KR102200463B1

KR102200463B1 - 석영튜브의 제조방법

Info

Publication number: KR102200463B1
Application number: KR1020180107346A
Authority: KR
Inventors: 장용택; 이성기; 김창동; 김태훈; 이준탁; 성기훈; 홍태기; 김경덕
Original assignee: 주식회사 원익큐엔씨
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2021-01-08
Also published as: KR20200028770A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 완성된 석영튜브를 출발 튜브로 하여 외관 품질이 우수한 돌출부를 갖는 석영튜브를 복잡하지 않은 공정으로 짧은 시간에 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 돌출부를 형성하고자 하는 완성된 석영튜브를 준비하는 석영튜브준비단계;
상기 돌출부를 수용할 수 있는 돌출부수용부 및 상기 돌출부수용부에 음압(부압)을 부여하는 음압부여부를 포함하는 지그 및 상기 석영튜브의 내부를 이동가능한 버너를 준비하는 지그 및 버너준비단계;
상기 돌출부를 형성하고자 하는 석영튜브의 일부 영역이 상기 지그의 돌출부수용부에 위치되도록 상기 석영튜브를 상기 지그에 배치하는 석영튜브배치단계; 및
상기 음압부여부를 통해 상기 돌출부수용부에 음압이 부여된 상태에서, 상기 석영튜브의 돌출부 형성부분의 내측면을 버너로 가열하여 상기 내측면에 유동성을 부여하여 상기 돌출부수용부에 수용되는 돌출부를 석영튜브에 형성하는 돌출부형성단계를 포함하는 석영튜브의 제조방법을 제공한다.

Description

석영튜브의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING QUARTZ TUBE}

본 발명은 반도체 제조공정 등에 적용되는 석영튜브를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 완성된 석영튜브를 출발 튜브로 하여 돌출부를 갖는 석영튜브를 제조하는 방법에 관한 것이다.

석영튜브는 고온에서 화학적, 물리적 안정성이 높고 투명하여 반도체 등의 제조공정에 사용되고 있다.

반도체 등의 제조공정에서는 필요에 따라 석영튜브의 형상 변경이 요구될 때가 있다.

상기 석영튜브의 형상 변경의 예로는 석영튜브의 길이방향으로의 돌출부 형성 등을 들 수 있다.

상기 석영튜브의 길이방향으로의 돌출부 형성을 위하여 종래에는 메인(main) 석영튜브에서 돌출부를 형성하고자 하는 부분을 레이져 등을 이용하여 절단한 후, 응력 제거 열처리를 실시하는 한편, 소형 석영튜브를 레이져 등을 이용하여 절단한 후, 응력 제거 열처리를 실시한다.

다음에, 상기 메인 석영튜브의 절단부와 상기 소형 석영튜브의 절단부가 접촉되도록 하여 토치(TORCH) 및 석영(QTZ)용접봉을 사용하여 용접을 실시하여 석영튜브에 길이방향으로의 돌출부를 형성하였다.

다음에, 응력제거 열처리, 용접된 불규칙한 용접부의 핸드 그라인딩(HAND GRINDING), 파이어 폴리싱(FIRE POLISHING) 등을 거쳐 최종 길이로 절단하여 완성하였다.

그러나, 상기한 종래기술로 석영튜브의 길이방향으로의 돌출부를 형성하는 경우에는 용접으로 인한 흄이나 굴곡의 흔적이 잔류하여 외관품질이 좋지 않고, 돌출부 형성 시간이 길고, 돌출부 형성 공정도 복잡한 문제점이 있다.

대한민국 특허공보 제1996-0000189호

본 발명의 바람직한 일 실시예는 완성된 석영튜브를 출발 튜브로 하여 외관 품질이 우수한 돌출부를 갖는 석영튜브를 복잡하지 않은 공정으로 짧은 시간에 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예는 돌출부를 형성하고자 하는 완성된 석영튜브를 준비하는 석영튜브준비단계;

상기 돌출부를 수용할 수 있는 돌출부수용부 및 상기 돌출부수용부에 음압(부압)을 부여하는 음압부여부를 포함하는 지그 및 상기 석영튜브의 내부를 이동가능한 버너를 준비하는 지그 및 버너준비단계;

상기 돌출부를 형성하고자 하는 석영튜브의 일부 영역이 상기 지그의 돌출부수용부에 위치되도록 상기 석영튜브를 상기 지그에 배치하는 석영튜브배치단계; 및

상기 음압부여부를 통해 상기 돌출부수용부에 음압이 부여된 상태에서, 상기 석영튜브의 돌출부 형성부분의 내측면을 버너로 가열하여 상기 내측면에 유동성을 부여하여 상기 돌출부수용부에 수용되는 돌출부를 석영튜브에 형성하는 돌출부형성단계를 포함하는 석영튜브의 제조방법을 제공한다.

상기 석영튜브의 제조방법은 돌출부가 형성된 석영튜브를 세척하는 세척단계; 세척된 석영튜브를 파이어 폴리싱하는 파이어폴리싱단계; 및 파이어 폴리싱된 석영튜브를 응력제거열처리하는 응력제거열처리단계 중 어느 하나 이상의 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 외관 품질이 우수한 돌출부를 갖는 석영튜브를 복잡하지 않은 공정으로 짧은 시간에 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례의 공정 흐름을 나타내는 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 따라 석영튜브를 제조하는 공정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 따라 제조된 석영튜브의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 다른 일례를 사용하여 석영튜브를 제조하는 공정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 다른 일례를 사용하여 제조된 석영튜브를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 석영튜브의 제조방법은 석영튜브의 형상 변경이 요구될 때 유효하게 적용되는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 석영튜브의 제조방법은 석영튜브의 길이방향으로의 돌출부 형성이 요구될 때 보다 유효하게 적용되는 것이다.

반도체 등의 제조공정에서는 석영튜브의 형상 변경이 필요할 때가 있다.

상기 석영튜브의 길이방향으로의 돌출부를 형성하기 위하여 종래에는 메인(MAIN) 석영튜브에서 돌출부를 형성하고자 하는 부분을 레이져 등을 이용하여 절단한 후, 응력 제거 열처리를 실시하는 한편, 소형 석영튜브를 레이져 등을 이용하여 절단한 후, 응력 제거 열처리를 실시한 다음, 상기 메인 석영튜브의 절단부와 상기 소형 석영튜브의 절단부가 접촉되도록 하여 토치(TORCH) 및 석영(QTZ)용접봉을 사용하여 용접을 실시하여 석영튜브에 길이방향으로의 돌출부를 형성하였다.

그러나, 상기한 종래기술로 석영튜브의 길이방향으로의 돌출부를 형성하는 경우에는 용접으로 인한 흄이나 굴곡의 흔적이 잔류하여 외관품질이 좋지 않고, 돌출부 형성 시간이 길고, 핸드 그라인딩(hand grinding)공정이 추가되어 작업시간도 늘어나고 용접부의 양호한 곡률(R)유지가 어렵고, 돌출부 형성 공정도 복잡한 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 많은 연구 및 돌출부의 양호한 형상 유지를 위한 실험 등의 다수의 공정실험을 실시하고, 그 결과에 기초하여 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명의 주요 개념 중의 하나는 돌출부를 수용할 수 있는 돌출부수용부 및 이 돌출부수용부에 음압(부압)을 부여하는 흡입부를 포함하는 지그 및 석영튜브의 내부를 이동가능한 버너를 구비하는 것이다.

이를 통해, 용접으로 인한 흄이나 굴곡의 흔적이 없어 외관품질이 우수하고, 돌출부와 메인 튜브의 연결부위의 곡률(R)이 양호하게 유지되고, 돌출부 형성 시간을 단축할 수 있고, 돌출부 형성 공정을 용이하게 수행할 수 있다.

본 발명의 주요 개념 중의 다른 하나는 돌출부를 수용할 수 있는 돌출부수용부 및 상기 돌출부수용부에 음압(부압)을 부여하는 흡입부를 포함하는 지그 및 석영튜브의 내부를 이동가능한 버너를 이용하여 이 지그 및 버너에 적합한 돌출부 형성 조건을 적절히 특정하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 석영튜브의 제조방법을 도 1 내지 도 7을 통해 설명한다.

도 1은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례의 공정 흐름을 나타내는 공정흐름도이고, 도 2는 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 따라 석영튜브를 제조하는 공정을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 일례를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 따라 제조된 석영튜브의 일례를 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 다른 일례를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 다른 일례를 사용하여 석영튜브를 제조하는 공정을 나타내는 개략도이고, 도 7은 본 발명의 석영튜브 제조방법의 바람직한 일례에 적용되는 지그의 다른 일례를 사용하여 제조된 석영튜브를 나타내는 사시도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 석영튜브의 제조방법은

돌출부를 형성하고자 하는 완성된 석영튜브를 준비하는 석영튜브준비단계(S100);

상기 돌출부를 수용할 수 있는 돌출부수용부 및 상기 돌출부수용부에 음압(부압)을 부여하는 음압부여부를 포함하는 지그 및 상기 석영튜브의 내부를 이동가능한 버너를 준비하는 지그 및 버너준비단계(S200);

상기 돌출부를 형성하고자 하는 석영튜브의 일부 영역이 상기 지그의 돌출부수용부에 위치되도록 상기 석영튜브를 상기 지그에 배치하는 석영튜브배치단계(S300); 및

상기 음압부여부를 통해 상기 돌출부수용부에 음압이 부여된 상태에서, 상기 석영튜브의 돌출부 형성부분의 내측면을 버너로 가열하여 상기 내측면에 유동성을 부여하여 상기 돌출부수용부에 수용되는 돌출부를 석영튜브에 형성하는 돌출부형성단계(S400)를 포함한다.

석영튜브준비단계(S100)

도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 돌출부를 형성하고자 하는 완성된 석영튜브(10)를 준비한다.

여기서 완성된 석영튜브(10)는 석영튜브를 제조하는 과정 중인 것이 아니라 석영튜브(10)를 제조하는 공정이 완료되어 최종적으로 제조된 석영튜브를 의미하는 것이다.

상기 석영튜브(10)의 크기는 특별히 한정되지 않으며, 상기 석영튜브(10)의 크기에 따라 지그(20)의 크기를 조절할 수 있다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 석영튜브(10)의 직경은 10 ~ 60㎝일 수 있다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 석영튜브(10)의 두께는 2 ~ 10mm일 수 있다.

지그 및 버너준비단계(S200)

상기 돌출부를 수용할 수 있는 돌출부수용부(21) 및 상기 돌출부수용부(21)에 음압(부압)을 부여하는 음압부여부(22)를 포함하는 지그(20) 및 상기 석영튜브의 내부를 이동가능한 버너(30)를 준비한다.

상기 음압부여부(22)는 상기 돌출부수용부(21)와 공기 소통관계로 연결되어 있는 흡입부(221)를 포함한다. 상기 흡입부(221)는 연결관(222)을 통해 진공펌프(223)에 연결되어 있다.

도 3 및 도 5에서는 흡입부(221)가 지그(20)의 한 쪽 단부에만 구비되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 흡입구(221)는 지그(20)의 길이 방향으로 간격을 두고 다수 개 구비될 수 있으며, 이때, 간격은 일정하거나 다를 수 있다. 다른 예로는 상기 흡입부(221)는 상기 지그(20)의 양쪽 단부 및 중앙부에 구비될 수 있다. 또 다른 예로는 상기 흡입부(221)는 지그(20)의 길이 방향 및 폭 방향으로 간격을 두고 각각 다수 개 형성될 수 있으며, 이때, 간격은 일정하거나 다를 수 있다.

상기 흡입부(221)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 도 3 및 도 5에서와 같이 지그(20)의 폭방향으로 확장되는 형태이거나 지그(20)의 길이방향으로 확장되는 형태이거나 원형 형태일 수 있다.

상기 진공펌프(222)가 작동되면, 상기 돌출부수용부(221)의 내의 공기가 상기 흡입부(221)로 흡입되어 돌출부수용부(221)에 음압(부압)이 부여되게 된다.

상기 돌출부수용부(21)가 음압(부압) 상태가 되면, 이 음압에 의해 상기 석영튜브(10)가 상기 돌출부수용부 쪽으로 끌려가게 된다.

상기 돌출부수용부(21)는 적어도 하나 이상일 수 있다.

도 3에는 돌출부수용부(21)가 하나인 예가 도시되어 있고, 도 5에는 돌출부수용부(21)가 2개인 예가 도시되어 있다.

상기 돌출부수용부(21)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기 돌출부수용부(21)는 예를 들면, 지그(20)의 길이방향으로 연속하여 형성되거나 불연속적으로 형성될 수 있다.

상기 돌출부수용부(21)는 지그(10)의 폭 방향으로 연속하여 형성되거나 불연속적으로 형성될 수 있다.

상기 돌출부수용부(21)는 예를 들면, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 하나이고, 지그(20)의 길이방향으로 형성된 것일 수 있다. 이 경우에는 하나의 돌출부가 석영튜브(10)의 외부방향을 향하여 길이방향으로 형성된 석영튜브를 제조할 수 있다.

상기 지그(20)는 상기 석영튜브(10)의 일부를 수용하는 석영튜브수용부(23)를 포함할 수 있다.

상기 지그(20)가 상기 석영튜브(10)의 일부를 수용하는 석영튜브수용부(23)를 포함하는 경우에는 상기 돌출부수용부(21)는 석영튜브수용부(23)내에 위치될 수 있다.

다른 예로서, 상기 돌출부수용부(21)는 예를 들면, 도 5 및 도 7에 나타난 바와 같이, 2개이고, 모두 지그(20)의 길이방향으로 형성된 것일 수 있다. 이 경우에는 2개의 돌출부가 석영튜브(10)의 외부방향을 향하여 길이방향으로 형성된 석영튜브를 제조할 수 있다.

상기 돌출부수용부(21)의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기 돌출부수용부(21)의 크기는 석영튜브(10)에 형성시키고자 하는 돌출부의 크기에 대응하여 결정될 수 있다.

상기 돌출부수용부(21)의 크기는 돌출부의 크기에 더하여 석영튜브(10)의 두께 및 음압부여부의 흡입력 등에 의해 결정될 수 있다.

예를 들면, 석영튜브(10)의 두께가 너무 얇은 경우에는 충분한 크기의 돌출부 형성이 곤란할 수 있고, 흡입력이 너무 작으면 원하는 형상의 돌출부 형성이 곤란할 수 있다.

예를 들면, 상기 돌출부수용부(21)의 길이는 1500 ㎜이하이고, 폭은 100㎜이하이고, 높이는 50㎜이하일 수 있다.

상기 지그(20)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 흑연(Graphite)일 수 있다.

상기 버너는 상기 석영튜브의 내부에서 이동하면서 석영튜브의 내측을 가열할 수 있는 것이라면, 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기 버너(30)는 화염발생원공급원(도시되어 있지 않음)과 가스소통관계로 연결되어 상기 버너(30)에 화염발생원을 공급하는 화염발생원공급부(31)를 포함한다.

상기 버너(30)의 화염발생원으로는 수소와 산소를 사용할 수 있다.

예를 들면, 수소와 산소의 공급관을 버너에 연결하고 버너에서 수소와 산소가 적절한 혼합비율로 혼합되어 화염이 분사될 수 있다.

상기 수소와 산소는 예를 들면, 수소: 40 ~ 70 부피% 및 산소: 60 ~ 30 부피%일 수 있다. 예를 들면, 상기 수소는 50 ~ 60부피%이고 산소는 40 ~ 50부피% 일 수 있다.

상기 수소압력 및 산소압력은 각각 3 ~ 7 kgf/cm²일 수 있다.

상기 버너(30)의 화력은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 1800 ~ 2400℃일 수 있다.

상기 버너(30)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기 버너(30)는 석영재질로 제작될 수 있다. 상기 버너(30)가 석영재질로 제작되는 경우에는 석영이 고온에서도 화학적 및 물리적으로 안정하므로 상기 버너(30)로 인한 외부 오염을 최소화 할 수 있다.

상기 버너(30)에 의한 가열은 수동이나 자동으로 이루어질 수 있다.

상기 버너(30)에 의한 자동가열의 경우에는 예를 들면, 이동속도의 제어가 가능한 버너이송장치에 결합될 수 있다. 상기 버너(30)가 상기 버너이송장치(도시되어 있지 않음)에 결합되는 경우에는 상기 버너(30)는 상기 버너이송장치에 의해 작동 및 이송될 수 있으며, 상기 버너(30)의 이동속도는 상기 버너이송장치에 의해 제어될 수 있다.

석영튜브배치단계(S300)

상기 돌출부를 형성하고자 하는 석영튜브(10)의 일부 영역이 상기 지그(20)의 돌출부수용부(21)에 위치되도록 상기 석영튜브(10)를 상기 지그(20)에 배치한다.

상기 지그(20)가 상기 석영튜브(10)의 일부를 수용하는 석영튜브수용부(23)를 포함하는 경우에는 상기 석영튜브(10)의 일부가 석영튜브수용부(23)에 위치되고 상기 돌출부를 형성하고자 하는 석영튜브(10)의 일부 영역이 상기 지그(20)의 돌출부수용부(21)에 위치되도록 상기 석영튜브(10)를 상기 지그(20)에 배치한다.

돌출부형성단계 (S400)

도 1 및 6에 나타난 바와 같이, 상기 음압부여부(22)를 통해 상기 돌출부수용부(21)에 음압이 부여된 상태에서, 석영튜브(10)의 돌출부 형성부분의 내측면을 버너(30)로 가열하여 내측면에 유동성을 부여하여, 돌출부수용부(21)에 수용되는 돌출부(11)를 석영튜브(10)에 형성한다.

상기 버너(30)는 석영튜브(10)의 내측면과 일정한 간격(S)을 유지하면서 이동하면서, 석영튜브(10)의 내측면을 가열한다.

상기 버너(30)와 석영튜브(10)의 내측면과의 간격(S)이 너무 좁은 경우에는

돌출부와 메인 튜브의 연결부위에서 양호한 곡률(R) 확보가 어렵고, 돌출부의 형상이 불규칙하게 될 수 있고, 너무 넓은 경우에는 석영튜브(10) 표면의 굴곡 현상 및 오염이 발생될 우려가 있다.

상기 버너(30)와 석영튜브(10)의 내측면과의 간격(S)은 예를 들면, 40 ~ 100 ㎜일 수 있다.

상기 버너(30)에 의한 석영튜브(10)의 내측면의 가열 시, 상기 버너(30)의 이동속도가 너무 느린 경우에는 화염에 의한 석영튜브 가열량이 너무 많아져 튜브의 두께가 얇아지거나 돌출부의 굴곡현상이 발생될 우려가 있고, 너무 빠른 경우에는 화염에 의한 석영튜브 가열량이 충분하지 않아 튜브의 열 전도가 떨어져서 돌출부가 불규칙하게 형성되거나 돌출부 형성이 불가능하게 될 우려가 있다.

상기 버너(30)의 이동속도는 30 ~ 50㎜/분 일 수 있다.

상기 버너(30)에 의한 석영튜브(10)의 내측면 가열 시간은 버너의 조건 및 돌출부 조건에 따라 결정될 수 있다.

상기 버너(21)에 의한 석영튜브(10)의 내측면 가열 시간은 예를 들면, 30 ~ 40분일 수 있다.

상기 석영튜브(10)에 형성된 돌출부(11)의 두께(t, ㎜)는 돌출부 형성 전의 석영튜브(10)의 두께(t0,㎜)를 기준으로 t0 -(t0×0.05~0.2)㎜일 수 있다

예를 들면, 돌출부 형성 전의 석영튜브(10)의 두께(t0,㎜)는 4.5㎜일 수 있으며, 이 경우, 돌출부(11)의 두께(t, ㎜)는 4.5 - (0.25 ~0.9)= 3.6 ~ 4.25가 될 수 있다.

예를 들면, 돌출부 형성 전의 석영튜브(10)의 두께(t0,㎜)가 3.0 ~ 4.0mm인 경우, 돌출부 형성 후의 석영튜브(10)의 두께는 돌출부 형성 전의 석영튜브(10)의 두께(t0,㎜)보다 0.1~0.5mm 얇아질 수 있고, 돌출부 형성 전의 석영튜브(10)의 두께(t0,㎜)가 4.0mm 이상인 경우, 돌출부 형성 후의 석영튜브(10)의 두께는 돌출부 형성 전의 석영튜브(10)의 두께(t0,㎜) 보다 0.25 ~ 0.9mm 얇아질 수 있다.

돌출부 형성 시, 상기 버너(21)에 의한 석영튜브(10)의 내측면 가열은 흡입부(221)와 맞서는 쪽에서 개시하여 흡입부(221) 쪽으로 이동하면서 수행될 수 있다.

상기 버너(21)에 의한 석영튜브(10)의 내측면 가열 방식은 예를 들면, 개시지점에서 넓게 가열하여 흡입부(221) 쪽으로 이동하면서 수행되는 가열방식일 수 있다.

상기 버너(21)에 의한 석영튜브(10)의 내측면 가열 방식은 예를 들면, 버너(21)를 왕복시키는 2회 가열방식일 수 있으며, 이 경우에는 1차의 가열을 흡입부(221)쪽에서 개시하고 2차의 가열을 흡입부(221) 쪽에서 종료할 수 있다.

1회 가열방식을 사용하는 경우에는 돌출부의 폭과 돌출부의 높이가 제각기 다르므로 튜브의 진공 흡입량과 화염 분사량의 제어가 원활하지 못할 수 있고, 버너가 넓게 화염처리하는 것이 불가피하여 돌출부의 두께나 모양에 일관성이 떨어질 수 있다. 이러한 관점에서 1회 처리 보다는 2회로 나누어서 화염처리 하는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들면, 상기 2회 가열방식은 1차 때, 돌출부의 40 ~ 60%를 형성하도록 실시되고, 2차 때, 돌출부의 나머지 부분을 형성하도록 실시될 수 있다.

상기 돌출부(11)는 적어도 하나 이상일 수 있다.

도 4에는 돌출부(11)가 하나인 예가 도시되어 있고, 도 7에는 돌출부(11)가 2개인 예가 도시되어 있다.

상기 돌출부(11)는 석영튜브(10)의 길이방향으로 연속하여 형성되거나 불연속적으로 형성될 수 있다. 상기 돌출부(11)가 불연속적으로 형성되는 경우에는 지그(20)의 돌출부수용부(21)도 이에 대응하여 불연속적으로 형성될 수 있다.

본 발명은 상기 돌출부(11)를 석영튜브(10)의 길이방향으로 형성하는 것에 한정되는 것은 아니며, 석영튜브(10)의 폭 방향으로 신장되는 돌출부를 형성할 수도 있다.

상기와 같이 돌출부가 형성된 석영튜브는 냉각되며, 냉각 방식은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 자연냉각일 수 있다.

상기와 같이 돌출부가 형성된 석영튜브는 필요에 따라 적절한 길이로 절단되고 마감공정에서 마감처리된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 석영튜브의 제조방법은 필요에 따라

돌출부가 형성된 석영튜브를 세척하는 세척단계(S500); 세척된 석영튜브를 파이어 폴리싱하는 파이어폴리싱단계(S600); 및 파이어 폴리싱된 석영튜브를 응력제거열처리하는 응력제거열처리단계(S700) 중 어느 하나 이상의 단계를 추가로 포함할 수 있다.

세척단계(S500)

상기 돌출부형성단계(S400)에서 돌출부(11)가 형성된 석영튜브(10)를 세척한다. 상기 세척단계(S500)는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 것일 수 있다.

파이어폴리싱단계 (S600)

상기 세척단계(S500)에서 세척된 석영튜브를 파이어 폴리싱한다.

상기 파이어폴리싱단계(S600)는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 것일 수 있다.

상기 파이어폴리싱단계(S600)에서는 예를 들면, 핸드 버너(HAND BURNER)를 사용하여 화염에 의한 산화작용으로 발생한 산화물(OXIDE)을 제거할 수 있다.

응력제거열처리단계(S700)

상기 파이어폴리싱단계(S600)에서 파이어 폴리싱된 석영튜브를 응력제거열처리한다.

상기 응력제거열처리단계(S700)는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 통상적으로 사용되는 것일 수 있다.

상기 응력제거열처리단계(S700)에서, 응력제거열처리는 예를 들면, 980 ~ 1200℃의 열처리온도에서 20분 ~ 1시간 동안 실시될 수 있다.

상기 응력제거열처리단계(S700)에서, 응력제거열처리는 예를 들면, 1150 ~ 1200℃의 열처리온도에서 20 ~ 40분 동안 실시될 수 있다.

상기 응력제거열처리단계(S700)에서, 800℃ 까지의 승온 시간은 20~ 40분이고, 800℃에서 980℃~1200℃ 까지의 승온시간은 1.5 ~ 2.5시간이고, 980℃~1200℃에서의 유지시간은 20분 ~ 1시간일 수 있다.

상기 응력제거열처리단계(S700)가 종료되면, 석영튜브를 필요에 따라 적절한 길이로 절단하여 마감공정을 실시한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 종래 적어도 3명이 이상이 실시한던 작업을 1명만으로 실시가능하고, 제조시간도 단축될 수 있고, 품질도 향상시킬 수 있는 돌출부 구비 석영튜브의 제조방법을 제공할 수 있다.

10: 석영튜브
11: 돌출부
20: 지그
21: 돌출부수용부
22: 음압부여부
221: 흡입부
222: 진공펌프
223: 연결관
30: 버너
31: 화염발생원공급부
S100: 석영튜브준비단계
S200: 지그 및 버너준비단계
S300: 석영튜브배치단계
S400: 돌출부형성단계
S500: 세척단계
S600: 파이어폴리싱단계
S700: 응력제거열처리단계

Claims

반원통 형상의 돌출부가 표면에 구비된 석영튜브를 제조하는 방법으로서,
상기 반원통 형상의 돌출부를 형성하고자 하는 완성된 석영튜브를 준비하는 석영튜브준비단계;
상기 반원통 형상의 돌출부를 수용할 수 있는 돌출부수용부 및 상기 돌출부수용부에 음압(부압)을 부여하는 음압부여부를 포함하는 지그 및 상기 석영튜브의 내부를 이동가능한 버너를 준비하는 지그 및 버너준비단계;
상기 반원통 형상의 돌출부를 형성하고자 하는 석영튜브의 일부 영역이 상기 지그의 돌출부수용부에 위치되도록 상기 석영튜브를 상기 지그에 배치하는 석영튜브배치단계; 및
상기 음압부여부를 통해 상기 돌출부수용부에 음압이 부여된 상태에서, 상기 석영튜브의 돌출부 형성부분의 내측면을 버너로 가열하여 상기 내측면에 유동성을 부여하여 상기 돌출부수용부에 수용되는 돌출부를 석영튜브에 형성하는 돌출부형성단계를 포함하고,
상기 돌출부형성단계는, 상기 반원통 형상의 돌출부가 상기 석영튜브의 길이방향으로 형성되도록 상기 돌출부수용부에 음압이 부여되어 상기 석영튜브의 석영튜브의 돌출부 형성부분이 상기 돌출부수용부 쪽으로 끌려가게 됨과 동시에 상기 버너가 상기 석영튜브의 길이방향을 따라 왕복 이동되고,
상기 돌출부형성단계에서 상기 버너에 의한 석영튜브의 내측면 가열 방식은 버너를 왕복시키는 2회 가열방식이고,
상기 2회 가열방식은 1차 때, 돌출부의 40 ~ 60%를 형성하도록 실시되고, 2차 때, 돌출부의 나머지 부분을 형성하도록 실시되고,
상기 석영튜브에 형성된 돌출부의 두께(t, ㎜)는 돌출부 형성 전의 석영튜브의 두께(t0,㎜)를 기준으로 t0 -(t0×0.05~0.2)㎜이고,
상기 음압부여부는 상기 돌출부수용부와 공기 소통관계로 연결되어 있는 흡입부 및 연결관을 통해 상기 흡입부에 연결되어 있는 진공펌프를 포함하고,
상기 흡입부가 지그의 길이 방향으로 간격을 두고 각각 다수 개로 구비되는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 석영튜브의 직경은 10 ~ 60㎝이고, 그리고 상기 석영튜브의 두께는 2 ~ 10mm인 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 지그가 상기 석영튜브의 일부를 수용하는 석영튜브수용부를 포함하고, 상기 돌출부수용부는 석영튜브수용부내에 위치되는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 돌출부수용부는 하나이고, 지그의 길이방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 돌출부수용부는 2개이고, 모두 지그의 길이방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 흡입부가 지그의 한 쪽 단부에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 흡입부가 지그의 길이 방향으로 간격을 두고 다수 개 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 지그의 재질은 흑연인 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 버너의 화염발생원은 수소와 산소인 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 수소와 산소의 함량은 수소: 40 ~ 70 부피% 및 산소: 60 ~ 30 부피%인 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 버너의 재질은 석영인 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 돌출부형성단계에서 상기 버너와 상기 석영튜브의 내측면과의 간격은 40 ~ 100㎜인 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 버너의 이동속도는 30 ~ 50㎜/분인 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 돌출부는 한 개이고, 석영튜브의 길이방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 돌출부는 두 개이고, 모두 석영튜브의 길이방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 2회 가열방식은 1차의 가열을, 음압부여부의 흡입부쪽에서 개시하고; 그리고 2차의 가열을, 흡입부 쪽에서 종료하는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
돌출부 형성 전의 석영튜브의 두께(t0,㎜)가 3.0 ~ 4.0mm인 경우, 돌출부 형성 후의 석영튜브의 두께는 돌출부 형성 전의 석영튜브의 두께(t0,㎜)보다 0.1~0.5mm 얇고; 그리고 돌출부 형성 전의 석영튜브의 두께(t0,㎜)가 4.0mm 이상인 경우, 돌출부 형성 후의 석영튜브의 두께는 돌출부 형성 전의 석영튜브의 두께(t0,㎜) 보다 0.25 ~ 0.9mm 얇은 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.
제1항, 제2 항, 제4항 내지 제8항, 제10항 내지 제17항, 제19항 및 제21항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 석영튜브의 제조방법은 돌출부가 형성된 석영튜브를 세척하는 세척단계; 세척된 석영튜브를 파이어 폴리싱하는 파이어폴리싱단계; 및 파이어 폴리싱된 석영튜브를 응력제거열처리하는 응력제거열처리단계 중 어느 하나 이상의 단계를 추가로 포함하는 석영튜브의 제조방법.
제22항에 있어서,
상기 응력제거열처리단계에서, 응력제거열처리는 980 ~ 1200℃의 열처리온도에서 20분 ~ 1시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 석영튜브의 제조방법.