ロッドの軸心を中心とした回動に伴って回動されることで流路の開閉を行う円盤状のバタフライ弁体とを備え、弁閉時に、流路の内周面とバタフライ弁体の外周面との間に、所定の間隙を備える非密閉式バタフライバルブにおいて、バタフライ弁体は、弁閉時に流路の下流側に面する下流側端面と、間隙が最も小さくなる最大外径部と、を備え、外周全周に、最大外径部から下流側端面に向かって、バタフライ弁体を縮径させる面取りを備えること、面取りのバタフライ弁体の厚さ方向に対する角度は、５度以下であって、面取りと下流側端面とが交わる稜線が、軸心を中心とした、最大外径部を通る仮想円の範囲内に入ること、を特徴とする。

（１）に記載の非密閉式バタフライバルブによれば、真空チャンバが急激に排気されることを防ぐことができる。

流路の内周面とバタフライ弁体の外周面との間の所定の間隙が最も小さくなる最大外径部と、最大外径部から下流側端面に向かってバタフライ弁体を縮径させる面取りを備えており、当該面取りのバタフライ弁体の厚さ方向に対する角度は５度以下であるとともに、面取りと下流側端面とが交わる稜線が、ロッドの軸心を中心とした、最大外径部を通る仮想円の範囲内に入るものとしている。これにより、ロッドが回転してバタフライ弁体の開閉が行われるときに、バタフライ弁体が流路の内周面に干渉することを防止しつつ、弁閉時の面取りと流路の内周面との間の間隙を可能な限り小さく保つことができる。よって、弁閉時に、流路の内周面と最大外径部と面取りとを、流路の絞りとして機能させることができる。そして、弁閉時の面取りと流路の内周面との間の間隙が可能な限り小さく保たれているため、弁閉時や、ロッドが回転し始める回転角度の小さい状態でも、絞りの機能を増大させることができ、真空チャンバの排気が急激に行われてしまうことを防止することができる。真空チャンバの排気が急激に行われることを防止できるため、真空チャンバの壁面に付着しているパーティクルの巻き上げや、真空チャンバ内に固定されたウエハの位置ずれを防止でき、半導体の不良率の増大を防ぐことができる。

（２）（１）に記載の非密閉式バタフライバルブにおいて、バタフライ弁体の、最大外径部から下流側端面までの厚みは、流路の内径の４％以上であること、を特徴とする。

（２）に記載の非密閉式バタフライバルブによれば、面取りのバタフライ弁体の厚さ方向の長さを確保するでき、弁閉時に流路の内周面と最大外径部と面取りとにより形成される絞りの、流路に平行な方向の長さを確保することができる。

（３）（１）または（２）に記載の非密閉式バタフライバルブを製造する非密閉式バタフライバルブの製造方法において、流路に対して直交する方向に配置されたロッドに流路の上流側からバタフライ弁体を組み付けた後、ロッドにバタフライ弁体を固定する前に、バタフライ弁体の軸心と、流路の軸心を一致させるための位置決め工程を備えること、位置決め工程は、流路に対し、流路の上流側から挿入する位置決め治具によって行われること、バタフライ弁体は、弁閉時に上流側に面する端面に向かってバタフライ弁体を縮径させる第２面取りを備えており、位置決め治具は、流路の内径と略同一の外径を有する円筒状の外形を備えるとともに、流路に挿入される側の端部に、第２面取りに当接する当接面を全周に備えており、流路に挿入された位置決め治具の当接面が、第２面取りに、少なくともバタフライ弁体の円周方向の３箇所で当接することで、バタフライ弁体の軸心と、流路の軸心が一致されること、を特徴とする。

（３）に記載の非密閉式バタフライバルブの製造方法によれば、バタフライ弁体をロッドに固定する前に、位置決め治具を用いてバタフライ弁体の位置決めを行う位置決め工程を備えているため、バタフライ弁体の組付け位置の精度を高めることが容易となる。

位置決め治具は流路の内径と略同一の外径を有するため、流路に挿入されることで、位置決め治具の軸心が流路の軸心と一致する。そして、位置決め治具の軸心が流路の軸心と一致している状態で、位置決め治具の当接面が第２面取りに、少なくともバタフライ弁体の円周方向の３箇所で当接すると、バタフライ弁体の軸心と、流路の軸心が一致されるのである。なお、当接面が第２面取りと当接する箇所は３箇所に限られず、４箇所以上であってもよいし、第２面取りの全面と当接するものであっても良い。

本発明の非密閉式バタフライバルブは、上記構成を有することにより、真空チャンバが急激に排気されることを防ぐことができる。また、本発明の非密閉式バタフライバルブの製造方法は、上記構成を有することにより、バタフライ弁体の組付け位置の精度を高めることが容易となる。

本発明の実施形態に係る非密閉式バタフライバルブを用いた真空圧力制御システムの概略図である。 本発明の実施形態に係る非密閉式バタフライバルブの、回転軸の軸線に平行かつ流路に平行な方向に切断した断面図である。 本発明の実施形態に係る非密閉式バタフライバルブの、回転軸の軸線に平行かつ流路に直交する方向に切断した断面図である。 本発明の実施形態に係る非密閉式バタフライバルブの、回転軸の軸心に直交かつ流路に平行な方向に切断した断面図であり、バタフライ弁体が弁閉位置にある状態を示す。 本発明の実施形態に係る非密閉式バタフライバルブの、回転軸の軸心に直交かつ流路に平行な方向に切断した断面図であり、バタフライ弁体が回転動作をし始めた回転角度の小さい状態にある状態を示す。 本発明の実施形態に係るバタフライバルブの、回転軸の軸心に直交かつ流路に平行な方向に切断した断面図であり、バタフライ弁体が弁開位置にある状態を示す。 図４のＸ１部分の部分拡大図である。 図５のＸ２部分の部分拡大図である。 従来技術における非密閉式バタフライバルブを用いた場合の真空チャンバの圧力値の変動と、本実施形態に係る非密閉式バタフライバルブを用いた場合の真空チャンバの圧力値の変動を表したグラフである。 バタフライ弁体をロッドに固定する工程の説明図である。 従来技術に係る非密閉式バタフライバルブの、回転軸の軸心に直交かつ流路に平行な方向に切断した断面図であり、バタフライ弁体が弁閉位置にある状態を示す。 図１１のＸ３部分の部分拡大図である。

本発明の非密閉式バタフライバルブ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。

本実施形態に係る非密閉式バタフライバルブ１は、図１に示すように、半導体製造工程において、真空チャンバ３２と真空ポンプ３３を接続する配管３４上に配設され、ガス供給源３７からガスが供給されている真空チャンバ３２の圧力を制御する真空圧力制御装置として使用される。

図２は、本発明の実施形態に係る非密閉式バタフライバルブ１の、回転軸１１ａの軸線ＲＡに平行かつ流路３０に平行な方向に切断した断面図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る非密閉式バタフライバルブの、回転軸１１ａの軸線ＲＡに平行かつ流路３０に直交する方向に切断した断面図である。なお、図２、図３ともに閉弁状態を表している。

図２および図３に示すように、非密閉式バタフライバルブ１は、駆動部２と弁部３とからなる。駆動部２は、ダイレクトドライブモータ（以下ＤＤモータ）１１を有しており、図１に示すように、ＤＤモータ１１は、モータドライバ１２と、エンコーダ１４に接続されている。また、モータドライバ１２は、制御基板１３に接続されている。ＤＤモータ１１は減速機等の中間機構を要さないため、駆動部２の小型化、騒音の低減の他、応答性能、速度安定性能、位置決め精度が向上される。よって、非密閉式バタフライバルブ１による真空圧力制御の精度が高まる。また、ＤＤモータ１１は、図２および図３に示すように、回転軸１１ａを有しており、回転軸１１ａの回転中心を軸線ＲＡとする。

制御基板１３には、図１に示すように、モータドライバ１２と、真空チャンバ３２の圧力を検出する圧力計３５が接続されている。制御基板１３は、記憶手段１３１を有しており、記憶手段１３１には、例えば、バタフライ弁体９の弁閉位置および弁開位置や、真空チャンバ３２の任意の目標圧力等に対応する回転軸１１ａの回転角度（即ち、後述するロッド１０の回転角度）が記憶されている。そして、記憶手段１３１から読み出される回転角度に基づき、モータドライバ１２がＤＤモータ１１の回転を制御する。

回転軸１１ａには、図２および図３に示すように、金属板ばね式のカップリング１７を介して、弁部３に挿入されるロッド１０の一端が接続されており、カップリング１７により、ロッド１０が後述する流路３０を流れるプロセスガス（例えば、２００度程度のガス）によって熱せられても、その熱がＤＤモータ１１に伝わりにくくなっている。

また、駆動部２は、ヒートシンク１５と断熱部材１６を介して弁部３と接続されているため、プロセスガスや、後述するヒータ２７により熱せられた弁部３の熱が、駆動部２に伝達されることを防ぐことができる。

駆動部２と連結している弁部３は、バルブボディ８と、バタフライ弁体９とを有している。バルブボディ８は、耐腐食性や耐熱性を有するステンレス鋼からなる。

バルブボディ８は、図２中の左端部に継手５を、図２中の右端部に継手６を備えており、継手５の内周面には入力側流路８ｂが形成され、継手６の内周面には出力側流路８ｃが形成されている。そして、入力側流路８ｂと出力側流路８ｃとの間には、断面円弧状の内周面からなる弁孔８ａが形成されている。入力側流路８ｂと弁孔８ａと出力側流路８ｃは、同軸上に設けられるとともに連通し、一連の流路３０を構成する。そして、継手５は真空チャンバ３２に、継手６は真空ポンプ３３に、それぞれ配管３４を介して接続され、流路３０によって真空チャンバ３２の排気を行う。

また、バルブボディ８は、図３に示すように、バルブボディ８の温度を計測する温度センサとしての熱電対２８を備えている。さらに、バルブボディ８は、流路３０を流れるプロセスガスの温度を保つため、弁孔８ａを挟むように、一対のヒータ２７を備えている。ヒータ２７は、カートリッジヒータであり、非密閉式バタフライバルブ１の外部の制御装置（図示せず）と接続されている。そして、ヒータ２７は、制御装置によって熱電対２８の計測値に基づいたＯＮまたはＯＦＦの制御がされ、バルブボディ８の温度を調整する。また、バルブボディ８は、サーモスタット２９を備えている。サーモスタット２９は、ヒータ２７が暴走して、バルブボディ８が過剰に加熱された場合に作動する。サーモスタット２９が作動すると、制御装置は、ヒータ２７を停止させる。

さらに、バルブボディ８は、図２および図３に示すように、駆動部２側の端面（上端面）と弁孔８ａとを貫通する挿通孔８ｄを有しており、挿通孔８ｄにはロッド１０が挿通されている。挿通孔８ｄに挿通されたロッド１０は、弁孔８ａに、流路３０に対して直交する方向に架設されている。

ロッド１０は、耐腐食性や耐熱性を有するステンレス鋼を削り出して、円柱状に形成されたものである。ロッド１０の流路３０に挿入されている部分は、弁体取付部１０ｂを備えており、軸線ＲＡに直交する方向の断面が略Ｄ字状となっている（図４，図５，図６参照）。

ロッド１０と挿通孔８ｄの内周面と間には、シールのためＯリング１８、１９、２０がロッド１０の軸方向に３つ並んで配置されている。Ｏリング１８、１９、２０は、ロッド１０の外周面と挿通孔８ｄの内周面とに圧縮され、流路３０を流れる流体が、挿通孔８ｄを通って駆動部２側へ漏れることを防止している。なお、Ｏリング１８、１９、２０は、３つとも全て同一の種類のものである。

また、ロッド１０は、流路３０に挿通されている側の一端が、ブッシュ２２によって回転可能に軸支されている。ブッシュ２２は耐食性が高く、摺動性の良い樹脂からなる。さらにまた、ロッド１０は、バルブボディ８の外側で、ロッド１０の軸方向に隣接して並ぶ２つのボールベアリング２１Ａ，２１Ｂによって、回転可能に軸支されている。ロッド１０は、ボールベアリング２１Ａ，２１Ｂと、ブッシュ２２と、によって、両持ち状態に軸支されることで、回転中心軸が安定し、ぶれにくくなっている。

ボールベアリング２１Ａ，２１Ｂのそれぞれは、カラー２３と、軸受け押さえ２４と、ロッド１０のフランジ部１０ａとによって予圧されており、内部すきまが発生しにくい状態となっている。これにより、ボールベアリング２１Ａ，２１Ｂの剛性が高まるため、ロッド１０が回転する際の振動が抑えられ、ロッド１０の回転中心軸のぶれが抑えられる。

ロッド１０には、バタフライ弁体９が、図２に示すように、ねじ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃおよび座金２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃにより結合されている。なお、ねじ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは３つとも全て同一種類のねじであり、座金２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃも３つとも全て同一種類の座金である。

バタフライ弁体９がロッド１０に結合されているため、ＤＤモータ１１の回転軸１１ａが軸線ＲＡを中心に正方向Ｋに回転すると、回転軸１１ａとカップリング１７を介して接続されたロッド１０が正方向Ｋに回転され、弁孔８ａを塞いでいたバタフライ弁体９が同方向に回転される。図６に示すように、回転角度が９０度になると、バタフライ弁体９は、流路３０が開放される弁開位置となるため、真空チャンバ３２から大量の排気が可能となる。

一方、バタフライ弁体９が弁開位置となった状態で、ＤＤモータ１１の回転軸１１ａが軸線ＲＡを中心に、開弁時とは逆方向である負方向−Ｋに９０度回転すると、ロッド１０が−Ｋ方向に回転し、図４に示すように、バタフライ弁体９が弁孔８ａを塞ぐ弁閉位置となる。

バタフライ弁体９は、耐腐食性や耐熱性を有するステンレス鋼を削り出して円盤状に形成されたものである。また、ロッド１０の弁体取付部１０ｂと当接する凹部９ａを有しており、軸線ＲＡに直交する方向の断面が略凹字状となっている（図４，図５，図６参照）。さらに、バタフライ弁体９は、図７および図８に示すように、外周面に外径が最も大きくなる最大外径部９ｂと、最大外径部９ｂから下流側端面９ｄに向かってバタフライ弁体９を縮径させる第１面取り９ｆと、最大外径部９ｂから上流側端面９ｃに向かって、バタフライ弁体９を縮径させる第２面取り９ｅを備える。

最大外径部９ｂは、バタフライ弁体９が弁閉位置にあるとき、流路３０の内周面と対向することで、流路３０と最大外径部９ｂとの間に数十μｍの間隙を形成している。そして、この最大外径部９ｂと、第１面取り９ｆと、流路３０（弁孔８ａ）の内周面とにより、流路３０に絞り５０が形成されている。つまり、非密閉式バタフライバルブ１は、バタフライ弁体９が弁閉位置となったときでも流路３０が完全にシールされない。したがって、真空チャンバ３２は、排気が停止されることなく、真空ポンプ３３の吸引力により絶えず排気されている状態にある。これは、ＡＬＤでは真空チャンバの圧力が制御できていれば良く、完全に流路３０をシールする必要がないためである。

第１面取り９ｆのバタフライ弁体９の厚さ方向に対する角度θは、５度以下であるとともに、第１面取り９ｆと下流側端面９ｄとが交わる稜線ＲＬ１が、ロッド１０の軸心を中心とした、最大外径部９ｂを通る仮想円ＶＣの範囲内に入るように設定されている。これにより、ロッド１０が回転してバタフライ弁体９の開閉が行われるときに、バタフライ弁体９が流路３０（弁孔８ａ）の内周面に干渉することを防止しつつ、弁閉時の第１面取り９ｆと流路３０（弁孔８ａ）の内周面との間の間隙を可能な限り小さく保っている。さらに、最大外径部９ｂから下流側端面までの厚みｔは、流路３０の内径の４％以上となっている。本実施例では、例えば、流路３０の内径が１００ｍｍであるのに対し、厚みｔは６ｍｍとされている。

弁閉時の第１面取り９ｆと流路３０（弁孔８ａ）の内周面との間の間隙を可能な限り小さく保つことと、最大外径部９ｂから下流側端面までの厚みｔは、流路３０の内径の４％以上とすることにより、絞り５０の流路３０に平行な方向の長さ（絞り長さＬ１１）を可能な限り長く確保することが可能となる。
絞り長さL１１が可能な限り長く確保されていることで、バタフライ弁体９が回転をし始める回転角度の小さい状態でも、図８に示すように、絞り長さL１２を確保することができる。

次に、以上の構成を有する非密閉式バタフライバルブ１の作用効果を説明する。

バタフライ弁体９は、図４に示す弁閉位置にある場合でも、流路３０（弁孔８ａ）の内周面に対して数十μｍの間激を持っているため、非密閉式バタフライバルブ１は、常に真空チャンバ３２の排気を行っている。図６に示すのが、バタフライ弁体９の弁開位置であり、バタフライ弁体９は、真空チャンバ３２が目標の圧力となるように、弁閉位置（回転角度０°）から、弁開位置（回転角度９０°）までの間で、任意の回転角度をもって回転し、流路面積を調整する。

例えば、弁閉位置の状態、または、任意の回転角度で回転された位置から、より大量に排気を行い、真空チャンバ３２の圧力を低下させる場合、非密閉式バタフライバルブ１の制御基板１３は、記憶手段１３１から目標とする圧力に対応する回転角度を読み出す。そして、読み出された回転角度に基づき、モータドライバ１２が、エンコーダ１４を用いてＤＤモータ１１を駆動する。ロッド１０は、ＤＤモータ１１により、読み出された回転角度まで正方向Ｋに回転する。ロッド１０に結合されたバタフライ弁体９は、ロッド１０と一体的に正方向Ｋに回転し、絞られていた流路３０の流路面積を拡大させていく。

一方で、弁開位置の状態、または任意の回転角度で回転された位置から、排気する量を絞り、真空チャンバ３２の圧力を上昇させる場合は、非密閉式バタフライバルブ１の制御基板１３は、記憶手段１３１から目標とする圧力に対応する回転角度を読み出す。そして、読み出された回転角度に基づき、モータドライバ１２が、エンコーダ１４を用いてＤＤモータ１１を駆動する。そして、ロッド１０は、真空チャンバ３２の圧力を低下させる場合とは逆方向である−Ｋに回転する。ロッド１０に結合されたバタフライ弁体９は、ロッド１０と一体的に−Ｋの方向に回転し、拡大されていた流路面積を絞っていく。

ここで、バタフライ弁体９の弁閉時や、弁閉位置からロッド１０が回転し始める際の、真空チャンバ３２の圧力低下の速度が問題となる。

従来の非密閉式バタフライバルブ１０１においては、絞り１５０は、流路１３０の内周面と最大外径部１０９ａによる稜線が支配的に絞りとしての機能を果たしており、絞り１５０の流路１３０に平行な方向の長さが無いため、流路１３０に平行な方向の長さによる絞りの効果が望めず、弁閉時でも絞り１５０の効果が小さい。また、ロッド１１０が回転し始める回転角度の小さい状態でも絞り１５０の機能が急激に失われ、真空チャンバの排気が急激に行われてしまう。真空チャンバの排気が急激に行われると、真空チャンバの圧力値が急激に低下し、真空チャンバの壁面に付着しているパーティクルの巻き上げや、真空チャンバ内に固定されたウエハの位置ずれを引き起こすおそれがあった。

一方で、本実施形態に係る非密閉式バタフライバルブ１は、バタフライ弁体９の弁閉時の第１面取り９ｆと流路３０（弁孔８ａ）の内周面との間の間隙を可能な限り小さく保つことと、最大外径部９ｂから下流側端面までの厚みｔは、流路３０の内径の４％以上とすることにより、絞り長さＬ１１が可能な限り長く確保されているため、例えば、図４に示すような弁閉時や、図５に示すようなロッド１０が回転をし始める回転角度の小さい状態でも、図８に示すように絞り長さL１２が確保されており、絞り５０の機能を増大させることができる。このため、真空チャンバ３２の排気が急激に行われてしまうことを防止することができ、真空チャンバ３２の排気が急激に行われることを防止できる。よって、真空チャンバ３２の壁面に付着しているパーティクルの巻き上げや、真空チャンバ３２内に固定されたウエハの位置ずれを防止することができる。

図９は、従来技術における非密閉式バタフライバルブ１０１を弁閉状態として真空ポンプ３２を動作させた場合の真空チャンバ３２の圧力値の変動（波形Ｐ１２）と、本実施形態に係る非密閉式バタフライバルブ１を弁閉状態として真空ポンプ３２を動作させた場合の真空チャンバ３２の圧力値の変動（波形Ｐ１１）を表したグラフである。なお、真空ポンプ３２は、グラフ横軸の０秒時点から動作している。

波形Ｐ１２を見ると分かる通り、真空ポンプが動作し始めた０秒時点から、急激に圧力値の低下が発生していることが分かる。これは、流路１３０の内周面と最大外径部１０９ａによる稜線のみで形成された絞り１５０の効果が小さいことを意味する。

一方で、波形Ｐ１１は、波形Ｐ１２に比べて緩やかに圧力値が低下していることが分かる。これは、絞り長さＬ１１が可能な限り長く確保されているためであり、絞り５０の効果が従来技術における非密閉式バタフライバルブ１０１よりも増大されており真空チャンバ３２の排気が急激に行われてしまうことを防止していることを意味する。

次に本実施形態に係る非密閉式バタフライバルブ１の製造方法について説明する。

非密閉式バタフライバルブ１は、バタフライ弁体９の最大外径部９ｂと流路３０（弁孔８ａ）の内周面との間隙が数十μｍと極めて小さいため、バタフライ弁体９の開閉動作時に、バタフライ弁体９が流路３０（弁孔８ａ）の内周面と干渉しないよう、バタフライ弁体９の組付け位置について、非常に高い精度が要求される。よって、バタフライ弁体９の組付け位置の精度を高めるため、バタフライ弁体９は以下のようにしてロッド１０に対して組付けられる。

まず、図１０（ａ）に示すように、流路３０に対して直交する方向に架設されたロッド１０に対して、バタフライ弁体９を組み付ける。バタフライ弁体９は、流路３０の上流側である入力側流路８ｂから流路３０に挿入され、バタフライ弁体９の凹部９ａがロッド１０の弁体取付部１０ｂに乗せられるようにして、ロッド１０に組付けられている。この段階では、バタフライ弁体９は、ロッド１０に固定されていない状態である。

次に、図１０（ｂ）に示すように、流路３０に挿入される位置決め治具６０を用いて、バタフライ弁体９の軸心と、流路３０の軸心ＣＬを一致させる。位置決め治具６０は円筒状に形成されており、その外径は弁孔８ａの内径と略同一となっている。また、位置決め治具６０の流路３０に挿入される側の端部には、バタフライ弁体９の第２面取り９ｅに当接させるための当接面６０ａが、全周に渡って形成されている。なお、当接面６０ａは、第２面取り９ｅの面取り角度と同一の角度を持って形成されている。

このような位置決め治具６０を、入力側流路８ｂから流路３０に挿入すると、位置決め治具６０の外径と弁孔８ａの内径とが略同一であるため、位置決め治具６０の軸心が、流路３０の軸心ＣＬと一致する。そして、位置決め治具６０の軸心が、流路３０の軸心ＣＬと一致しているため、位置決め治具６０の当接面６０ａが、バタフライ弁体９の第２面取り９ｅに当接すると、バタフライ弁体９の軸心が流路３０の軸心ＣＬに一致される。なお、当接面６０ａは、位置決め治具６０の全周に設けられているため、第２面取り９ｅの全面と当接するものであるが、必ずしも全面で当接する必要はない。例えば、当接面６０ａを、位置決め治具６０の円周方向に等間隔に３箇所設け、第２面取り９ｅの３箇所で当接するものとしても、バタフライ弁体９の位置決めが可能である。

最後に、図１０（ｃ）に示すように、バタフライ弁体９の軸心が流路３０の軸心ＣＬに一致された状態で、ねじ２５および座金２６を用いてバタフライ弁体９をロッド１０に固定する。なお、図２に示すように、ねじ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃおよび座金２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃにより、３箇所で結合されるが、図１０（ｃ）においては、単にねじ２５および座金２６としている。

以上のように、ロッド１０にバタフライ弁体９を固定する前に、バタフライ弁体９の軸心と、流路３０の軸心ＣＬを一致させるための位置決め工程を備えることで、バタフライ弁体９の組付け位置の精度が向上される。

以上説明したように、本実施形態の非密閉式バタフライバルブ１およびその製造方法によれば、
（１）真空チャンバ３２と真空ポンプ３３とを接続する配管３４上に配設され、真空チャンバ３２の真空圧力制御を行う非密閉式バタフライバルブ１であって、流路３０と、流路３０に対して直交する方向に配置されたロッド１０と、ロッド１０に結合され、ロッド１０の軸心を中心とした回動に伴って回動されることで流路３０の開閉を行う円盤状のバタフライ弁体９とを備え、弁閉時に、流路３０の内周面とバタフライ弁体９の外周面との間に、所定の間隙を備える非密閉式バタフライバルブ１において、バタフライ弁体９は、弁閉時に流路３０の下流側に面する下流側端面９ｄと、間隙が最も小さくなる最大外径部９ｂと、を備え、外周全周に、最大外径部９ｂから下流側端面９ｄに向かって、バタフライ弁体９を縮径させる第１面取り９ｆを備えること、第１面取り９ｆのバタフライ弁体９の厚さ方向に対する角度θは、５度以下であって、第１面取り９ｆと下流側端面９ｄとが交わる稜線ＲＬ１が、軸心を中心とした、最大外径部９ｂを通る仮想円ＶＣの範囲内に入ること、を特徴とするので、真空チャンバ３２が急激に排気されることを防ぐことができる。

流路３０の内周面とバタフライ弁体９の外周面との間の所定の間隙が最も小さくなる最大外径部９ｂと、最大外径部９ｂから下流側端面９ｄに向かってバタフライ弁体９を縮径させる第１面取り９ｆを備えており、当該第１面取り９ｆのバタフライ弁体９の厚さ方向に対する角度θは５度以下であるとともに、第１面取り９ｆと下流側端面９ｄとが交わる稜線ＲＬ１が、ロッド１０の軸心を中心とした、最大外径部９ｂを通る仮想円ＶＣの範囲内に入るものとしている。これにより、ロッド１０が回転してバタフライ弁体９の開閉が行われるときに、バタフライ弁体９が流路３０の内周面に干渉することを防止しつつ、弁閉時の第１面取り９ｆと流路３０の内周面との間の間隙を可能な限り小さく保つことができる。よって、弁閉時に、流路３０の内周面と最大外径部９ｂと第１面取り９ｆとを、流路３０の絞り５０として機能させることができる。そして、弁閉時の第１面取り９ｆと流路３０の内周面との間の間隙が可能な限り小さく保たれているため、弁閉時や、ロッド１０が回転し始める回転角度の小さい状態でも、絞り５０の機能を増大させることができ、真空チャンバ３２の排気が急激に行われてしまうことを防止することができる。真空チャンバ３２の排気が急激に行われることを防止できるため、真空チャンバ３２の壁面に付着しているパーティクルの巻き上げや、真空チャンバ３２内に固定されたウエハの位置ずれを防止でき、半導体の不良率の増大を防ぐことができる。

（２）（１）に記載の非密閉式バタフライバルブ１において、バタフライ弁体９の、最大外径部９ｂから下流側端面９ｄまでの厚みは、流路３０の内径の４％以上であること、を特徴とするので、第１面取り９ｆのバタフライ弁体９の厚さ方向の長さを確保するでき、弁閉時に流路３０の内周面と最大外径部９ｂと第１面取り９ｆとにより形成される絞り５０の、流路３０に平行な方向の長さ（絞り長さＬ１１）を確保することができる。

（３）（１）または（２）に記載の非密閉式バタフライバルブ１を製造する非密閉式バタフライバルブ１の製造方法において、流路３０に対して直交する方向に配置されたロッド１０に流路３０の上流側からバタフライ弁体９を組み付けた後、ロッド１０にバタフライ弁体９を固定する前に、バタフライ弁体９の軸心と、流路３０の軸心を一致させるための位置決め工程を備えること、位置決め工程は、流路３０に対し、流路３０の上流側から挿入する位置決め治具６０によって行われること、バタフライ弁体９は、弁閉時に上流側に面する端面（上流側端面９ｃ）に向かってバタフライ弁体９を縮径させる第２面取り９ｅを備えており、位置決め治具６０は、流路３０の内径と略同一の外径を有する円筒状の外形を備えるとともに、流路３０に挿入される側の端部に、第２面取り９ｅに当接する当接面６０ａを全周に備えており、流路３０に挿入された位置決め治具６０の当接面６０ａが、第２面取り９ｅに、少なくともバタフライ弁体９の円周方向の３箇所で当接することで、バタフライ弁体９の軸心と、流路３０の軸心が一致されること、を特徴とするので、バタフライ弁体９をロッド１０に固定する前に、位置決め治具６０を用いてバタフライ弁体９の位置決めを行う位置決め工程を備えているため、バタフライ弁体９の組付け位置の精度を高めることが容易となる。

位置決め治具６０は流路３０の内径と略同一の外径を有するため、流路３０に挿入されることで、位置決め治具６０の軸心が流路３０の軸心と一致する。そして、位置決め治具６０の軸心が流路３０の軸心と一致している状態で、位置決め治具６０の当接面６０ａが第２面取り９ｅに、少なくともバタフライ弁体９の円周方向の３箇所で当接すると、バタフライ弁体９の軸心と、流路３０の軸心が一致されるのである。なお、当接面６０ａが第２面取り９ｅと当接する箇所は３箇所に限られず、４箇所以上であってもよいし、第２面取り９ｅの全面と当接するものであっても良い。

なお、本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、位置決め治具６０は、弁孔８ａの内径と略同一の外径を有することとしているが、入力側流路８ｂの内径と略同一の外径を有することとしても良い。

１ 非密閉式バタフライバルブ
９ バタフライ弁体
９ｂ 最大外径部
９ｄ 下流側端面
９ｆ 第１面取り（面取りの一例）
１０ ロッド
３０ 流路
３２ 真空チャンバ
３３ 真空ポンプ
３４ 配管
ＶＣ 仮想円
ＲＬ１ 稜線

Claims (3)

1. 真空チャンバと真空ポンプとを接続する配管上に配設され、前記真空チャンバの真空圧力制御を行う非密閉式バタフライバルブであって、流路と、前記流路に対して直交する方向に配置されたロッドと、前記ロッドに結合され、前記ロッドの軸心を中心とした回動に伴って回動されることで前記流路の開閉を行う円盤状のバタフライ弁体とを備え、弁閉時に、前記流路の内周面と前記バタフライ弁体の外周面との間に、所定の間隙を備える非密閉式バタフライバルブにおいて、
   前記バタフライ弁体は、弁閉時に前記流路の下流側に面する下流側端面と、前記間隙が最も小さくなる最大外径部と、を備え、外周全周に、前記最大外径部から前記下流側端面に向かって、前記バタフライ弁体を縮径させる面取りを備えること、
   前記面取りの前記バタフライ弁体の厚さ方向に対する角度は、５度以下であって、前記面取りと前記下流側端面とが交わる稜線が、前記軸心を中心とした、前記最大外径部を通る仮想円の範囲内に入ること、
   を特徴とする非密閉式バタフライバルブ。
2. 請求項１に記載の非密閉式バタフライバルブにおいて、
   前記バタフライ弁体の、前記最大外径部から前記下流側端面までの厚みは、前記流路の内径の４％以上であること、
   を特徴とする非密閉式バタフライバルブ。
3. 請求項１または２に記載の非密閉式バタフライバルブを製造する非密閉式バタフライバルブの製造方法において、
   前記流路に対して直交する方向に配置された前記ロッドに前記流路の上流側から前記バタフライ弁体を組み付けた後、前記ロッドに前記バタフライ弁体を固定する前に、前記バタフライ弁体の軸心と、前記流路の軸心を一致させるための位置決め工程を備えること、
   前記位置決め工程は、前記流路に対し、前記流路の上流側から挿入する位置決め治具によって行われること、
   前記バタフライ弁体は、弁閉時に上流側に面する端面に向かって前記バタフライ弁体を縮径させる第２面取りを、全周に備えており、
   前記位置決め治具は、前記流路の内径と略同一の外径を有する円筒状の外形を備えるとともに、前記流路に挿入される側の端部に、前記第２面取りに当接する当接面を備えており、
   前記流路に挿入された前記位置決め治具の前記当接面が、前記第２面取りに、少なくとも前記バタフライ弁体の円周方向の３箇所で当接することで、前記バタフライ弁体の軸心と、前記流路の軸心が一致されること、
   を特徴とする非密閉式バタフライバルブの製造方法。

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