JPH11315988A - 石英ガラス管とステンレス管の接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石英ガラス管とステンレス管とを高温かつ減
圧下で確実にシールすることのできる接続構造を提供す
る。 【解決手段】 ガス加熱装置、液体原料気化装置、ＣＶ
Ｄ装置等において石英ガラス製の加熱管(３)または容器
(９)反応管(13)の導出入管(４)(５)(15)の先端部に石英
ガラス製フランジ(16)をそれぞれ一体に形成する。この
石英ガラス製フランジ(16)を締付用金属製フランジ(19)
の接合面側に凹設した凹部(18)に装着する。石英ガラス
製フランジ(16)の接合面を鏡面に形成するとともに、石
英ガラス製フランジ(16)に対向する給排路側のステンレ
ス製フランジ(17)の接合面を鏡面に形成する。締付用金
属製フランジ(19)と給排路側のステンレス製フランジ(1
7)とを締付接合することにより、石英ガラス製フランジ
(16)の接合面を給排路側のステンレス製フランジ(17)の
接合面に気密接当させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、半導体製造設備等で高
温に加熱された腐食性流体等を流す石英ガラス管または
高温に加熱された石英ガラス管とその給排路側装置のス
テンレス配管との接続構造に関し、特に常圧より減圧下
で使用されるものに関する

【０００２】

【従来の技術】石英等のガラス管とステンレス管の接続
にあたって次のような接続構造が用いられている。 シリコンゴムやテフロン等の材質よりなる弾力性や
シール性に優れるＯリング・パツキンをを間にはさんだ
接続構造。 石綿ジヨイントシート等の高温で用いられるパッキ
ンを間にはさんだ接続構造。 ステンレス管とコバール用ガラスとをコバール(29%
Ni‐17%Co‐Fe)を使用して封着しコバールガラスとパイ
レックスガラス、パイレックスガラスと石英ガラスとを
溶着する接続構造。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】石英ガラスを５００℃
以上の高温に加熱する場合に従来の接続構造では次のよ
うな課題が生じた。 シリコンゴムやテフロンのＯリング・パツキンは、
高温用のものでも２００〜３００℃までしか使用でき
ず、それ以上の高温では溶融してシール性を失う。 石綿ジョイントシートは、元来真空シール性には乏
しく、かつ高温ではパツキンから不純物が発生して配管
内部を汚染する。 コバールとコバールガラスを介した溶着において
は、コバールガラス、パイレックスガラス、石英ガラス
とそれぞれの間に熱膨張係数の差が大きく熱応力に弱
い、またパイレックスガラスは耐高温性において劣る。 したがって、高温かつ減圧下を満足する接続方法が無か
った。

【０００４】本発明はこのような点に着目してなされた
もので、石英ガラス管とステンレス管とを、高温かつ減
圧下において確実に接合することのできる接合構造を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、石英ガラス製の高温加熱管または高温反
応管のガス導出管の先端部に石英ガラス製フランジを形
成し、この石英ガラス製フランジを供給先ないしは排出
先装置側ステンレス製配管の先端部の給排路側ステンレ
ス製フランジに対向する締付用金属フランジの接合面側
に凹設した凹部に装着し、石英ガラス製フランジの接合
面を鏡面に形成するとともに、給排路側ステンレス製フ
ランジの接合面を鏡面に形成して、締付用金属フランジ
と給排路側ステンレス製フランジとを締め付け接合する
ことにより、石英ガラス製フランジの接合面を給排路側
ステンレス製フランジの接合面に気密当接させるように
構成したことを特徴としている。

【０００６】

【発明の作用】本発明では、石英ガラス製の高温加熱管
または高温反応管のガス導出管の一端部分にフランジを
一体に形成し、このフランジの接合面とステンレス配管
側のフランジの接合面をそれぞれ鏡面に形成し、鏡面同
士を当接させて接合するようにしているので、高温かつ
減圧下においても高い気密性を保持した状態で石英ガラ
ス管とステンレス管とを接合することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は腐食性ガスの気化ガスを加
熱する加熱装置の概略図、図４は要部の拡大断面図であ
る。この気化ガスの加熱装置は、電気炉(２)内部に石英
ガラス製のコイル状の加熱管(３)を配置してある。

【０００８】石英ガラス製のコイル状加熱管(３)の両端
部は電気炉(２)から同方向に導出してあり、一方をガス
導入管(４)、他方をガス導出管(５)に形成してある。ガ
ス導入管(４)及びガス導出管(５)の各導出入先端部にフ
ランジ(16)が石英ガラスで一体に形成してある。

【０００９】加熱装置のガス給排路(６)はステンレス管
で形成したガス流入路(７)及びガス流出路(８)で形成し
てあり、ガス流入路(７)及びガス流出路(８)の先端部に
は、ガス導入管(４)及びガス導出管(５)に形成した石英
ガラス製フランジ(16)とそれぞれ対向する状態でステン
レス製フランジ(17)が固定配置してある。

【００１０】また、加熱装置側には接合面に収容凹部を
凹設した締付用金属製フランジ(19)が配置してある。こ
の締付用金属製フランジ(19)は直径位置で二つ割可能に
形成してあり、収容凹部(18)内に石英ガラス製フランジ
(16)を収納する状態となるように締付用金属製フランジ
(19)を石英製フランジ(16)に被せ着け、半身の締付用金
属製フランジ(19)同士を結合することにより、加熱装置
側のフランジは石英ガラス製フランジ(16)を内部に包み
込んだ状態となる。

【００１１】この石英ガラス製フランジ(16)の接合面
と、ガス給排路(６)側に位置するステンレス製フランジ
(17)の接合面はそれぞれ鏡面に形成してある。そして、
加熱装置側に位置する締付用金属製フランジ(19)とガス
給排路(６)側に位置するステンレス製フランジ(17)とを
固定ボルト(20)で連結して締め付けることにより鏡面同
士の接触により、しっかりと面シールすることになる。

【００１２】なお、加熱装置側に位置する締付用金属製
フランジ(19)の凹部(18)の奥部周壁には石綿製クッショ
ン材(22)が配置してあり、締付用金属製フランジ(19)と
給排路側のステンレス製フランジ(17)との間をボルト締
めで接合した際に、石英ガラス製フランジ(16)に過大な
締付圧力が作用しないようにしてある。

【００１３】また、加熱装置側に位置する締付用金属製
フランジ(19)と給排路側のステンレス製フランジ(17)と
の間のボルト締め部には複数個のスプリングワツシャー
(21)を噛ませることにより、加熱−冷却サイクル中のボ
ルト(20)やステンレス製フランジ(17)および締付用金属
製フランジ(19)の膨張収縮による締付圧力の緩みを吸収
し、面シールを維持するようにしてある。

【００１４】上記の実施態様では、石英ガラス製フラン
ジ(16)の接合面とこの石英ガラス製フランジ(16)が当接
するガス給排路(6)側に位置するステンレス製フランジ
(17)の接合面とを鏡面に形成してあれば、シール性を十
分確保することができる。

【００１５】図２は腐食性液体原料の気化装置の概略図
で、石英ガラス製容器(９)内の液体原料(10)を周囲の加
熱炉(２)によって加熱するとともに、キャリアガスでバ
ブリングするかまたは液体原料の蒸気圧のみで気化し
て、供給するための装置である。ここでバブリングガス
を導入するための石英ガラス製配管(４)と気化ガスを導
出するための石英ガラス製配管(５)は、石英ガラス製容
器(９)と一体に形成され、さらにこの石英ガラス製の導
出入配管(４)(５)の端部と一体に形成した石英フランジ
(16)において、ガス給排路側(６)のステンレス製フラン
ジ(17)と図４に示す構造の鏡面同士の接触により、しっ
かりと面シールをした状態で接合することができる。

【００１６】図３はＣＶＤ装置の概略図で、石英反応管
(13)内のサセプター(14)を石英反応管(13)外周に設置し
た誘導加熱コイル(12)によって誘導加熱しながら、ガス
供給配管(７)からガスを供給し排気配管(11)に排出する
構造になっている。この石英反応管(13)内のサセプター
(14)に向けてガスを供給するための石英反応管(13)と一
体に形成した石英フランジ(16)においても、ガス供給配
管(７)側のステンレス製フランジ(17)と図４に示す構造
の鏡面同士の接触により、しっかりと面シールをした状
態で接合することができる。

【００１７】

【実施例】表１は、石英ガラス製フランジとステンレス
製フランジの接合に関して、ゴムシートまたは石綿シー
トのパヅキンを挟んだ方法や並仕上げ面の石英ガラス製
フランジとステンレス製フランジの面シールと、本発明
による鏡面同士の石英ガラス製フランジとステンレス製
フランジ面の面シールのヘリウムリークディテクターを
用いた吹き付け法の真空漏洩試験によるシール性能を比
較したものである。

【００１８】

【表１】

【００１９】ここで、石英ガラス製フランジ面とステン
レス製フランジ面との間にゴムシートないしはゴム製Ｏ
リングをパッキンとして挟むのが最も一般的な真空シー
ル方法で、表１(Ａ)のゴムシートを挟んだ場合におい
て、真空漏れ量は１×１０^-9Torr・リットル／sec 台で
ある。これに対し、(Ｂ)の石綿シートを挟んだ場合の真
空漏れ量は１×１０^-5Torr・リットル／sec 台と大き
く、高真空装置の真空シール方法としては使えるレベル
にない。更に(Ｃ)の石英ガラス製フランジ面とステンレ
ス製フランジ面の並仕上げ面同士を面接触させた場合の
真空漏れ量は１×１０^-3Torr・リットル／sec 台と大き
く真空シール方法として使えない。したがって、従来の
技術ではゴムシートの使用可能な温度範囲内、即ち高性
能のフツ素系ゴムの最高使用温度２５０℃以下に限っ
て、石英ガラス製フランジとステンレス製フランジを接
合し真空シールできるだけであった。

【００２０】しかし、本発明による鏡面同士の石英ガラ
ス製フランジとステンレス製フランジ面の面シールにお
いては、表１(Ｄ)に示すように真空漏れ量は７.６×１
０^-9Torr・リットル／sec と低く、僅かながらゴムシー
トの真空漏れ量には及ばないものの１×１０^-9Torr・リ
ットル／sec 台に達しており、高真空装置の真空シール
方法として十分に使用可能なレベルにある。したがっ
て、本発明によりゴムシートの最高使用温度２５０℃を
超えて、推定８００℃程度の高温まで石英ガラス製フラ
ンジとステンレス製フランジを接合し真空シールできる
ようになった。

【００２１】

【発明の効果】本発明では、石英ガラス製加熱管または
反応管の石英ガラス製配管の導出部での端部にフランジ
を一体に形成し、このフランジの接合面と給排路側ステ
ンレス配管の端部に溶接したステンレス製フランジの接
合面をそれぞれ鏡面に形成し、鏡面同士を当接させて接
合するようにしているので、高い気密性を保持した状態
で石英ガラス管とステンレス管とを接合することができ
る。また、ゴムパッキンなどを用いないため高温におい
て石英ガラス管とステンレス管を高い気密性を保持した
まま接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス加熱装置の概略図である。

【図２】液体原料気化装置の概略図である。

【図３】ＣＶＤ装置の概略図である。

【図４】要部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１…加熱領域、２…加熱炉、３…石英ガラス製加熱管、
４…ガス導入管、５…ガス導出管、６…ガス給排路、７
…ガス流入路、８…ガス排出路、９…石英ガラス製容
器、10…液体原料、11…排気配管、12…誘導加熱コイ
ル、13…石英反応管、14…サセプター、15…ガス導入
管、16…石英ガラス製フランジ、17…給排路側ステンレ
ス製フランジ、18…収容凹部、19…締付用金属フラン
ジ、20…固定ボルト、21…スプリングワツシャー、22…
石綿製クッション材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 腐食性ガスを高温に加熱させて供給する
   加温装置で高温加熱管に耐食性のある石英ガラスを用い
   たもの、あるいはＣＶＤ装置等での石英ガラス製高温反
   応管のガス給排路への接続構造にあって特に常圧より減
   圧下で使用されるものにあって、高温加熱管(3)(9)また
   は高温反応管(13)のガス導出管(4)(5)(15)の先端部に石
   英ガラス製フランジ(16)を形成し、この石英ガラス製フ
   ランジ(16)を供給先ないしは排出先装置側ステンレス製
   配管(6)(7)の先端部の給排路側ステンレス製フランジ(1
   7)への締付用金属フランジ(19)の接合面側に凹設した凹
   部に装着し、石英ガラス製フランジ(16)の接合面を鏡面
   に形成するとともに、給排路側ステンレス製フランジ(1
   7)の接合面を鏡面に形成して、締付用金属フランジ(19)
   と給排路側ステンレス製フランジ(17)とを締め付け接合
   することにより、石英ガラス製フランジ(16)の接合面を
   給排路側ステンレス製フランジ(17)の接合面に気密当接
   させるように構成した石英ガラス管とステンレス管との
   接続構造。
2. 【請求項２】 締付用金属フランジ(19)を分割可能に形
   成し、石英ガラス製フランジ(16)を凹部(18)に抱き込む
   状態で収納するようにした請求項１に記載の石英ガラス
   管とステンレス管の接続構造。