JPH0216105Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、主として石英ガラスで形成された半
導体製造用の各種治具及び設備を加工する為の石
英ガラス加工用バーナに係り、特に炉心管その他
の大口径又は大型の石英ガラス材を加工し得る石
英ガラス加工用バーナに関する。

「従来の技術」 従来より半導体ウエハ表面の不純物拡散や薄膜
形成を行う半導体熱処理システムに用いられる、
ウエハ支持ボート、サセプタ、又は炉芯管等の各
種半導体製造用治具及び設備においては、該治具
等より遊離した不純物がウエハ表面に付着するの
を防止する為に、耐熱性と化学的安定性の高い石
英ガラス材を用いるのが一般的である。

そしてこの種の石英ガラス材は、従来より金属
製のバーナを用いて加工を行つていたが、金属製
のバーナを用いると、該金属より遊離した金属蒸
気又はその酸化物が、ガス流や火炎とともに前記
石英ガラス表面に噴出−付着し、該金属酸化物等
が付着した半導体製造治具をそのまま熱処理工程
に使用すると、熱処理中に前記治具等より遊離し
た金属酸化物が、ウエハ表面に付着して製品不良
の原因になるという問題を生じる。

この為、前記金属製のバーナの代わりに、石英
ガラス製のバーナを用いて加工を行う方法が種々
検討されているが、石英ガラスの場合は金属と異
なり、精密な切削加工等が困難であり又例え可能
であるにしてもその加工工数が大である故に、石
英ガラス加工用バーナを製作する場合は切削加工
を極力少なくし、バーナ形成用石英ガラス材をあ
ぶりながら引き延ばし、曲げ、拡径や縮径、又は
溶着等の熱加工手段を多く採用する方が好ましい
事は言うまでもない。

さて石英ガラス製のバーナとして特公昭46−
42113号において透明石英ガラスの造塊製造に用
いるバーナが開示されている。

かかるバーナは本考案のように石英ガラス加工
用バーナではないが、吹出し口側が拡径され、水
素ガスを導通させる外筒を有する点、該外筒内に
挿設された酸素ガス導通用の中筒の先側を前記外
筒拡径部に沿つて膨出させた膨出部位を有する
点、該膨出部位の端側より多数の分岐管を吹出し
口側に向け延設した点については本考案と実質的
に同一である。

「考案が解決しようとする技術的課題」 しかしながら石英ガラス加工用のバーナでは被
加工物の上下左右から加熱させる必要があるため
に、ハンドリング操作が容易である事、及び多少
乱暴にハンドリングを行つても破損しない事が必
要条件であるが、 前記従来技術に係るバーナは、外筒と中筒間、
又膨出部位と多数の分岐管のいずれもが１点のみ
でしか支持されておらず、この為僅かな揺動でも
容易に破損してしまい、而も前記従来技術は吹き
出し口の基側には直接細径の各種ガス供給管が露
出している構造の為に、ハンドリング操作が全く
出来ず、この為前記従来技術においては前記吹出
し口を所定位置に設置固定して使用するしている
が、かかる構成では透明石英ガラスの造塊製造以
外には全く用いる事が出来ない。

而も前記従来技術においては吹出し口の中央位
置に膨出部位が存在するために、水素供給管より
吹出し口側に導入された燃焼ガスが、前記膨張部
位外周側の空〓間隔を沿つて吹出口周囲に多く導
入されるが、吹出口中心側に回り込む量が相対的
に少なく、この結果大型の石英ガラス材を加工す
るために必要な強力な火炎エネルギと、均等な火
炎分布を得ることが困難である。

本考案はかかる技術的課題を達成するために、
ハンドリング操作が容易にして且つ多少の揺動で
も破損する事のない石英ガラス製バーナを提供す
る事を目的とする。

本考案の他の目的とするところは、炉心管その
他の大型の石英ガラス材を加工するために必要な
強力な火炎エネルギと、均等な火炎分布を容易に
得る事の出来る石英ガラス製バーナを提供する事
を目的とする。

又本考案の他の目的は大口径の燃焼ガス噴出口
を形成しつつも火力が低下する事なく、円滑に大
口径の火炎を形成し得る石英ガラス製バーナを提
供する事にある。

又本考案の他の目的は火炎長さを調整し得る石
英ガラス製バーナを提供する事にある。

「問題点を解決しようとする手段」 本考案はかかる技術的課題を達成する為に、第
１図に示すように、 先ず第１の特徴とするところは、ハンドリング
操作を可能ならしめるために、吹出し口５の基側
に位置する外筒１筒部を直線状に延伸し、該直線
部分に中筒２、二重管３を同心状に挿設した点に
ある。

第２の特徴とする所は、前記石英ガラス製のバ
ーナを多少乱暴に扱つても破損する事のないよう
に、外筒１内に挿設した中筒２及び二重管３をい
ずれも２点若しくは３点支持にて強固に支持させ
た点にある。

この様な２点支持を可能ならしめるために、外
筒１はその基側に壁面部５１を形成し、該壁面部
５１に中筒２の一部をなす支燃性ガス供給管２２
と、二重管３の一部をなす内管３１を保持した
点、更に二重管３自体の二点支持を可能ならしめ
るために、前記外筒１基側壁面部５１より挿通さ
れた支燃性ガス供給管２２を前記外筒１内で拡径
して中筒２となすように形成し、該中筒の拡径部
２２端壁面２２ａに二重管３自体を支持させた点
を特徴とするものである。

この結果、中筒２は支燃性ガス管路とを介して
外筒１壁面部５１と多数の小孔を有する支持板６
を介して外筒１内に二点支持にて位置決め支持さ
れると共に、二重管３は中筒２の拡径部２２端壁
面２２ａと膨出部位端壁面２１ａに二点支持され
ると共に、前記二重管３の内管３１側を前記外筒
１基側壁面部５１にも支持されているために、実
質的に三点支持となり、一層強固に支持が可能と
なる。

更に前記膨出部位２１の端側より延設した多数
の分岐管４においても、外筒１拡径部２２位の仮
想同心円上に位置する連結部材７により分岐管４
同士をリング状に連結するのがよい。

更に本考案の第三の特徴とする所は大型の石英
ガラス材を加工するために必要な強力な火炎エネ
ルギと均等な火炎分布を得る為に、燃焼ガスと支
燃性ガスを供給する二重管３を中心部に挿設した
点にあるが、この様に構成すると外筒１、中筒
２、二重管３の内管３１と外筒３２に夫々独立し
たガス接続口（供給管）を設けねばならず、その
操作性が繁雑化する。

そこで本考案については、前記二重管３につい
ては外管３２側の基端を前記中筒２の拡径部２２
端壁面２２ａ上流側の外筒１内に止設し、該外筒
１内に位置する外管３２の所定位置に穿孔した小
孔３４より自動的に燃焼ガスが導入可能に構成
し、これにより供給管の操作本数の減少を図つて
いる。

この場合、必要に応じて前記二重管３の外管３
２に燃焼ガスを導入する小孔を、中筒２の膨出部
位２１端壁面２１ａの下流側の外筒１吹出し口５
内にも開口し、燃焼ガスの導入量を多くする事も
出来る。

「実施例」 以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を
例示的に詳しく説明する。ただしこの実施例に記
載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、
この考案の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本考案の実施例に係る石英ガラス加工
用の酸水素バーナを示す一部切欠き正面図、第２
Ａ〜２Ｅ図は第１図の各部位（Ａ−A′，Ｂ−B′，
Ｃ−C′，Ｄ−D′，Ｅ−E′）の横断面図である。

本実施例に係る酸水素バーナは石英ガラス筒、
石英ガラス管又は石英ガラス材を熱加工して形成
され、水素ガスが導入される石英ガラス製の外筒
１内に支燃性ガス導通用中筒２を同心状に挿設す
るとともに、更に該ガス中筒２内に酸素ガスと水
素ガスが夫々導通される二重管３を同心状に挿設
している。

そしてその構成は既に前記技術手段の項に説明
されているが、更に詳細に説明するに、 外筒１は直線状をなし、その入口端側の周縁部
の対称位置に一対の水素ガス導入管１３，１４を
連接するとともに、該外筒１の出口側を半球状に
拡径しつつ更にその先側を徐々に縮径して形成さ
れる円筒ドーム状の鐘部１１を形成し、該鐘部１
１の出口端を開口して吹出し口５となす。

支燃性ガス導通用中筒２は、前記外筒１入口端
側中心近傍に取り付けられ第３の水素ガス導入管
２２を縮径して外筒１内に挿設した後、該外筒１
中心線と同心状に拡径２２して外筒１と同心状に
鐘部１１入口端まで直線状に延設し、更に該外筒
１の吹出し側鐘部１１内周面に沿つて椀形状に膨
出させた後、該膨出部位２１の端側より多数の分
岐管４ａ…を、外筒１鐘部１１の仮想同心円上に
沿つて吹出し口５側に向け延設する。

そして前記外筒１の鐘部１１入口端側に多数の
小孔６ａを有するドーナツ板状支持板６を取り付
け、該支持板６を介して中筒２を外筒１内に同心
状に位置決め固定する。

尚、前記分岐管４ａ…はいずれも吹出し口５中
心延長線上に位置する任意の焦点位置で集束され
るよう中心側に向け僅かに傾斜させて配置するの
がよい。

又前記分岐管４ａ…は、膨出部位２１端側より
延設されているので強度性の面で不安が残る為
に、前記仮想同心円上に位置する夫々の分岐管４
ａ…同士をリング状に連結部材７により支持す
る。

一方二重管３は、前記外筒１入口端側中心近傍
に取り付けられた酸素ガス導入管３３に連接さ
れ、外筒１中心線上に沿つて吹出し口５まで延設
する内管３１と、該内管３１の入口側中筒途中よ
り同心状に吹出し口５まで延設して形成された外
管３２とを有し、該外管３２をその途中位置で中
筒２内に貫通させて、該中筒２の入口端と膨出部
位２１出口端で支持されるよう構成し、そして更
に前記外管３２の入口端と鐘部１１側の中筒途中
に夫々多数の小孔３４，３５を穿設し、外筒１内
を流れる水素ガスを小孔３４，３５より吸引し、
外管３２内に導くよう構成している。

かかる実施例によれば、二重管３の内管３１に
は酸素ガスが、又該内管３１を同心状に囲繞する
外管３２には外筒１内を流れる水素ガスが小孔３
４，３５を介して吸引され、又中筒２より導かれ
た酸素ガスは膨出部位２１により膨張しながら分
岐管４ａ…内に均等に配分されて導出し、更に外
筒１内に導かれた水素ガスは支持板６の小孔６ａ
により拡散されて且つ膨出部位２１外周面を案内
として鐘部１１内周面側に導かれながら該鐘部１
１内で均等に拡散されて吹出し口５側に導出され
る。

従つてかかる実施例によれば、燃焼ガスを導通
させる石英ガラス製の外筒１の吹出し口５側を拡
径し、大口径の燃焼ガス噴出口を形成しつつも、
該鐘部１１内に燃焼ガスを支燃する為の中筒２と
連通する多数の分岐管４ａ…が挿設されている為
に、酸欠等により火力が低下する事なく、円滑に
大口径の火炎を形成し得る。

この場合において前記中筒２は直接多数の分岐
管４ａ…に連接させるのではなく、膨出部位２１
（空間）を介して多数の分岐管４ａ…に連通させ
ている為に、各分岐管４ａ…に均一にガスが配分
され、前記効果が一層向上する。

尚前記多数の分岐管４ａ…は、拡径された外筒
１の仮想同心円に沿つて配設するのが好ましく、
この場合において外筒鐘部１１の仮想同心円上に
位置する分岐管４ａ…同士をリング状に連結する
連結部材７により支持させれば、該分岐管４ａ…
の支持が強固になるとともに、該連結部材７と分
岐管４ａ…よりなる連結体は同心状に配設されい
る為に当然に半径方向に燃焼ガスが流れる隙間空
間が確保される事となり、該連結体を配設しても
鐘部１１内を流れる燃焼ガスの導通が阻害される
事はない。

更に本実施例によれば、前記外筒１の吹出し口
５側を拡径しつつも該鐘部１１に沿つて中筒２の
膨出部位２１が形成されている為に、該膨出部位
２１外周面に沿つて前記外筒１内を流れる燃焼ガ
スが鐘部１１内壁面側に導かれ、而も本考案の好
ましい実施例においては、多数の小孔６ａを有す
る支持板６が前記外筒１鐘部１１の上流側に位置
している為に、該支持板６が前記ガスを均一拡散
させる為のバツフア板として機能し、大径の鐘部
１１内に均一に燃焼ガスが導かれ、前記効果が一
層向上する。

又本実施例においては、前記中筒２内に、燃焼
ガスと支燃性ガスが夫々導出される二重管３を挿
設し、該二重管３を外筒１鐘部１１の中心軸上に
沿つて延設させた為に、吹出し口５中心部より混
合流を噴出させる事が出来、この結果該吹出し口
５を大口径にしつつも強力な火力を得る事が出
来、且つ該二重管３へのガス供給を開閉又は制御
させる事により火炎長さや火力の調整を容易に行
う事が出来る。

更に本実施例によれば、石英ガラス管又は石英
ガラス筒又は板状石英ガラス材を用いて熱加工手
段により容易に製作出来るよう構成されており、
量産化と実用化が可能な石英ガラス製ガスバーナ
を提供し得る。

「考案の効果」 以上記載した如く本考案によれば、炉芯管その
他の大口径又は大型の石英ガラス材を加工し得る
バーナを、石英ガラス管又は石英ガラス筒を用い
て熱加工手段により容易に製作出来るとともに、
大口径の燃焼ガス噴出口を形成しつつも火力が低
下する事なく、円滑に大口径の火炎を形成し得
る。

更に本考案によれば、大口径の燃焼ガス噴出口
内に混合流を噴出させる二重管を挿設した為に、
強い火力を得る事が出来るとともに、該二重管へ
のガス供給の制御により火炎長さを調整する事も
出来る。

而も本考案によれば吹出し口の基側に位置する
外筒筒部を直線状に延伸し、該直線部分に中筒、
二重管を同心状に挿設した為に、ハンドリング操
作が容易になり、而もこれらの部材は外筒内に挿
設した中筒及び二重管をいずれも２点若しくは３
点支持にて強固に支持させた為に、前記石英ガラ
ス製のバーナを多少乱暴に扱つても破損する事が
なく、これにより石英ガラス加工バーナとして極
めて好適なものを提供できる。

又本考案によれば前記したように、大型の石英
ガラス材を加工するために必要な強力な火炎エネ
ルギと均等な火炎分布を得る為に、燃焼ガスと支
燃性ガスを供給する二重管を中心部に挿設した
が、該二重管については外管側の基端を前記中筒
の拡径部端壁面上流側の外筒内に止設し、該外筒
内に位置する外管の所定位置に穿孔した小孔より
自動的に燃焼ガスが導入可能に構成し、これによ
り供給管の操作本数の減少を図り、一層の操作性
の向上を図つている。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る石英ガラス加工
用の酸水素バーナを示す一部切欠き正面図、第２
Ａ〜２Ｅ図は第１図の各部位（Ａ−A′，Ｂ−B′，
Ｃ−C′，Ｄ−D′，Ｅ−E′）の横断面図である。 １：外筒、２：中筒、３：二重管、２１：膨出
部位、４：分岐管、５：吹出し口、６：支持板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 一又は複数の小径の燃焼ガス供給管１３，１
   ４が接続された基側の壁面部５１よりほぼ直線
   状に延設した筒体先側を拡径させて吹出し口１
   １を形成した外筒１と、 前記外筒基側壁面部５１より挿通された支燃
   性ガス供給管２２を前記外筒１内で拡径し、該
   拡径部２２を前記外筒１と同心状に直線状に延
   設し、その先側を多数の小孔を有する支持板６
   を介して外筒１内に位置決め支持すると共に、
   該支持部先側を前記外筒１拡径部２２に沿つて
   膨出させ、該膨出部位２１の端壁面２１ａより
   多数の分岐管４を吹出し口５側に向け延設して
   形成した中筒２と、 中筒２の拡径部２２端壁面２２ａと膨出部位
   ２１端壁面２１ａに二点支持された状態で、該
   中筒２内に同心状に挿設された二重管３とより
   なり、 これらをいずれも石英ガラスで形成すると共
   に、 前記二重管３の内管３１側を前記外筒１基側
   壁面部５１より外方に突出させ、燃焼ガス供給
   管となすとともに、外管３２側の基端を前記中
   筒２の拡径部２２端壁面２２ａ上流側の外筒１
   内に止設し、該外筒１内に位置する外管３２の
   所定位置に穿孔した小孔３４より燃焼ガスを導
   入可能に構成した ことを特徴とする石英ガラス加工用バーナ ２ 前記二重管３の外管３２に燃焼ガスを導入す
   る小孔３５が、中筒２の膨出部位２１端壁面２
   １ａの下流側に位置するに外筒１吹出し口５内
   に開口されている請求項１記載の石英ガラス製
   ガスバーナ ３ 前記多数の分岐管４が、外筒１拡径部２２位
   の仮想同心円上に位置する分岐管４同士をリン
   グ状に連結する連結部材７により支持されてい
   る請求項１記載の石英ガラス製ガスバーナ。