JPH082419B2 - バブラー体 - Google Patents

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、ウエーハ、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ヤ
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、該気化ガスをキヤリアガスとともに
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100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1
01の焼結体110入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願技術においては、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、本先願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用途の適用可
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
る一の焼結層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、その後該分散さ
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く、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、焼結層2b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
結層2a,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、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、一層の均
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く、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
に向け傾斜をもたして各５本の技管13を順次連接する。

そして前記技管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１を形
成する。

次に前記バブラー管１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１は、例えば先端を封止した10mm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
1mm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
形成してある第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11より水平延設部
位12及びバブラー管１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の下側を厚肉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の焼結層2a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尚次のような問題
を有す。

即ち前記実施例では主管より分岐した技管の末端部に
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より大なる直径
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
うに技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、技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、上方に向け屈曲させた技管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2bが順次被覆
形成されている。そして前記焼結層2a,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層厚で付着
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,2
b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、通気面積の異なる複
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解決できる。

即ち本発明によれば、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、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も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。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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