バタフライ弁
バタフライ弁は、弁開口部（１４）を含む本体（１２）と、弁開口部に対して可動であるように回転軸（２２）を中心として回転可能に取り付けられたフラッパ（１６）とを備える。フラッパは、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である。一実施形態では、フラッパは、１８０°離れた２つの開位置のそれぞれまで、および互いに１８０°離れかつ全開位置のそれぞれから９０°および２７０°離れた２つの閉位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも３６０°回転可能である。本弁は、容易に較正および制御することができ、また洗浄と次の洗浄との間の耐用期間を延長させるために洗浄することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
[0001]本出願は、２００９年１１月３日に出願された米国特許出願第１２／６１１，７６０号に基づきかつその優先権を主張し、その全内容は参照として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]本開示は、バタフライ弁またはフラッパ弁、ならびにそれを利用する方法およびシステムに関し、より詳細には、フラッパが、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能に構成された、改良されたバタフライ弁に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]フラッパ弁またはバタフライ弁は、弁を通る流体の流れを制御することでよく知られている。蒸着装置および他の装置（真空蒸着チャンバなど）に使用されるこれらの弁は、装置内ならびに／または装置からの蒸気および気体の流れの圧力を制御するようにして装置からの蒸気または気体の流れを制御するのに有用である。フラッパは通常、円板状であり、この円板は、弁開口部を画定する弁座の面に対して９０°の向きに円板の面が配置される完全に開かれた位置と、フラッパが弁開口部の弁座とともに遮蔽状態を形成するように円板の面および弁座が同一平面上にある完全に閉じた位置との間で、９０°にわたって回転可能である。一部の弁では、フラッパは弁開口部の弁座とともに、密閉された遮蔽状態を形成するが、他の弁では、弁を使用する用途には、密閉されていない遮蔽状態で十分である。フラッパ弁の１つの一般的な用途は、チャンバからの気体および蒸気の排出速度を制御することにより真空チャンバ内部の圧力を維持するために、弁を使用することである。
【０００４】
[0004]真空チャンバ内の圧力または真空チャンバからの気体および蒸気の排出速度を制御するために弁を使用する動作などの動作中、弁の内部およびフラッパは通常、それを貫流するさまざまな蒸気および気体にさらされる。これらの蒸気および気体は必然的に、弁の内部、特に制御される蒸気または気体の流れの上流に面するフラッパの縁部および面で、凝結しかつ沈着物を残しうる。これらの沈着物は、フラッパが完全に閉じるのをそれらが妨げる程度まで堆積しうる。このことはさらに、弁を全閉位置およびその近くに配置する必要がある場合に弁を通る気体および蒸気の流量を制御する弁の能力に影響を及ぼす。弁を取り外すのは、装置の停止時間および労力に関わるため、費用がかかる。
【０００５】
[0005]洗浄が必要になる前に弁の耐用期間を延長するために、これらの型式の弁の多くは、フラッパに内蔵された加熱器を備えて、気体および蒸気の弁内部への沈着を妨げるように気体および蒸気を固液相より上に保つ。しかし、弁を加熱することは、追加の費用および複雑性をもたらし、また、空間制限、ならびに弁が使用される空間および用途における電力消費量の観点からも、望ましくはないであろう。
【０００６】
[0006]フラッパ弁の内部を洗浄するための別の手法は、フラッパが沈着物を取り除くまたは離散させることができるように、沈着物に対接するフラッパに比較的高い十分なトルクを印加することで、弁のフラッパを使用して浄化プロセス中に沈着物を離散させることである。しかし、高トルクによる手法は、より高価なモータ、および／またはモータのための高い動力／費用の駆動電子装置を有するギアボックスを必要とする。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]本発明の一態様によれば、バタフライ弁は、弁開口部を含む本体、および弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備え、フラッパは、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である。
【０００８】
[0008]本発明の別の態様によれば、蒸着装置は、プロセス中に物質を蒸着させるための装置、および装置からの物質の流れを制御するための弁を備え、弁は、弁開口部を含む本体、および弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備え、フラッパは、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である。
【０００９】
[0009]本発明のさらに別の態様によれば、使用中に、フラッパの両面およびすべての縁部ならびに弁開口部内への物質の沈着がない状態にフラッパ弁を維持する方法は、（ａ）フラッパの各面およびフラッパのさまざまな縁部を、弁を貫流する洗浄物質にさらして、弁を貫流する流体がその流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるように、および（ｂ）フラッパに、一方または両方の回転方向で一方または両方の閉位置を通過させて、フラッパの縁部が弁開口部の内部上の沈着物質を取り除くのに役立つことができるように、フラッパを動作させながら弁を貫流する洗浄物質にフラッパをさらすステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
[0010]
【図１】[0011]２つの全開位置の間で少なくとも１８０°回転されうるフラッパを備え、そのフラッパを閉位置で示す、フラッパ弁の一実施形態の斜視図である。
【図２】[0012]フラッパ弁を閉位置で示す、図１に示されるフラッパ弁の一実施形態の正面図である。
【図３】[0013]フラッパ弁を開位置で示す、図１に示されるフラッパ弁の部分的に断面図とした側面図である。
【図４】[0014]少なくとも３６０°にわたって回転可能なフラッパの簡易断面図である。
【図５】[0015]使用に起因する典型的な沈着物の堆積を示す、フラッパの簡易断面図である。
【図６】[0016]弁を通して同じ流量を供給する、２つの異なる象限におけるフラッパの二者択一的な２つの角度位置を示す、フラッパの簡易断面図である。
【図７】[0017]弁開口部およびフラッパがどちらもテーパ付けされた、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図８】[0018]図７の断面線８−８における、フラッパ弁の断面図である。
【図９】[0019]弁開口部が垂直でありフラッパがテーパ付けされた、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図１０】[0020]図９の断面線１０−１０における、フラッパ弁の断面図である。
【図１１】[0021]弁開口部およびフラッパがどちらも垂直である、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図１２】[0022]図１１の断面線１２−１２における、フラッパ弁の断面図である。
【図１３】[0023]弁開口部がテーパ付けされフラッパが垂直である、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図１４】[0024]図１３の断面線１４−１４における、フラッパ弁の断面図である。
【図１５】[0025]フラッパが全開位置にある、図１３および図１４に示される実施形態の正面図である。
【図１６】[0026]図１５の断面線１６−１６における、フラッパ弁の断面図である。
【図１７】[0027]フラッパの位置を較正および制御するための制御システムを示す、簡易ブロック図である。
【図１８】[0028]開位置および閉位置に対するフラッパ弁のフラッパの位置を較正するための較正プロセスの流れ図である。
【図１９】[0029]フラッパ弁のフラッパの位置の選択プロセスに続く、制御システムの繰返し動作の流れ図である。
【図２０】[0030]弁のずれの最大量を定めるためにずれの閾値に関する、制御システムの動作の流れ図である。
【図２１】[0031]検知した弁フラッパの位置の自動補正をもたらす、制御システムの動作の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0032]各図面において、同じ番号は同じ部品を示す。図１〜図６において、フラッパ弁１０は、弁開口部を画定する開口部１４を有するハウジング１２を備える。弁フラッパ１６が、弁開口部内に配置され、軸１８に回転可能に取り付けられる（図３に示す）。弁フラッパは、円板の形状で示され、この円板は、均一な厚さまたはテーパ付けされた形状とすることができ、図７〜図１６に示すように、垂直に穴開けされたまたはテーパ付けされた開口部１４内で回転可能である。円板および弁開口部は、それぞれ面を画定し、その面は、弁開口部１４に対する円板の角度位置を画定する。フラッパは軸１８に固着され、その軸１８は、モータが軸およびフラッパ１６を軸の回転軸２２を中心として回転させることができるように、モータ２０に結合される。一実施形態では、モータは、軸およびフラッパを、モータの各増分ステップに相当する複数のわずかな角度位置で、回転軸２２を中心として少なくとも１８０°動かすことができる可逆ステッパモータであり、第２の実施形態では、モータは、軸およびフラッパを、少なくとも３６０°動かすことができる可逆ステッパモータである。モータ２０は、下記でより詳細に説明し図１７〜図２１に示す実例によって説明するように、フラッパ弁の動作を制御するために構成された制御ユニット（図１〜図１６には図示せず）を備える。
【００１２】
[0033]フラッパ弁１０は通常、図３で最もよく分かるように、装置３０と、排出部３２（通常、チャンバ内の圧力を所望の範囲に維持するために装置から気体および蒸気を圧送するように配置された、真空ポンプなどのポンプ（図示せず）に接続されている）との間に設置される。そのように構成されるので、装置内の気体または蒸気の圧力を、装置内の圧力を制御することによって、またはフラッパ１６の角度位置を制御して排出される気体または蒸気の流量を制御することによって、制御することができる。そのような用途では、弁の設定を制御するために、制御されている圧力を表す信号をもたらすための圧力センサ（図示せず）が使用されうる。
【００１３】
[0034]図７〜図１６に示されるような本発明の一実施形態によれば、フラッパ１６は、回転軸２２を中心として少なくとも１８０°回転できるように、軸１８に回転可能に設置され、そのため、フラッパ１６は、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である。別の実施形態では、フラッパは、回転軸２２を中心として少なくとも３６０°回転することができ、そのため、フラッパ１６は、互いに１８０°離れた２つの全閉位置のそれぞれまで、および互いに１８０°離れかつ全閉位置のそれぞれから９０°および２７０°離れた２つの全開位置まで可動である。
【００１４】
[0035]したがって一実施形態では、１つの象限内のフラッパの各位置に対してもう一方の象限内にフラッパの相補的な位置が存在するように、２つの象限内で少なくとも１８０°回転することができ、そこで２つの相補的な位置が等しい流量制御をもたらす。ここでフラッパが、それの回転軸２２を中心として２方向のうちの一方に少なくとも３６０°回転可能であるとすると、１つの象限内のフラッパの各位置に対して、４つのフラッパの相補的な位置が存在する。
【００１５】
[0036]図７および図８は、弁開口部を形成する穴および弁フラッパがどちらもテーパ付けされた（例えば、どちらも円錐台形の形状である）一実施形態を、弁を閉位置にして示す。図９および図１０は、弁開口部を形成する穴が垂直（すなわち、円筒状）であり、フラッパがテーパ付けされた（例えば、円錐台形の形状である）一実施形態を、閉位置で示す。図１１および図１２は、弁開口部を形成する穴およびフラッパがどちらも垂直（すなわち、円筒状）である一実施形態を、閉位置で示す。図１３および図１４は、弁開口部を形成する穴がテーパ付けされ（例えば、円錐台形）フラッパが垂直（すなわち、円筒状）である別の実施形態を、閉位置で示す。図１５および図１６は、図１３および図１４に示した実施形態を全開位置で示す。
【００１６】
[0037]図１２、図１４、および図１６に示したように、フラッパ１６がテーパ付けされていない場合、フラッパは軸１８を中心とし、少なくとも２つの象限で相補的な制御をすることができ、また４つの象限すべてで相補的な制御をすることができることが好ましい。したがって、これらの弁は、少なくとも３６０°回転するように構成されうる。図８および図１０に示したように、フラッパ１６がテーパ付けされている場合、軸は通常、フラッパから中心をはずして置かれる。この場合、フラッパは２つの象限で相補的な制御をすることができ、フラッパは、第１の全開位置、第１の全開位置から９０°離れた全閉位置、および第１の全開位置から１８０°離れかつ全閉位置から９０°離れた第２の全開位置の間で回転可能である。図８および図１０のテーパ付けされたフラッパ１６が清掃を容易にするためになおも少なくとも３６０°回転されうることを理解すべきである。
【００１７】
[0038]本発明の別の実施形態によれば、フラッパ１６は、２つの開位置のうちの一方までおよび２つの閉位置のうちの一方まで移動できるように、少なくとも３６０°選択的に回転させることができ、使用中のフラッパ上に沈着するいかなる物質も、フラッパの両面およびフラッパのすべての縁部上に分散されることになる。使用中、フラッパを相補的な位置まで動かすことで、フラッパの各面およびフラッパの対向する縁部を交互にさらすことによって、そのような沈着物質が弁のコンダクタンスおよび弁の動作に及ぼす影響が軽減されて、弁の耐用期間が延長する。フラッパ１６は、円板状とすることができ、また、フラッパの円板が開口部１４に対して９０°または２７０°の向きに実質的に配置されて弁開口部に最大流量が流れるようにする全開位置と、フラッパの円板が弁開口部を閉じるために０°または１８０°の向きに配置されて弁開口部に最少流量を供給する全閉位置との間で、回転軸２２を中心として一方の方向に回転可能に設置される。軸１８は、弁開口部に対して回転可能に設置され、フラッパは、その軸に対してしっかりと固着されて弁開口部に対して軸とともに回転する。説明したように、軸１８は、フラッパが２方向のうちの一方に回転されうるように、可逆ステッパモータにより回転可能に駆動される。
【００１８】
[0039]本発明の別の態様によれば、図５で最もよく分かるように、沈着物質４０および４２は、フラッパが一方の閉位置を行き来すると、フラッパ１６の一方の面上および縁部周辺、ならびにフラッパ１６の縁部付近の開口部１４の内部に沿って堆積しうる。この沈着物は、（ａ）フラッパの各面およびフラッパのさまざまな縁部が弁を貫流する洗浄流体にさらされるようにフラッパ１６を回転させて、弁を貫流する流体が洗浄流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および／または（ｂ）フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の閉位置を行き来させて、フラッパの縁部が弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、除去または取り除くことができる。
【００１９】
[0040]次に、フラッパ弁１０の動作のさまざまな態様の理解を促すための例として、図１７〜図２１を参照する。図１７では、制御装置７０が、モータ２０を制御するために使用される。符号器７２が、フラッパ（軸１８に固定されている）の位置を検知するために使用される。光学式スイッチ７４もまた、以下で「ホーム」位置と呼ばれる任意に選択された参照位置にフラッパがあるときに生じる標識７６の位置を検知するために設けられる。任意のホーム位置を選択することにより、装置は、ホーム位置を検出し、また図１８に関連して以下に説明するような較正プロセスに従って、各全開位置および各全閉位置を決定する。弁の動作で使用される機能はソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェア、あるいはこれらの任意の組み合わせ、あるいは他の適切な形式で実行することができることを理解すべきである。
【００２０】
[0041]図１８は、装置の較正プロセスの一実施形態の流れ図を示す。図１９〜図２１に例として示すように、較正が行われると、制御オプションが選択され、次いで実行される。すると、較正された弁は、弁の通常動作の準備が整う。
【００２１】
[0042]図１８では、較正プロセスの機能は、標識７６を弁の全閉位置のうちの１つに対して配置することである。これは、弁を製造する工場で行うことができる。最初のステップ８０は、フラッパを、制御装置への符号器７２の読取り情報に基づいて、閉位置のうちの１つに配置することである。次いで、符号器の読取り情報は、その読取り値を全閉位置として指定するために、ステップ８２で記憶装置（制御装置７０に設けられている）に記憶される。２つの開位置、およびフラッパが少なくとも３６０°回転可能である実施形態では、もう一方の閉位置は、それゆえこの設定位置から容易に決定される。次いで、標識７６の位置は、光学式スイッチ７８およびステップ８２で測定された全閉位置の相関した符号器の読取り値を用いてステップ８４で測定され、ステップ８６で制御装置７０の記憶装置に記憶される。情報が記憶されると、較正プロセスは、ステップ８８に示すように完了する。
【００２２】
[0043]図１９は、動作オプションのうちの１つを選択する選択プロセスの一実施形態を示す。この選択プロセスは、最終使用者によって行われる。選択プロセスには、以下のオプションを含むことができる：
１．各サイクルで象限を変更する。
【００２３】
２．弁のずれが選択した閾値に達したら象限を変更する。弁のずれとは、符号器７２による測定で示されたフラッパの位置と指示フラッパ位置との間の差の量である。ずれは、象限にわたる９０°の全移動範囲に基づくずれの割合として測定される。
【００２４】
３．自動的なずれ補正を設ける。
[0044]これら３つのオプションをより詳細に説明するために、図１９は、各サイクルで象限を変更するオプションを説明する。このことは、フラッパの両面が弁を貫流する気体または蒸気の流れに交互に面して、洗浄と次の洗浄との間の弁の使用が延長されるということを確実にするのに役立つことになる。
【００２５】
[0045]図１９を参照すると、このプロセスは、弁が全開位置または全閉位置のうちの一方に達したときに、弁を新しい制御象限に変更することができる方法の実例を説明している。最初に、フラッパを新しい位置まで移動させるために指示が与えられる。ステップ９０で、象限が変更されたかどうかについて、（符号器７２によって判定されるように）判定が行われる。象限が変更されていない場合、ステップ９２で、弁が新しい位置まで移動し、ステップ９４で、フラッパの現在位置が符号器７２を用いて測定される。弁がその全開位置または全閉位置のうちの１つに達していた場合、ステップ９６で、制御装置７０は、象限の境界が達せられて変更間近であるということを記録する。ステップ９８で、象限における変更が確定され、適切なメッセージが制御装置７０に与えられる。
【００２６】
[0046]象限が、０°〜９０°（第１象限）、９０°〜１８０°（第２象限）、１８０°〜２７０°（第３象限）、および２７０°〜３６０°（第４象限）の間のフラッパの位置に基づいているということを理解すべきである。フラッパが３６０°を超えて回転する場合、象限は繰り返される。象限の境界は、全開位置および全閉位置のうちのいずれか１つによって画定される。ステップ９６で、弁が全開位置または全閉位置に達していなかった場合、装置は、フラッパを新しい位置まで移動させるための次の指示を待つ。
【００２７】
[0047]１つの象限に位置するフラッパが、他の３つの象限において相補的な位置にフラッパが位置するときと同様の流量制御をもたらすということも、理解すべきである。例えば、図６に示したように、フラッパが弁開口部に対して３０°の角度で第１象限に位置する場合、同じ制御率が、フラッパが弁開口部に対して１５０°の角度で第２象限に位置するとき、フラッパが弁開口部に対して２１０°の角度（第１象限でのフラッパの位置から１８０°）で第３象限に位置するとき、およびフラッパが弁開口部に対して３３０°の角度（第３象限でのフラッパの位置から１８０°）で第４象限に位置するときに、達成される。したがって、より全般的には、図６に示すように角度がΘとして定義される第１象限でのフラッパの各位置に対して、同じ制御をもたらすのに相当する同等のフラッパ位置は、（第２象限に対しては１８０°−Θ、（第３象限に対しては）１８０°＋Θ、および（第４象限に対しては）３６０°−Θである。
【００２８】
[0048]場合によっては、多少の弁のずれは許容されうる。この場合、弁は、ずれの誤差があらかじめ設定された閾値に達するまで、ずれの誤差を累算する。閾値に達した時点で、動作している象限が変更され、弁の位置が再設定される。図２０は、弁のずれが選択された閾値に達した時点で象限を変更する必要があるときの各ステップについて説明している。弁制御装置７０が新しい弁の位置に対する指示を受け取ると、プロセスはステップ１００に進む。象限が変更されていた場合、ずれはゼロに設定されることになり、そうでない場合、ずれは以前の設定からのいくらかの累算値を有することになる。ステップ１０２で、弁は新しい位置まで移動され、ステップ１０４で、フラッパの現在位置が符号器を用いて測定される。次いで、ステップ１０６で、弁がなおずれているかどうかが判定される。ノーの場合、プロセスは、弁を新しい位置まで動かすための新しい指示を待つために戻る。ステップ１０６でいくらかのずれ量が測定された場合、次いで、ステップ１０８で、ＳＬＩＰの値が、累算値に測定されたさらなるずれを加えた値に等しくされる。次いで、ステップ１１０で、新しいずれ量の値が、設定された閾値を超えたかどうかが判定される。ノーの場合、プロセスは、弁を新しい位置まで動かすための新しい指示を待つために戻る。イエスの場合、プロセスはステップ１１２に進み、そこで象限が変更され、累算ずれ量はゼロにリセットされる。リセットすると、プロセスはステップ１１４に進み、弁がその次の制御のための新しい象限に配置される。次いで、プロセスはステップ１１６に進むことができ、そこで弁は、符号器７０で示されるように新しい象限内の同じ位置に移動するように指示される。
【００２９】
[0049]自動補正を使用することもできる。自動補正は、弁を指示位置まで数回移動させようとする。ずれが起こり続ける場合、制御象限が変更され、弁は別の象限内の指示位置まで移動しようとする。図２１は、自動的なずれ補正を行うために要されるステップを示す。示されるように、弁を新しい位置まで移動させるための指示を制御装置が受け取ると、ステップ１２０で、象限が変更され、ステップ１２２で、ずれ量に関するカウントがゼロと見なされる。ステップ１２４で、弁のフラッパが新しい位置まで移動する。ステップ１２６で、フラッパの現在位置が符号器７２を使用して再び測定される。ずれ量がなかった場合、プロセスは開始位置まで戻り、次の指示を待つ。
【００３０】
[0050]ステップ１２８でずれ量が測定された場合、プロセスはステップ１３０に進む。ステップ１３０で、弁は、ずれ量をゼロまで減らすために所望の位置に向かって移動を続けるように指示される。次のステップ１３２で、弁が指示位置にある場合、弁は戻り、弁を新しい位置まで移動させるための次の指示を受け取るのを待つ。しかし、ステップ１３２で弁が所望の位置にない場合、ステップ１３４で、カウントの値が増加される。ステップ１３４は、ずれ補正が試行された回数を数える機能を提供する。プロセスのステップ１３０、１３２が所定の回数（実例では３回で示す）繰り返されていない場合、プロセスは、ステップ１３０、１３２、および１３４を繰り返す。３回繰り返された後、装置はステップ１３８で、移動が両方の象限で試みられたかどうかを判定する。イエスの場合、装置はステップ１４０で、使用者にエラーを報告する。ノーの場合、装置は、弁を新しい制御象限に配置するステップ１４２に進む。次のステップ１４４で、弁は、新しい象限内の同じ（相補的な）位置まで移動するように指示される。そしてステップ１４６で、象限は正しい値に変更される。次いで装置は、ステップ１４６に定められている他の象限内の新しい位置まで弁を移動させようと試みる。
【００３１】
[0051]説明した解決法により、費用または機械的な複雑性を追加することなく、フラッパ弁の耐用期間を延長することができる。必要とされる動作プロフィルは、安価な改訂費用でより大きな適応性を可能にするソフトウェアだけに基づいて修正および更新することができる。歯車装置／モータの特定の動作点がフラッパの開口方向に基づいてシフトするので、歯車列の耐用期間もまた延長することができる。図１７〜図２１に関連して説明した各特徴もまた、顧客のプロセスおよび要求に応じてオプションを使用するようにして製造業者または最終使用者によって実現できる。最終使用者は、１つの象限から次の象限への動作が装置内の気体力学に悪影響を及ぼすと判断された場合には、これらの特徴を不能にするように望むことができる。
【００３２】
[0052]フラッパが少なくとも３６０°回転可能である場合、この方法は、（ａ）フラッパの各面およびフラッパのさまざまな縁部を、弁を貫流する洗浄物質にさらして、弁を貫流する流体が流体にさらされた沈着物質を除去するおよび／または取り除くことができるようにし、（ｂ）フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の閉位置を行き来させて、フラッパの縁部が弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにするために、フラッパを動作させている間、弁を貫流する洗浄物質にフラッパをさらすことにより、使用中のフラッパの両面およびすべての縁部、ならびに弁開口部への物質の沈着がない状態にフラッパ弁を維持するために使用することができるということは明白というべきである。
【００３３】
[0053]開示された実施形態の先の説明は、いかなる当業者にも本発明を製造および使用することを可能とするように提供される。これらの実施形態に対するさまざまな修正は、当業者には容易に明らかになるであろう。また、本明細書において定義された総括的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなしに他の実施形態に適用されうる。さらに、弁は、気体および蒸気が真空チャンバに送られる蒸着装置に有用であるとされている。しかし、弁は、弁内に不要な沈着が起こりうる気体または蒸気を使用するいかなるシステムにも、気体および蒸気の配送システムとして有用である。例えば、弁はエッチングツールに使用することができる。したがって、本発明は、本明細書に示されている実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と整合する最大限の範囲に一致すべきものである。
【技術分野】
【０００１】
関連出願
[0001]本出願は、２００９年１１月３日に出願された米国特許出願第１２／６１１，７６０号に基づきかつその優先権を主張し、その全内容は参照として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]本開示は、バタフライ弁またはフラッパ弁、ならびにそれを利用する方法およびシステムに関し、より詳細には、フラッパが、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能に構成された、改良されたバタフライ弁に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]フラッパ弁またはバタフライ弁は、弁を通る流体の流れを制御することでよく知られている。蒸着装置および他の装置（真空蒸着チャンバなど）に使用されるこれらの弁は、装置内ならびに／または装置からの蒸気および気体の流れの圧力を制御するようにして装置からの蒸気または気体の流れを制御するのに有用である。フラッパは通常、円板状であり、この円板は、弁開口部を画定する弁座の面に対して９０°の向きに円板の面が配置される完全に開かれた位置と、フラッパが弁開口部の弁座とともに遮蔽状態を形成するように円板の面および弁座が同一平面上にある完全に閉じた位置との間で、９０°にわたって回転可能である。一部の弁では、フラッパは弁開口部の弁座とともに、密閉された遮蔽状態を形成するが、他の弁では、弁を使用する用途には、密閉されていない遮蔽状態で十分である。フラッパ弁の１つの一般的な用途は、チャンバからの気体および蒸気の排出速度を制御することにより真空チャンバ内部の圧力を維持するために、弁を使用することである。
【０００４】
[0004]真空チャンバ内の圧力または真空チャンバからの気体および蒸気の排出速度を制御するために弁を使用する動作などの動作中、弁の内部およびフラッパは通常、それを貫流するさまざまな蒸気および気体にさらされる。これらの蒸気および気体は必然的に、弁の内部、特に制御される蒸気または気体の流れの上流に面するフラッパの縁部および面で、凝結しかつ沈着物を残しうる。これらの沈着物は、フラッパが完全に閉じるのをそれらが妨げる程度まで堆積しうる。このことはさらに、弁を全閉位置およびその近くに配置する必要がある場合に弁を通る気体および蒸気の流量を制御する弁の能力に影響を及ぼす。弁を取り外すのは、装置の停止時間および労力に関わるため、費用がかかる。
【０００５】
[0005]洗浄が必要になる前に弁の耐用期間を延長するために、これらの型式の弁の多くは、フラッパに内蔵された加熱器を備えて、気体および蒸気の弁内部への沈着を妨げるように気体および蒸気を固液相より上に保つ。しかし、弁を加熱することは、追加の費用および複雑性をもたらし、また、空間制限、ならびに弁が使用される空間および用途における電力消費量の観点からも、望ましくはないであろう。
【０００６】
[0006]フラッパ弁の内部を洗浄するための別の手法は、フラッパが沈着物を取り除くまたは離散させることができるように、沈着物に対接するフラッパに比較的高い十分なトルクを印加することで、弁のフラッパを使用して浄化プロセス中に沈着物を離散させることである。しかし、高トルクによる手法は、より高価なモータ、および／またはモータのための高い動力／費用の駆動電子装置を有するギアボックスを必要とする。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]本発明の一態様によれば、バタフライ弁は、弁開口部を含む本体、および弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備え、フラッパは、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である。
【０００８】
[0008]本発明の別の態様によれば、蒸着装置は、プロセス中に物質を蒸着させるための装置、および装置からの物質の流れを制御するための弁を備え、弁は、弁開口部を含む本体、および弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備え、フラッパは、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である。
【０００９】
[0009]本発明のさらに別の態様によれば、使用中に、フラッパの両面およびすべての縁部ならびに弁開口部内への物質の沈着がない状態にフラッパ弁を維持する方法は、（ａ）フラッパの各面およびフラッパのさまざまな縁部を、弁を貫流する洗浄物質にさらして、弁を貫流する流体がその流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるように、および（ｂ）フラッパに、一方または両方の回転方向で一方または両方の閉位置を通過させて、フラッパの縁部が弁開口部の内部上の沈着物質を取り除くのに役立つことができるように、フラッパを動作させながら弁を貫流する洗浄物質にフラッパをさらすステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
[0010]
【図１】[0011]２つの全開位置の間で少なくとも１８０°回転されうるフラッパを備え、そのフラッパを閉位置で示す、フラッパ弁の一実施形態の斜視図である。
【図２】[0012]フラッパ弁を閉位置で示す、図１に示されるフラッパ弁の一実施形態の正面図である。
【図３】[0013]フラッパ弁を開位置で示す、図１に示されるフラッパ弁の部分的に断面図とした側面図である。
【図４】[0014]少なくとも３６０°にわたって回転可能なフラッパの簡易断面図である。
【図５】[0015]使用に起因する典型的な沈着物の堆積を示す、フラッパの簡易断面図である。
【図６】[0016]弁を通して同じ流量を供給する、２つの異なる象限におけるフラッパの二者択一的な２つの角度位置を示す、フラッパの簡易断面図である。
【図７】[0017]弁開口部およびフラッパがどちらもテーパ付けされた、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図８】[0018]図７の断面線８−８における、フラッパ弁の断面図である。
【図９】[0019]弁開口部が垂直でありフラッパがテーパ付けされた、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図１０】[0020]図９の断面線１０−１０における、フラッパ弁の断面図である。
【図１１】[0021]弁開口部およびフラッパがどちらも垂直である、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図１２】[0022]図１１の断面線１２−１２における、フラッパ弁の断面図である。
【図１３】[0023]弁開口部がテーパ付けされフラッパが垂直である、フラッパ弁の別の実施形態の正面図である。
【図１４】[0024]図１３の断面線１４−１４における、フラッパ弁の断面図である。
【図１５】[0025]フラッパが全開位置にある、図１３および図１４に示される実施形態の正面図である。
【図１６】[0026]図１５の断面線１６−１６における、フラッパ弁の断面図である。
【図１７】[0027]フラッパの位置を較正および制御するための制御システムを示す、簡易ブロック図である。
【図１８】[0028]開位置および閉位置に対するフラッパ弁のフラッパの位置を較正するための較正プロセスの流れ図である。
【図１９】[0029]フラッパ弁のフラッパの位置の選択プロセスに続く、制御システムの繰返し動作の流れ図である。
【図２０】[0030]弁のずれの最大量を定めるためにずれの閾値に関する、制御システムの動作の流れ図である。
【図２１】[0031]検知した弁フラッパの位置の自動補正をもたらす、制御システムの動作の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0032]各図面において、同じ番号は同じ部品を示す。図１〜図６において、フラッパ弁１０は、弁開口部を画定する開口部１４を有するハウジング１２を備える。弁フラッパ１６が、弁開口部内に配置され、軸１８に回転可能に取り付けられる（図３に示す）。弁フラッパは、円板の形状で示され、この円板は、均一な厚さまたはテーパ付けされた形状とすることができ、図７〜図１６に示すように、垂直に穴開けされたまたはテーパ付けされた開口部１４内で回転可能である。円板および弁開口部は、それぞれ面を画定し、その面は、弁開口部１４に対する円板の角度位置を画定する。フラッパは軸１８に固着され、その軸１８は、モータが軸およびフラッパ１６を軸の回転軸２２を中心として回転させることができるように、モータ２０に結合される。一実施形態では、モータは、軸およびフラッパを、モータの各増分ステップに相当する複数のわずかな角度位置で、回転軸２２を中心として少なくとも１８０°動かすことができる可逆ステッパモータであり、第２の実施形態では、モータは、軸およびフラッパを、少なくとも３６０°動かすことができる可逆ステッパモータである。モータ２０は、下記でより詳細に説明し図１７〜図２１に示す実例によって説明するように、フラッパ弁の動作を制御するために構成された制御ユニット（図１〜図１６には図示せず）を備える。
【００１２】
[0033]フラッパ弁１０は通常、図３で最もよく分かるように、装置３０と、排出部３２（通常、チャンバ内の圧力を所望の範囲に維持するために装置から気体および蒸気を圧送するように配置された、真空ポンプなどのポンプ（図示せず）に接続されている）との間に設置される。そのように構成されるので、装置内の気体または蒸気の圧力を、装置内の圧力を制御することによって、またはフラッパ１６の角度位置を制御して排出される気体または蒸気の流量を制御することによって、制御することができる。そのような用途では、弁の設定を制御するために、制御されている圧力を表す信号をもたらすための圧力センサ（図示せず）が使用されうる。
【００１３】
[0034]図７〜図１６に示されるような本発明の一実施形態によれば、フラッパ１６は、回転軸２２を中心として少なくとも１８０°回転できるように、軸１８に回転可能に設置され、そのため、フラッパ１６は、少なくとも１つの全開位置、全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である。別の実施形態では、フラッパは、回転軸２２を中心として少なくとも３６０°回転することができ、そのため、フラッパ１６は、互いに１８０°離れた２つの全閉位置のそれぞれまで、および互いに１８０°離れかつ全閉位置のそれぞれから９０°および２７０°離れた２つの全開位置まで可動である。
【００１４】
[0035]したがって一実施形態では、１つの象限内のフラッパの各位置に対してもう一方の象限内にフラッパの相補的な位置が存在するように、２つの象限内で少なくとも１８０°回転することができ、そこで２つの相補的な位置が等しい流量制御をもたらす。ここでフラッパが、それの回転軸２２を中心として２方向のうちの一方に少なくとも３６０°回転可能であるとすると、１つの象限内のフラッパの各位置に対して、４つのフラッパの相補的な位置が存在する。
【００１５】
[0036]図７および図８は、弁開口部を形成する穴および弁フラッパがどちらもテーパ付けされた（例えば、どちらも円錐台形の形状である）一実施形態を、弁を閉位置にして示す。図９および図１０は、弁開口部を形成する穴が垂直（すなわち、円筒状）であり、フラッパがテーパ付けされた（例えば、円錐台形の形状である）一実施形態を、閉位置で示す。図１１および図１２は、弁開口部を形成する穴およびフラッパがどちらも垂直（すなわち、円筒状）である一実施形態を、閉位置で示す。図１３および図１４は、弁開口部を形成する穴がテーパ付けされ（例えば、円錐台形）フラッパが垂直（すなわち、円筒状）である別の実施形態を、閉位置で示す。図１５および図１６は、図１３および図１４に示した実施形態を全開位置で示す。
【００１６】
[0037]図１２、図１４、および図１６に示したように、フラッパ１６がテーパ付けされていない場合、フラッパは軸１８を中心とし、少なくとも２つの象限で相補的な制御をすることができ、また４つの象限すべてで相補的な制御をすることができることが好ましい。したがって、これらの弁は、少なくとも３６０°回転するように構成されうる。図８および図１０に示したように、フラッパ１６がテーパ付けされている場合、軸は通常、フラッパから中心をはずして置かれる。この場合、フラッパは２つの象限で相補的な制御をすることができ、フラッパは、第１の全開位置、第１の全開位置から９０°離れた全閉位置、および第１の全開位置から１８０°離れかつ全閉位置から９０°離れた第２の全開位置の間で回転可能である。図８および図１０のテーパ付けされたフラッパ１６が清掃を容易にするためになおも少なくとも３６０°回転されうることを理解すべきである。
【００１７】
[0038]本発明の別の実施形態によれば、フラッパ１６は、２つの開位置のうちの一方までおよび２つの閉位置のうちの一方まで移動できるように、少なくとも３６０°選択的に回転させることができ、使用中のフラッパ上に沈着するいかなる物質も、フラッパの両面およびフラッパのすべての縁部上に分散されることになる。使用中、フラッパを相補的な位置まで動かすことで、フラッパの各面およびフラッパの対向する縁部を交互にさらすことによって、そのような沈着物質が弁のコンダクタンスおよび弁の動作に及ぼす影響が軽減されて、弁の耐用期間が延長する。フラッパ１６は、円板状とすることができ、また、フラッパの円板が開口部１４に対して９０°または２７０°の向きに実質的に配置されて弁開口部に最大流量が流れるようにする全開位置と、フラッパの円板が弁開口部を閉じるために０°または１８０°の向きに配置されて弁開口部に最少流量を供給する全閉位置との間で、回転軸２２を中心として一方の方向に回転可能に設置される。軸１８は、弁開口部に対して回転可能に設置され、フラッパは、その軸に対してしっかりと固着されて弁開口部に対して軸とともに回転する。説明したように、軸１８は、フラッパが２方向のうちの一方に回転されうるように、可逆ステッパモータにより回転可能に駆動される。
【００１８】
[0039]本発明の別の態様によれば、図５で最もよく分かるように、沈着物質４０および４２は、フラッパが一方の閉位置を行き来すると、フラッパ１６の一方の面上および縁部周辺、ならびにフラッパ１６の縁部付近の開口部１４の内部に沿って堆積しうる。この沈着物は、（ａ）フラッパの各面およびフラッパのさまざまな縁部が弁を貫流する洗浄流体にさらされるようにフラッパ１６を回転させて、弁を貫流する流体が洗浄流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および／または（ｂ）フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の閉位置を行き来させて、フラッパの縁部が弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、除去または取り除くことができる。
【００１９】
[0040]次に、フラッパ弁１０の動作のさまざまな態様の理解を促すための例として、図１７〜図２１を参照する。図１７では、制御装置７０が、モータ２０を制御するために使用される。符号器７２が、フラッパ（軸１８に固定されている）の位置を検知するために使用される。光学式スイッチ７４もまた、以下で「ホーム」位置と呼ばれる任意に選択された参照位置にフラッパがあるときに生じる標識７６の位置を検知するために設けられる。任意のホーム位置を選択することにより、装置は、ホーム位置を検出し、また図１８に関連して以下に説明するような較正プロセスに従って、各全開位置および各全閉位置を決定する。弁の動作で使用される機能はソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェア、あるいはこれらの任意の組み合わせ、あるいは他の適切な形式で実行することができることを理解すべきである。
【００２０】
[0041]図１８は、装置の較正プロセスの一実施形態の流れ図を示す。図１９〜図２１に例として示すように、較正が行われると、制御オプションが選択され、次いで実行される。すると、較正された弁は、弁の通常動作の準備が整う。
【００２１】
[0042]図１８では、較正プロセスの機能は、標識７６を弁の全閉位置のうちの１つに対して配置することである。これは、弁を製造する工場で行うことができる。最初のステップ８０は、フラッパを、制御装置への符号器７２の読取り情報に基づいて、閉位置のうちの１つに配置することである。次いで、符号器の読取り情報は、その読取り値を全閉位置として指定するために、ステップ８２で記憶装置（制御装置７０に設けられている）に記憶される。２つの開位置、およびフラッパが少なくとも３６０°回転可能である実施形態では、もう一方の閉位置は、それゆえこの設定位置から容易に決定される。次いで、標識７６の位置は、光学式スイッチ７８およびステップ８２で測定された全閉位置の相関した符号器の読取り値を用いてステップ８４で測定され、ステップ８６で制御装置７０の記憶装置に記憶される。情報が記憶されると、較正プロセスは、ステップ８８に示すように完了する。
【００２２】
[0043]図１９は、動作オプションのうちの１つを選択する選択プロセスの一実施形態を示す。この選択プロセスは、最終使用者によって行われる。選択プロセスには、以下のオプションを含むことができる：
１．各サイクルで象限を変更する。
【００２３】
２．弁のずれが選択した閾値に達したら象限を変更する。弁のずれとは、符号器７２による測定で示されたフラッパの位置と指示フラッパ位置との間の差の量である。ずれは、象限にわたる９０°の全移動範囲に基づくずれの割合として測定される。
【００２４】
３．自動的なずれ補正を設ける。
[0044]これら３つのオプションをより詳細に説明するために、図１９は、各サイクルで象限を変更するオプションを説明する。このことは、フラッパの両面が弁を貫流する気体または蒸気の流れに交互に面して、洗浄と次の洗浄との間の弁の使用が延長されるということを確実にするのに役立つことになる。
【００２５】
[0045]図１９を参照すると、このプロセスは、弁が全開位置または全閉位置のうちの一方に達したときに、弁を新しい制御象限に変更することができる方法の実例を説明している。最初に、フラッパを新しい位置まで移動させるために指示が与えられる。ステップ９０で、象限が変更されたかどうかについて、（符号器７２によって判定されるように）判定が行われる。象限が変更されていない場合、ステップ９２で、弁が新しい位置まで移動し、ステップ９４で、フラッパの現在位置が符号器７２を用いて測定される。弁がその全開位置または全閉位置のうちの１つに達していた場合、ステップ９６で、制御装置７０は、象限の境界が達せられて変更間近であるということを記録する。ステップ９８で、象限における変更が確定され、適切なメッセージが制御装置７０に与えられる。
【００２６】
[0046]象限が、０°〜９０°（第１象限）、９０°〜１８０°（第２象限）、１８０°〜２７０°（第３象限）、および２７０°〜３６０°（第４象限）の間のフラッパの位置に基づいているということを理解すべきである。フラッパが３６０°を超えて回転する場合、象限は繰り返される。象限の境界は、全開位置および全閉位置のうちのいずれか１つによって画定される。ステップ９６で、弁が全開位置または全閉位置に達していなかった場合、装置は、フラッパを新しい位置まで移動させるための次の指示を待つ。
【００２７】
[0047]１つの象限に位置するフラッパが、他の３つの象限において相補的な位置にフラッパが位置するときと同様の流量制御をもたらすということも、理解すべきである。例えば、図６に示したように、フラッパが弁開口部に対して３０°の角度で第１象限に位置する場合、同じ制御率が、フラッパが弁開口部に対して１５０°の角度で第２象限に位置するとき、フラッパが弁開口部に対して２１０°の角度（第１象限でのフラッパの位置から１８０°）で第３象限に位置するとき、およびフラッパが弁開口部に対して３３０°の角度（第３象限でのフラッパの位置から１８０°）で第４象限に位置するときに、達成される。したがって、より全般的には、図６に示すように角度がΘとして定義される第１象限でのフラッパの各位置に対して、同じ制御をもたらすのに相当する同等のフラッパ位置は、（第２象限に対しては１８０°−Θ、（第３象限に対しては）１８０°＋Θ、および（第４象限に対しては）３６０°−Θである。
【００２８】
[0048]場合によっては、多少の弁のずれは許容されうる。この場合、弁は、ずれの誤差があらかじめ設定された閾値に達するまで、ずれの誤差を累算する。閾値に達した時点で、動作している象限が変更され、弁の位置が再設定される。図２０は、弁のずれが選択された閾値に達した時点で象限を変更する必要があるときの各ステップについて説明している。弁制御装置７０が新しい弁の位置に対する指示を受け取ると、プロセスはステップ１００に進む。象限が変更されていた場合、ずれはゼロに設定されることになり、そうでない場合、ずれは以前の設定からのいくらかの累算値を有することになる。ステップ１０２で、弁は新しい位置まで移動され、ステップ１０４で、フラッパの現在位置が符号器を用いて測定される。次いで、ステップ１０６で、弁がなおずれているかどうかが判定される。ノーの場合、プロセスは、弁を新しい位置まで動かすための新しい指示を待つために戻る。ステップ１０６でいくらかのずれ量が測定された場合、次いで、ステップ１０８で、ＳＬＩＰの値が、累算値に測定されたさらなるずれを加えた値に等しくされる。次いで、ステップ１１０で、新しいずれ量の値が、設定された閾値を超えたかどうかが判定される。ノーの場合、プロセスは、弁を新しい位置まで動かすための新しい指示を待つために戻る。イエスの場合、プロセスはステップ１１２に進み、そこで象限が変更され、累算ずれ量はゼロにリセットされる。リセットすると、プロセスはステップ１１４に進み、弁がその次の制御のための新しい象限に配置される。次いで、プロセスはステップ１１６に進むことができ、そこで弁は、符号器７０で示されるように新しい象限内の同じ位置に移動するように指示される。
【００２９】
[0049]自動補正を使用することもできる。自動補正は、弁を指示位置まで数回移動させようとする。ずれが起こり続ける場合、制御象限が変更され、弁は別の象限内の指示位置まで移動しようとする。図２１は、自動的なずれ補正を行うために要されるステップを示す。示されるように、弁を新しい位置まで移動させるための指示を制御装置が受け取ると、ステップ１２０で、象限が変更され、ステップ１２２で、ずれ量に関するカウントがゼロと見なされる。ステップ１２４で、弁のフラッパが新しい位置まで移動する。ステップ１２６で、フラッパの現在位置が符号器７２を使用して再び測定される。ずれ量がなかった場合、プロセスは開始位置まで戻り、次の指示を待つ。
【００３０】
[0050]ステップ１２８でずれ量が測定された場合、プロセスはステップ１３０に進む。ステップ１３０で、弁は、ずれ量をゼロまで減らすために所望の位置に向かって移動を続けるように指示される。次のステップ１３２で、弁が指示位置にある場合、弁は戻り、弁を新しい位置まで移動させるための次の指示を受け取るのを待つ。しかし、ステップ１３２で弁が所望の位置にない場合、ステップ１３４で、カウントの値が増加される。ステップ１３４は、ずれ補正が試行された回数を数える機能を提供する。プロセスのステップ１３０、１３２が所定の回数（実例では３回で示す）繰り返されていない場合、プロセスは、ステップ１３０、１３２、および１３４を繰り返す。３回繰り返された後、装置はステップ１３８で、移動が両方の象限で試みられたかどうかを判定する。イエスの場合、装置はステップ１４０で、使用者にエラーを報告する。ノーの場合、装置は、弁を新しい制御象限に配置するステップ１４２に進む。次のステップ１４４で、弁は、新しい象限内の同じ（相補的な）位置まで移動するように指示される。そしてステップ１４６で、象限は正しい値に変更される。次いで装置は、ステップ１４６に定められている他の象限内の新しい位置まで弁を移動させようと試みる。
【００３１】
[0051]説明した解決法により、費用または機械的な複雑性を追加することなく、フラッパ弁の耐用期間を延長することができる。必要とされる動作プロフィルは、安価な改訂費用でより大きな適応性を可能にするソフトウェアだけに基づいて修正および更新することができる。歯車装置／モータの特定の動作点がフラッパの開口方向に基づいてシフトするので、歯車列の耐用期間もまた延長することができる。図１７〜図２１に関連して説明した各特徴もまた、顧客のプロセスおよび要求に応じてオプションを使用するようにして製造業者または最終使用者によって実現できる。最終使用者は、１つの象限から次の象限への動作が装置内の気体力学に悪影響を及ぼすと判断された場合には、これらの特徴を不能にするように望むことができる。
【００３２】
[0052]フラッパが少なくとも３６０°回転可能である場合、この方法は、（ａ）フラッパの各面およびフラッパのさまざまな縁部を、弁を貫流する洗浄物質にさらして、弁を貫流する流体が流体にさらされた沈着物質を除去するおよび／または取り除くことができるようにし、（ｂ）フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の閉位置を行き来させて、フラッパの縁部が弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにするために、フラッパを動作させている間、弁を貫流する洗浄物質にフラッパをさらすことにより、使用中のフラッパの両面およびすべての縁部、ならびに弁開口部への物質の沈着がない状態にフラッパ弁を維持するために使用することができるということは明白というべきである。
【００３３】
[0053]開示された実施形態の先の説明は、いかなる当業者にも本発明を製造および使用することを可能とするように提供される。これらの実施形態に対するさまざまな修正は、当業者には容易に明らかになるであろう。また、本明細書において定義された総括的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなしに他の実施形態に適用されうる。さらに、弁は、気体および蒸気が真空チャンバに送られる蒸着装置に有用であるとされている。しかし、弁は、弁内に不要な沈着が起こりうる気体または蒸気を使用するいかなるシステムにも、気体および蒸気の配送システムとして有用である。例えば、弁はエッチングツールに使用することができる。したがって、本発明は、本明細書に示されている実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と整合する最大限の範囲に一致すべきものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁開口部を含む本体、および
前記弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備えるバタフライ弁であって、
前記フラッパが、少なくとも１つの全開位置、前記全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、前記回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である、バタフライ弁。
【請求項２】
前記フラッパが、互いに１８０°離れた２つの全開位置のそれぞれまで可動であるように、前記回転軸を中心として少なくとも３６０°回転可能であり、２つの全閉位置が互いに１８０°離れかつ前記全開位置のそれぞれから９０°および２７０°離れている、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項３】
使用中の前記フラッパに沈着するいかなる物質も使用中の前記フラッパの両面およびすべての縁部上に分散されるように、前記フラッパを前記開位置のうちの一方および前記閉位置のうちの一方まで選択的に移動させることができ、その結果そのような沈着物質が弁のコンダクタンスおよびフラッパの動作に及ぼす影響が軽減されて、耐用期間が延長される、請求項２に記載のバタフライ弁。
【請求項４】
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパのさまざまな縁部が前記弁を貫流する流体にさらされるように前記フラッパを回転させて、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、前記フラッパが一方または両方の前記閉位置を行き来するにつれて前記フラッパの一方の面および前記縁部の周辺ならびに前記フラッパの前記縁部付近の前記開口部の内部に沿って堆積しうる前記沈着物質を取り除くことができる、請求項２に記載のバタフライ弁。
【請求項５】
前記フラッパが、２方向のうちの一方の方向で少なくとも３６０°回転可能である、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項６】
前記フラッパを支持する回転可能な軸をさらに備え、前記フラッパが、前記軸を中心とし、前記弁開口部が、弁ハウジング中に形成されたテーパ付けされていない穴である、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項７】
前記フラッパが、円板状とされ、かつ前記フラッパの前記円板が前記開口部に対して９０°または２７０°の方向に実質的に配置されて前記弁開口部に最大流量が流れるようにする全開位置と、前記フラッパの前記円板が弁開口部を閉じるために０°または１８０°の方向に配置されて前記弁開口部に最少流量が流れるようにする全閉位置との間を、一方の方向で前記回転軸を中心として回転可能に取り付けられた、請求項６に記載のバタフライ弁。
【請求項８】
前記弁開口部に対して回転可能に取り付けられた軸をさらに備え、前記フラッパが、前記軸に対してしっかりと固着されて前記弁開口部に対して前記軸とともに回転する、請求項６に記載のバタフライ弁。
【請求項９】
軸が、可逆ステッパモータによって回転可能に駆動される、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項１０】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされている、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項１１】
前記弁開口部がテーパ付けされている、請求項１０に記載のバタフライ弁。
【請求項１２】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされていない、請求項１０に記載のバタフライ弁。
【請求項１３】
プロセス中に物質を利用するための装置と、
弁開口部を含む本体、および前記弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備える弁とを備えるシステムであって、
前記フラッパが、少なくとも１つの全開位置、前記全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、前記フラッパが前記回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である、システム。
【請求項１４】
前記フラッパが、互いに１８０°離れた２つの全開位置のそれぞれ、および互いに１８０°離れかつ前記全開位置のそれぞれから９０°および２７０°離れた２つの全閉位置のそれぞれまで移動可能なように、前記回転軸を中心として少なくとも３６０°回転可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
使用中の前記フラッパに沈着するいかなる物質も使用中の前記フラッパの両面およびすべての縁部上に分散されるように、前記フラッパを前記開位置のうちの一方および前記閉位置のうちの一方まで選択的に移動させることができ、その結果そのような沈着物質が弁のコンダクタンスおよびフラッパの動作に及ぼす影響が軽減されて、耐用期間が延長される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパのさまざまな縁部が前記弁を貫流する流体にさらされるように前記フラッパを回転させて、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、前記フラッパが一方または両方の前記閉位置を行き来するにつれて前記フラッパの一方の面および前記縁部の周辺ならびに前記フラッパの前記縁部付近の前記開口部の内部に沿って堆積しうる前記沈着物質を取り除くことができる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フラッパが、２方向のうちの一方に少なくとも３６０°回転可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記フラッパを支持する回転可能な軸をさらに備え、前記フラッパが前記軸を中心とし、前記弁開口部が弁ハウジング中に形成されたテーパ付けされていない穴である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記フラッパが、円板状とされ、かつ前記フラッパの前記円板が前記開口部に対して９０°または２７０°の方向に実質的に配置されて前記弁開口部に最大流量が流れるようにする全開位置と、前記フラッパの前記円板が弁開口部を閉じるために０°または１８０°の方向に配置されて前記弁開口部に最少流量が流れるようにする全閉位置との間を、一方の方向で前記回転軸を中心として回転可能に取り付けられた、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記弁開口部に対して回転可能に取り付けられた軸をさらに備え、前記フラッパが、前記軸に対してしっかりと固着されて前記弁開口部に対して前記軸とともに回転する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記軸が、可逆ステッパモータによって回転可能に駆動される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２２】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２３】
前記弁開口部がテーパ付けされている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２４】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされていない、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２５】
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパのさまざまな縁部が前記弁を貫流する流体にさらされるように前記フラッパを回転させて、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、前記フラッパが一方または両方の前記閉位置を行き来するにつれて前記フラッパの一方の面および前記縁部の周辺ならびに前記フラッパの前記縁部付近の前記開口部の内部に沿って堆積しうる前記沈着物質を取り除くことができる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２６】
使用中に、前記フラッパの両面およびすべての縁部ならびに弁開口部内への物質の沈着がない状態にフラッパ弁を維持する方法であって、
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパの前記さまざまな縁部が前記弁を貫流する洗浄物質にさらして、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた前記沈着物質を取り除くことができるように、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるように、前記フラッパを動作させながら、前記フラッパを、前記弁を貫流する前記洗浄物質にさらすステップを含む方法。
【請求項１】
弁開口部を含む本体、および
前記弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備えるバタフライ弁であって、
前記フラッパが、少なくとも１つの全開位置、前記全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、前記回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である、バタフライ弁。
【請求項２】
前記フラッパが、互いに１８０°離れた２つの全開位置のそれぞれまで可動であるように、前記回転軸を中心として少なくとも３６０°回転可能であり、２つの全閉位置が互いに１８０°離れかつ前記全開位置のそれぞれから９０°および２７０°離れている、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項３】
使用中の前記フラッパに沈着するいかなる物質も使用中の前記フラッパの両面およびすべての縁部上に分散されるように、前記フラッパを前記開位置のうちの一方および前記閉位置のうちの一方まで選択的に移動させることができ、その結果そのような沈着物質が弁のコンダクタンスおよびフラッパの動作に及ぼす影響が軽減されて、耐用期間が延長される、請求項２に記載のバタフライ弁。
【請求項４】
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパのさまざまな縁部が前記弁を貫流する流体にさらされるように前記フラッパを回転させて、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、前記フラッパが一方または両方の前記閉位置を行き来するにつれて前記フラッパの一方の面および前記縁部の周辺ならびに前記フラッパの前記縁部付近の前記開口部の内部に沿って堆積しうる前記沈着物質を取り除くことができる、請求項２に記載のバタフライ弁。
【請求項５】
前記フラッパが、２方向のうちの一方の方向で少なくとも３６０°回転可能である、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項６】
前記フラッパを支持する回転可能な軸をさらに備え、前記フラッパが、前記軸を中心とし、前記弁開口部が、弁ハウジング中に形成されたテーパ付けされていない穴である、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項７】
前記フラッパが、円板状とされ、かつ前記フラッパの前記円板が前記開口部に対して９０°または２７０°の方向に実質的に配置されて前記弁開口部に最大流量が流れるようにする全開位置と、前記フラッパの前記円板が弁開口部を閉じるために０°または１８０°の方向に配置されて前記弁開口部に最少流量が流れるようにする全閉位置との間を、一方の方向で前記回転軸を中心として回転可能に取り付けられた、請求項６に記載のバタフライ弁。
【請求項８】
前記弁開口部に対して回転可能に取り付けられた軸をさらに備え、前記フラッパが、前記軸に対してしっかりと固着されて前記弁開口部に対して前記軸とともに回転する、請求項６に記載のバタフライ弁。
【請求項９】
軸が、可逆ステッパモータによって回転可能に駆動される、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項１０】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされている、請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項１１】
前記弁開口部がテーパ付けされている、請求項１０に記載のバタフライ弁。
【請求項１２】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされていない、請求項１０に記載のバタフライ弁。
【請求項１３】
プロセス中に物質を利用するための装置と、
弁開口部を含む本体、および前記弁開口部に対して可動であるように回転軸を中心として回転可能に取り付けられたフラッパを備える弁とを備えるシステムであって、
前記フラッパが、少なくとも１つの全開位置、前記全開位置から９０°離れた少なくとも１つの全閉位置、およびもう一方の同じ位置から１８０°離れた、全開位置または全閉位置のどちらかの第３の位置まで可動であるように、前記フラッパが前記回転軸を中心として少なくとも１８０°回転可能である、システム。
【請求項１４】
前記フラッパが、互いに１８０°離れた２つの全開位置のそれぞれ、および互いに１８０°離れかつ前記全開位置のそれぞれから９０°および２７０°離れた２つの全閉位置のそれぞれまで移動可能なように、前記回転軸を中心として少なくとも３６０°回転可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
使用中の前記フラッパに沈着するいかなる物質も使用中の前記フラッパの両面およびすべての縁部上に分散されるように、前記フラッパを前記開位置のうちの一方および前記閉位置のうちの一方まで選択的に移動させることができ、その結果そのような沈着物質が弁のコンダクタンスおよびフラッパの動作に及ぼす影響が軽減されて、耐用期間が延長される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパのさまざまな縁部が前記弁を貫流する流体にさらされるように前記フラッパを回転させて、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、前記フラッパが一方または両方の前記閉位置を行き来するにつれて前記フラッパの一方の面および前記縁部の周辺ならびに前記フラッパの前記縁部付近の前記開口部の内部に沿って堆積しうる前記沈着物質を取り除くことができる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フラッパが、２方向のうちの一方に少なくとも３６０°回転可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記フラッパを支持する回転可能な軸をさらに備え、前記フラッパが前記軸を中心とし、前記弁開口部が弁ハウジング中に形成されたテーパ付けされていない穴である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記フラッパが、円板状とされ、かつ前記フラッパの前記円板が前記開口部に対して９０°または２７０°の方向に実質的に配置されて前記弁開口部に最大流量が流れるようにする全開位置と、前記フラッパの前記円板が弁開口部を閉じるために０°または１８０°の方向に配置されて前記弁開口部に最少流量が流れるようにする全閉位置との間を、一方の方向で前記回転軸を中心として回転可能に取り付けられた、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記弁開口部に対して回転可能に取り付けられた軸をさらに備え、前記フラッパが、前記軸に対してしっかりと固着されて前記弁開口部に対して前記軸とともに回転する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記軸が、可逆ステッパモータによって回転可能に駆動される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２２】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２３】
前記弁開口部がテーパ付けされている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２４】
前記フラッパが円板状であり、前記円板がテーパ付けされていない、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２５】
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパのさまざまな縁部が前記弁を貫流する流体にさらされるように前記フラッパを回転させて、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた沈着物質を取り除くことができるようにすることによって、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるようにすることによって、前記フラッパが一方または両方の前記閉位置を行き来するにつれて前記フラッパの一方の面および前記縁部の周辺ならびに前記フラッパの前記縁部付近の前記開口部の内部に沿って堆積しうる前記沈着物質を取り除くことができる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２６】
使用中に、前記フラッパの両面およびすべての縁部ならびに弁開口部内への物質の沈着がない状態にフラッパ弁を維持する方法であって、
（ａ）前記フラッパの各面および前記フラッパの前記さまざまな縁部が前記弁を貫流する洗浄物質にさらして、前記弁を貫流する前記流体が前記流体にさらされた前記沈着物質を取り除くことができるように、および（ｂ）前記フラッパに一方または両方の回転方向で一方または両方の前記閉位置を行き来させて、前記フラッパの前記縁部が前記弁開口部の内部の沈着物質を取り除くのに役立つことができるように、前記フラッパを動作させながら、前記フラッパを、前記弁を貫流する前記洗浄物質にさらすステップを含む方法。
【図１】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公表番号】特表２０１３−５１０２７５（Ｐ２０１３−５１０２７５Ａ）
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３７８９４（Ｐ２０１２−５３７８９４）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５２８３９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５６３８５
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５９２０５３９６３）エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】ＭＫＳ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５２８３９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５６３８５
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５９２０５３９６３）エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】ＭＫＳ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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