JPH02277557A - バブラー体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は微小気泡を生成する石英ガラス製の、特に球状
、管状若しくは漏斗状のバブラー体に関する。

［従来の技術］ 従来より、ウェーハ、その他の半導体用各種部材を洗浄
するために、硫酸、塩酸、硝酸その他の処理液を満した
洗浄槽内に、オゾンその他のバブリングガスが導入され
るバブラー管を配設し、該バブラー管より多数の微小気
泡を噴出させながらバブリング洗浄を行う洗浄装置は公
知である。

また、四塩化けい素その他の液体原料を満した槽内にバ
ブラー管を配設するとともに、該バブラー管よりキャリ
アガスをバブラー槽内でバブリングさせながら前記液体
原料を気化させ、該気化ガスをキャリアガスとともに反
応系に送出するようにした液体原料気化装置も公知であ
る。

そしてこの種の各種製造装置に用いられるバブラー管に
は、バブリング中における不純物の溶出等を避ける為に
化学的安定性の高い石英ガラス材で形成しつつ、微小気
泡の形成を容易にする為に第５図に示すように、バブリ
ングガス供給管＋００先端１０１に、断面全域が焼結化
されている実球状の焼結体１１０を連接したバブラ管が
提案されている。

しかしながら前記実球状の焼結体１１０では供給管先端
１０１の焼結体１１０人口側より奥側に進むに連れ、通
気抵抗が幾何給数的に増大してしまう為に気泡発生部位
が入口側に限定され、前記焼結体全域に亙って均等な微
小ガスの生成が困難となる。

そこで前記従来技術においては供給管先端１０１を焼結
体１１０の中央部まで挿設し、前記欠点の解消を図って
いるが必ずしも好ましい効果が得られなかった。

又軟化温度の高い石英ガラス粉の焼結温度は１１００℃
〜１６００℃前後と極めて高く、このような高い温度で
中実状の焼結体１１０を内部まで均等な結合力をもって
焼結形成するのは極めて困難であり、焼結不足が生じた
場合には前記バブリング中に微小粒子が洗浄液中に遊離
拡散してしまい、これらが半導体その他の被洗浄物に付
着する事により製品不良を引起こしてしまう。又過焼結
の場合には粒子同士が溶着固化して目づまりを起こして
しまい、円滑なバブリングが行ない得ないという欠点も
派生する。

この為本発明者は先に、バブリング眉ガス供給路終端側
に多数の小孔を穿設した中空部を設けるとともに、該中
空部の表面を石英ガラス焼結体で被覆した構造のバブラ
ー管を提案した。（実願昭６２−１４１６６５号） かかる構造のバブラー管によれば、小孔形成部位表面に
焼結体が被覆されている為に、当然にバブリングガスの
通気抵抗を比較的小さくかつ均等化する事が出来、これ
により焼結体表面全域より均等に微細気泡を噴出させる
事が出来、洗浄及び気化効率の大幅向上をもたらす利点
がある。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながらかかる先頭技術においては、前記中空部が
脆性材料である石英ガラス材を用いて形成されている為
に、金属材のように前記小孔直径をより小径化したり、
その穿孔密度を緻密にする事が不可能であり、この為前
記小孔が一定の直径をもって粗に穿孔せざるを得ない。

そしてこのように粗な穿孔密度状態で一定直径の小孔を
散在配置する構成では、例えその表面に焼結体を被覆し
ても気泡噴出位置が小孔穿孔部に限定されて必ずしも均
等に気泡が分散して噴出させる事が困難になる。

かかる欠点は前記焼結体を厚肉にする事により対処が可
能であるが、焼結層を厚肉にすると、焼結層の通気抵抗
が急速に大になってその微小気泡の発生量に制限を受け
たり、又断面方向に均等の結合力をもって焼結層を製造
するのが困難となり、本先頭技術の効果が滅失してしま
う。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、バブラー体を石
英ガラスで形成した場合の種々の問題点を完全に解決し
得るバブラー体を提供する事を目的とする。

即ち本発明の目的は、気泡発生量に制限を受ける事なく
、焼結層全域より均等に微小気泡が発生し得るバブラー
体を提供する事にある。

又、本発明の他の目的は、バブリングガス供給通路先端
側にガラス製焼結体を形成しつつも、該焼結体が均一な
結合力でもって形成し得るバブラー体を提供する事にあ
る。

更に本発明の他の目的とする所は、バブラー体の形状を
任意に可変可能にしてこれにより種々の眉途の適用可能
なバブラー体を提供する事を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前記中空部４の、少なくとも多数の小孔３ａ
を穿設した部位３．３′を被覆する焼結体２を前記先願
技術のように単層構造とせずに、通気面積の異なる複数
の焼結層２ａ、２ｂからなる多層構造にしたものである
。

この場合少なくとも前記小孔形成部位表面側に位置する
ーの焼結層２ａの通気面積を、その外側に位置する他の
焼結層２ｂの通気面積より粗くなるように設定するか、
又は形成前記複数の焼結層２ａ、２ｂは、その通気面積
が通気方向上流側より下流側に進むに連れ順次密になる
ように設定するのがよい。

尚、本発明は前記中空部４を球状に形成したバブラ管の
みに限定される事なく漏斗状に膨出させる事も可能であ
り、更には長管状若しくは曲管状に形成する事も可能で
ある。

「作用」 かかる技術手段によれば、例えば第１図、第３図及び第
４図に示すように、先ず前記小孔３ａより焼結体２内に
導入された気流は先ず、粗な通気面積を有する第１の焼
結層２ａで中空部４表面方向に分散され、その複核分散
された気流が緻密化した第２の焼結層２ｂで微小気泡化
されて外部に噴出させる事が出来る。

従って前記小孔３ａが粗な穿孔密度状態で散在配置され
ている場合においても、均等に気泡が分散して噴出させ
る事が出来、 而も第２の焼結層２ｂに導かれる気流は部分的に集中し
て通気されるのではな（、該第１の焼結層２ａで分散さ
れた状態で第２の焼結層２ｂに導かれるものである為に
該第２の焼結層２ｂを緻密化した場合においても単位面
積当たりの通過気流量はそれほど大にならず、この結果
通気抵抗の増大を抑制する事が出来、これにより気泡発
生量に制限を受ける事なく、焼結５２ｂ全域より均等に
微小気泡を発生させる事が出来る。

又本技術手段は、中空部４表面に厚肉の焼結層を一度に
形成するのでなく、複数の焼結工程にて順次薄肉の焼結
Ｗ１２ａ、２ｂを形成する為に、強固に且つ均一な結合
度でもって焼結化させる事が可能となり、これによりバ
ブリング中に結合度の弱い石英ガラス粉が洗浄液や液体
原料中に飛び出す恐れが完全になくなる。

更に前記焼結層２ａ、　２ｂは、支持体として機能する
中空部４表面に順次付着させる構成である為に、多層構
造の場合でも所定肉厚で精度よく製作する事が容易であ
る。

この結果、前記焼結層２は中空部４の形状に比例して任
意に形成可能であるために１球状のみならず、漏斗状若
しくは長管状、更には曲管状にも形成可能であり、各種
用途に自在に適用可能である。

尚前記中空部４は供給管より内部容積を大に膨出させる
事により、バッファタンク的機能を発揮し、−暦の均等
分散が可能となる。

「実施例」 以下、図面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（、単なる説明例に過ぎない。

第１図及び第２図は、本発明の実施例に係る石英ガラス
製のバブラー装置を示し、先ず第２図においてその全体
構成を概略的に説明するに、先ず垂直に立設するバブリ
ングガス導入管１１の下端を直角に折曲させて水平方向
に延設するとともに、該水平延設部位１２の自由端側を
封止し、そして更に該水平延設部位１２の両側に僅かに
上方に向は傾斜をもたして各５本の枝管１３を順次連接
する。

そして前記枝管１３の先端側には、中空球形状に膨出さ
せた中空部４を形成するとともに、該中空部４の外周面
３上に多数の小孔３ａを穿設し、その外表面上に二層構
造の石英ガラス製の焼結体２を被覆してバブラー管ｌを
形成する。

次に前記バブラー管ｌの製造方法について第１図に基づ
いて説明する。

前記バブラー管ｌは、例えば先端を封止したＩｏｎｍ前
後の石英ガラス管をバーナにより加熱させながら熱軟化
させた後、該先端部のみを１３ｍｍ前後の中空球形状に
膨出させ、その外周面３上に該熱軟化している間に前記
多数のｉｉｎ前後の小孔３ａを適宜間隔で穿孔させて中
空部４を形成する。

次に前記中空部４を酸水素炎中に保持させた状態で、そ
の上方より目の粗いフィルタ例えば＃３のフィルタを用
いて粒度調整した石英ガラス粉を落下させる事により、
該石英ガラス粉が酸水素炎中で加熱軟化しつつ、前記中
空部４の外周面３上に付着し、これにより所定層厚の第
１の焼結層２ａが形成される。

次に、目の細かいフィルタ例えば＃５のフィルタを用い
て粒度調整された石英ガラス粉を前記と同様な方法で第
１の焼結層２ａ上に付着固化させて所定層厚の第２の焼
結層２ｂを形成する。

尚、前記焼結層２ａ、２ｂの夫々の膜厚は通気密度が粗
に形成しである第１の焼結層２ａを厚くした方が分散効
果が高く、この為本実施例においては第１の焼結層２ａ
を３〜５ｍｍ前後に、又第２の焼結層２ｂを２〜３ｍｍ
前後に設定し、円滑な分散効果を得つつ通気抵抗の増大
を防いでいる。

かかる実施例によれば、ガス導入管＋１より水平延設部
位１２及びバブラー管ｌを介して中空部４内に供給され
たバブリングガスは、該中空部４の空洞部４内で一旦バ
ッファされた後、前記多数の小孔３ａを介して第１の焼
結層２ａに通気され該通気層を通過中に中空部４表面方
向に分散されながら第２の焼結層２ｂに侵入し、ここで
より微小気泡化されて外部に噴出させる事が出来る。

尚、前記焼結層２ａ、２ｂの膜厚を適宜調整し、例えば
第２の焼結層２ｂの下側を厚内にして上側からのみ微小
気泡が発生するようにする事も出来、又第１の焼結５２
ａの下側を上側より薄肉して全体的に均等に微小気泡が
発生するよう構成する事も可能である。

又前記焼結層２ａ、２ｂを形成する石英ガラス粉には、
高純度の合成石英粉を用いるのが好ましく、これにより
バブリング中において前記焼結層２ａ、２ｂよりの不純
物の溶出を完全に阻止する事が出来る。　　しかしなが
ら前記のように球状のバブラー体を用いたのでは同次の
ような問題を有す。

即ち前記実施例では主管より分岐した枝管の末端部にバ
ブラー体を取り付ける構造の為に、このままバブリング
槽に投入してバブリングを行なった場合、中心域にバブ
ラー体が存在しない為にバブリング作用が周縁部のみに
偏在し円滑な洗浄を行ない得ないという欠点を有す。

第３図はかかる欠点を解消するために、管体自体を直接
バブラー体５０として機能させたものである。

その構成を簡単に説明するに、直角に折曲したバブリン
グガス導入管５１の先端に、該導入管５１よす大なる直
径を有する管状中空部３０を連接する。

管状中空部３０は、その終端側が丸封された直管状をな
し、その外周面上に多数の小孔３ａを適宜間隔で穿孔さ
せるとともに、その外表面全周に、前記実施例と同様な
第１の焼結層２ａと第２の焼結層２ｂからなる焼結体２
が被覆形成されている。尚、前記各焼結層２ａ、　２ｂ
は前記実施例と同様に酸水素炎で形成される。

かかる実施例によればバブラー体５０自体が主管として
も機能している為に、該バブラー体５０を洗浄槽内の広
い面積に亙って均等に延設する事が出来、又該前記管状
バブラー体５０自体を櫛歯状に形成する事も可能であり
、これにより円滑な洗浄作用を営む事が出来るとともに
、且つ前記管状中空部３０がバッファタンク的機能を営
む為に中空部３０各位置における泡の噴出強度が均等で
あり且つ強力である。　又、本実施例においては、前記
実施例のように枝管がなく主管の表面に直接２重の焼結
層が形成されている為に、強度的にも好ましく破損の恐
れも低減するのみならず、製造面においても形状構造が
簡単の為に、製造コストの低減と品質が安定する。

第４図は漏斗状に形成したバブラー体の実施例で、第１
実施例と同様に、枝管の先端側に夫々取り付けるもので
ある。

即ち本実施例は、上方に向は屈曲させた枝管１３の先端
側を略半球状に膨出させて中空部１４を形成した後、該
中空部１４上面の開口部１４ａに多数の小孔３ａを穿孔
した円板３′を溶着し、その表面に目の粗いフィルタを
用いて粒度調整された石英ガラス粉を焼結固化させた第
１の焼結層２ａと、目の細かいフィルタを用いて粒度調
整された石英ガラス粉を焼結固化させた第２の焼結層２
ｂが順次被覆形成されている。そして前記焼結／ｉ２ａ
、２ｂは前記実施例と同様に酸水素炎で形成する事も可
能であるが、好ましくは電気炉で形成する事も可能であ
る。

即ち、先ず円板３′の表面に目の粗いフィルタを用いて
粒度調整された石英ガラス粉を所定層厚で付着させた後
、電気炉内で加熱して焼結固化させて第１の焼結層２ａ
を形成した後、該焼結層２ａの表面に目の細かいフィル
タを用いて粒度調整された石英ガラス粉を所定乃厚で付
着させた後、再び電気炉内で加熱して焼結固化させて第
２の焼結層２ｂを形成すればよい。

かかる実施例においても前記第１実施例と同様な効果を
得ることが出来る。

尚、本実施例における前記焼結層２ａ、２ｂはいずれも
平板状である為に、これらの保持部材として機能する円
板３′を取り付けない漏斗状バブラー体の製造も可能で
ある。

第５図はかかる構成の漏斗状バブラー体を示す。

即ち本比較例においては前記二層からなる焼結層２ａ、
２ｂを有する平板状部材を前もって製作しておき、該平
板状部材を円板状に切断して、略半球状に膨出させて形
成した中空部１４の上面開口部１４ａに 嵌合溶着するものであるが、該比較例によれば前記第４
図に示す実施例とほぼ同様な作用を営む事が可能である
。

「発明の効果」 以上記載した如く、本発明によれば、小孔が形成された
中空部表面を被覆する焼結体を、通気面’ｕｌの異なる
複数の焼結層で形成する事によりバブラー体を石英ガラ
スで形成した場合の種々の問題点を完全にｙ決できる。

即ち本５＠明によれば、気泡発生量に制限を受ける事な
く、焼結府全域より均等に微小気泡が発生し得、これに
より洗浄効果と気化効率が大幅に向上し得る。

又、本発明は、中空体の外表面に薄肉の焼結層を積層し
て形成するものであるために、該焼結体全体を断面方向
に均一な結合力でちって形成する事が出来、これにより
石英ガラス粉その他の不純物が飛出す恐れがなく、該不
純物に起因する各種デバイス欠陥を防止出来る。

更に本発明によれば、バブラー体の形状を任意に形成出
来る為に、種々の用途の適用可能であるとともに、特に
前記バブラー体を長管状に形成した場合には、広い面積
に亙ってバブリング作用を営む事が出来るとともに、製
造面においても形状が簡単になるために、製造コストの
低減と安定した品質のものが形成出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の第１実施例に係るバブラ
ー体を用いたバブラー装置を示し、第２図はその全体斜
視図、第１図は該装置に用いるバブラー体の要部断面構
成を示す切欠き拡大断面図、第３図は他の実施例に係る
バブラー体で、（ａ）はその要部断面構成を示す切欠き
拡大断面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。第４
図は他の実施例に係るバブラー体の要部断面構成を示す
切欠き拡大断面図である。第５図は本発明の比較例に係
るバブラー体の要部断面構成を示す切欠き拡大断面図で
ある。 特許出願人二株式会社　山形信越石英 代理人：弁理士　高橋昌久　；’、：、　’、、’、ｊ
ｉ気２　Ｑ 第３　二 （ｂ） 第グ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）石英ガラス製のバブラー体において、バブリング用
   ガス供給路終端側に多数の小孔を穿設した中空部を設け
   るとともに、該中空部の内、少なくとも小孔形成部位表
   面に、通気面積の異なる複数の焼結層からなる多層構造
   の焼結体を被覆した事を特徴とするバブラー体 ２）少なくとも前記小孔形成部位表面側に位置する一の
   焼結層の通気面積を、その外側に位置する他の焼結層の
   通気面積より粗くなるように形成した請求項１）記載の
   バブラー体 ３）前記複数の焼結層の通気面積が、通気方向上流側よ
   り下流側に進むに連れ順次密になるように設定した請求
   項１）記載のバブラー体 ４）前記中空部が、管体先端に設けられた中空球状体、
   中空管状体、若しくは漏斗状体のいずれかである請求項
   １）記載のバブラー体