JPH0217493B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は底部が曲面状に形成された中空筒形状
の大型石英容器の製造方法に係り、特に、半導体
単結晶製造の為に使用されるルツボ、チヤンバ、
ベルジヤとして適用される大型石英容器の製造方
法に関する。

「従来の技術」 従来より石英容器は、石英パイプの一端を加熱
しながら、その可塑領域において縁部分を密封せ
しめた底部を構成する事により、中空筒形状の石
英容器を形成していたが、かかる成形方法を採用
すると、容器が大径化するにつれ、前記縁部分よ
り底部を形成する為の圧縮量及びそのエネルギー
が相当大になる為に必然的に周径部分に比して底
部が薄肉化し、大幅な強度低下が生じる。

この為、かかる底部成形の際の肉薄化を防ぐ為
に、石英パイプの周縁部を加熱−可塑化しながら
圧縮して縮径するとともに、該縮径された底部開
口に石英板を装入溶接して成形した石英容器を提
案している。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながらかかる従来技術においては、底部
が密封するまで圧縮する必要がない為に前記欠点
を解消し得るが、逆に、縮径された開口部におい
て石英板を溶接する構成を取る為に、溶接に熟練
を必要とし、この為溶接位置ずれや溶接部の強度
不足等の問題が生じる。

この為、公知の従来技術においては、一端を縮
径する事なく同一の周径で形成した中空円筒体の
端部に、予め熱処理され曲面状に形成された底部
材を溶接する事により成形した、大型石英容器を
提案している。

しかしながらかかる従来技術においても、曲面
状に形成された底部材を、中空円筒体の端部に突
き合わせて溶接する為に、やはり溶接時に位置ず
れ等が生じ易く、前記欠点を或る程度低減させる
事は可能であるが解消につながらない。

而も、かかる従来技術のように底部材の膨出と
円筒体との溶接を個別に行うと、熱処理工程が２
工程になり、製造工数の増大につながるのみなら
ず、且つ膨出した底部材と溶接部位間で熱ひずみ
も発生し易い。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、底部の
薄肉化により生じる強度低下や溶接時の位置ず
れ、更には寸法ひずみを完全に防止出来る大型石
英容器の製造方法を提供する事を目的とする。

「問題点を解決しようとする手段」 本発明はかかる技術的課題を解決する為に、 黒鉛、セラミツクス、金属等の、十分なる耐
熱性を有する材料で形成され、底部を曲面状に
形成した円筒形状の型を用いる点、 石英ガラス製円板と該円板と同一外径を有す
る石英ガラス製円筒体とを順次、互いの外縁部
が同一円周を形成するように互いに接触させて
セツトした点 例えば前記外縁部と円板表面を加熱する事に
より、前記円板を自重により又は／及び物理的
外力により前記曲面状型底部に沿わせて変形せ
しめると同時に、両部材を互いに熱接触せしめ
た点、 を必須構成要件とする大型石英容器の製造方法を
提案する。

この場合前記物理的外力とは、円板の自重の他
にこれに加えて石英ガラス製円板と型底部間に生
じせしめた負圧、更には遠心力等、又はこれらの
複数の組み合わせ等を指すが、必ずしもこれのみ
に限定されない。

又前記加熱手段には石英ガラス製の前記円筒体
や円板が可塑状態にまで加熱し得る程度の加熱手
段、具体的にはアーク放電又はバーナによる加熱
手段を用いるのがよい。

「作 用」 かかる技術手段によれば、型内に円筒体と円板
をセツトした状態で加熱処理しながら両者の熱接
触と円板の膨出を行うものである為に、熟練度を
必要とする事なく且つ溶接部の位置ずれが生じる
事なく、所定形状の大型石英容器の製造が可能と
なる。

又技術手段によれば、前記容接と円板の膨出と
を同時に行う為に、熱処理工程が単一工程で済
み、製造工数の大幅低減とともに、少なくとも外
縁部と円板とを加熱同時に加熱する為に、前記従
来技術のように底部と溶接部位間で熱ひずみが発
生する余地がない。

更に本技術手段は、周縁部の圧縮成形により形
成するものではなく、中空円筒体の平面状底部を
可塑領域下において膨出させて形成し、而もその
膨出程度は圧縮成形する場合に比して僅かである
為に、その肉厚減はほとんど強度的に無視する事
が出来る。

而も、前記底部肉厚を前記肉厚減に対応する程
度に、円周側肉厚より大に設定する事により前記
欠点は完全に解消出来る。

「実施例」 以下、第１図乃至第２Ｂ図を参照して本発明の
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、この発明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図において、１は黒鉛、セラミツクス、金
属等の、十分なる耐熱性を有する材料で形成され
た型で、図示しない駆動手段を介して中心軸Ｃ−
C′を中心に回転可能にするとともに、その内壁面
底部中央位置に小孔１ａを穿設し、吸引管２を介
して図示しない吸引ポンプと連結する。

そしてかかる型１の内壁面は成型後の石英容器
と同形状、即ち上部を開口させ、その内壁面内径
を後記する成形前の円筒体３の外径とほぼ同等か
僅かに大にするとともに、その底部１１を曲面状
に凹設して形成し、更に後記する円板４のセツト
によりその下方の底側空間が実質的に封止可能な
程度に内壁面を平滑化させる。

円筒体３は型１内径より僅かに小なる外径を有
するパイプ状の石英ガラス管を所定長さに切断し
て形成され、その下端側を軸線と著効する平面状
に形成している。尚、該下端側３１は第１図に示
すように断面門型状に形成してもよいが、好まし
くは後記する円板４と接触する下端側３２を第２
Ａ，Ｂ図及び第３図に示すように、外周を頂点と
する断面楔状に形成するのがよい。

円板４は前記円筒体３外径と同一直径をもつて
形成するとともに、その肉厚を前記円筒体３肉厚
と同一か僅かに大に設定している。

次にかかる型１を用いた大型石英容器の製造方
法について説明する。

先ず前記型１内部に、円板４が底側に位置する
ように円筒体３と円板４を配置するとともに、両
部材の互いの外縁部が同一円周を形成するように
互いに接触させてセツトする。

次にアーク放電又はバーナによる加熱手段６に
より前記円筒体３の内周面と円板４上面を1800℃
以上の加熱温度で加熱し、前記両者を可塑状態に
まで至らしめ、両者の熱接触を行う。

そして前記加熱と同時又は可塑状態にまで至ら
しめた後、型１の回転とともに、吸引ポンプを駆
動させ、円板４と型底部１１間の空間内のガスを
排気させ、該円板４下方に底部空間Ａを負圧下に
置き、前記円筒体３との熱接触と同時に又は前後
させて、円板４上方に存在する大気圧を外力とし
て前記円板４を、型底部１１に沿わして下方に膨
出変形せしめる。

又前記円筒体３においても、円板４との熱接触
と同時に又は前後させて、型１の回転により円筒
体３放射方向に作用する遠心力により、型１内壁
面に密着しながら、前記加熱処理中に生じた寸法
ひずみの修正を行なう。

これにより第１図矢印右方向に示すように、前
記円筒体３と円板４とが一体的に溶着されるとと
もに、前記円板４が型底部１１形状に沿つて曲面
状に膨出し、型内壁面と同形状の石英容器を形成
する事が出来る。

尚、前記のように吸引ポンプを用いなくても、
可塑化した円板４の自重による重力の作用等を利
用して前記円板４を下方に膨出させる事も可能で
ある。

そしてこのようにして形成された石英容器の底
部肉厚は、円板４を可塑領域下において膨出させ
て形成するものである為に、僅かながら底部肉厚
が減少するが、強度的にはほとんど無視する事が
出来る。

例えば外径が300mm、内径290mm、肉厚を５mmの
中空円筒体３と外径が300mm、肉厚が５mmの円板
を用い、該円筒体３下端より型底面までの距離Ｌ
（第１図参照）言い換えれば膨出高さを30mm程度
に設定した場合、円板４の肉厚減少量は２％程度
にしかならず、強度的にはほとんど無視する事が
出来る。

而もこの問題は前記円板４の肉厚を前記肉厚減
に対応させて、円筒体３肉厚より２〜３％程度大
に設定してもよく、又型１内径を円筒体３内経よ
り僅かに大に形成し、遠心力の作用により可塑状
態にある円筒体３を僅かに拡径化させ、前記円板
４の膨出変形により薄肉化した量に対応させて円
筒体３の肉厚も僅かに減少させ、両者３，４の肉
厚の均一化を図る事も可能である。

更に前記円板４と円筒体３は周方向に均一に接
触している為り、容易に且つ均質に溶着する事が
可能であるが、例えば第２Ａ図に示すように、前
記円板４に接する円筒体端面３２の形状を、外周
を頂点とする断面楔状に形成する事により溶着が
一層容易になり、更に好ましくは第２Ｂ図に示す
ように円板４と円筒体３端面間に形成される三角
形状の凹部に石英ガラス製の溶接リング５を介在
させる事により前記溶着がより一層容易になる。

かかる実施例によれば前述した本発明の作用が
円滑に達成するとともに、円筒体３内周側と円板
４上面のほぼ全域を加熱するよう構成した為に、
熱ひずみや寸法ひずみを全域に亙つて除去し得
る。

即ち本実施例によれば、前記円板４と円筒体３
全体を加熱するとともに、その加熱中に、前記型
１を、円筒体３の中心軸Ｃ−C′を軸として回転せ
しめる事により、熱ひずみや寸法ひずみの除去、
更には溶接部位に凹凸が生じる事のない中空筒形
状の大型石英容器を製造する事が可能となる。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、型内にセツ
トした状態で円板４と円筒体３の溶着を行う為に
溶接部の位置ずれが生じる余地がなく、且つ熟練
度も必要とする事がない。

又本発明によれば、前記溶接と円板４の膨出と
を同時に行う為に、熱処理工程が単一工程で済
み、製造工数の大幅低減とともに、容器底部と溶
接部位間で熱ひずみが発生する事もない。

更に本発明によれば、周縁部の圧縮成形により
形成するものではなく、中空円筒体３の平面状底
部を可塑領域下において膨出させて形成し、而も
その膨出程度は圧縮成形する場合に比して僅かで
ある為に、容器を大径化させても、その底側がほ
とんど薄肉化する事なく、強度的にも問題のない
石英容器を提供する事が出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は成形前後の状態を示す本発明の実施例
に係る石英容器の概略断面図、第２Ａ図及び第２
Ｂ図は石英容器を形成する円筒体と円板との断面
形状を示す中央縦断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 底部が曲面状に形成された円筒形状の型内部
   に、石英ガラス製円板と該円板と同一外径を有す
   る石英ガラス製円筒体とを順次、互いの外縁部が
   同一円周を形成するように互いに接触させてセツ
   トした後、加熱する事により、前記円板を自重に
   より又は／及び物理的外力により前記曲面状型底
   部に沿わせて変形せしめると同時に、両部材を互
   いに熱融着せしめた事を特徴とする大型石英容器
   の製造方法。 ２ 前記物理的外力が、型内部にセツトした円板
   と型底部間に生じせしめた負圧である、特許請求
   の範囲第１項記載の大型石英容器の製造方法。 ３ 前記円板と円筒体とを加熱する加熱手段が、
   アーク放電又はバーナによる加熱手段である特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の大型石英容器
   の製造方法。 ４ 前記円板と円筒体を加熱しながら、その加熱
   中に、前記型を、円筒体の中心軸を軸として回転
   せしめた事を特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第３項までのいずれか一項記載の大型石英容器
   の製造方法。 ５ 前記円板に接する円筒体端面を、外周を頂点
   とする断面楔状に形成した特許請求の範囲第１項
   から第４項までのいずれか一項記載の大型石英容
   器の製造方法。