(57)【要約】【課題】バーナ先端部への火炎の照り返しや火炎の失火を回避し、管の内周面全体に適正なバーナの火炎を当てることができ、管の内周面の傷や凹凸等のダメージ層を効率的に除去できるシリカガラス管の加熱処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】シリカガラス管Ｇの形成時に発生した管内周面の傷、凹凸を除去するためのシリカガラス管の加熱処理装置において、前記シリカガラス管Ｇの軸線を回転中心として回転させながら、該シリカガラス管Ｇをその長手方向に移動させる搬送手段２と、基台１に固定され、前記シリカガラス管の内周面を加熱するバーナ６とを少なくとも具備し、前記シリカガラス管Ｇが回転しながらその長手方向に移動することによって、シリカガラス管Ｇの内周面の全域を加熱処理するように構成されていることを特徴としている。【選択図】      図１
2004238259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカガラス管の形成時に発生した管内周面の傷、凹凸を除去するためのシリカガラス管の加熱処理装置において、
前記シリカガラス管の軸線を回転中心として回転させながら、該シリカガラス管をその長手方向に移動させる搬送手段と、基台に固定され、前記シリカガラス管の内周面を加熱するバーナとを少なくとも具備し、
前記シリカガラス管が回転しながらその長手方向に移動することによって、シリカガラス管の内周面の全域を加熱処理するように構成されていることを特徴とするシリカガラス管の加熱処理装置。
【請求項２】
前記搬送手段は、複数のローラと、前記複数のローラを回転させるためのローラ駆動部とを備え、
前記ローラは２列に並列配置されると共に、前記シリカガラス管の長手方向に沿って間欠配置され、各ローラの回転軸がシリカガラス管の軸線に対して同一角度をもって配置され、
前記シリカガラス管が２列に並列配置された複数のローラ上に載置された状態で、前記ローラの全てが同一方向に同一速度で回転することによって、前記シリカガラス管をその軸線を中心に回転させながら、その長手方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載されたシリカガラス管の加熱処理装置。
【請求項３】
前記シリカガラス管の外周面を加熱するバーナを具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたシリカガラス管の加熱処理装置。
【請求項４】
前記シリカガラス管の内周面を加熱するバーナは、前記シリカガラス管の軸線に対して、３０度以上５０度以下の角度をもって、該シリカガラス管内周面に火炎を当てることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたシリカガラス管の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカガラス管の加熱処理装置に関し、詳しくはシリカガラス管の形成時に発生した管の内周面の傷、凹凸を除去し、艶出し処理するためのシリカガラス管の加熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ上に成膜された各種薄膜を気相中で化学的に除去するには、ＣＤＥ（ケミカル・ドライ・エッチング）管という細長形状の管内部に、プロセスガスを供給すると共にプラズマ発生装置からマイクロ波を印加し、プロセスガスを活性化し、この活性化したプロセスガスを半導体ウエハに供給する。このＣＤＥ管はシリカガラスからなり、例えば、内径２７ｍｍ〜２８ｍｍ、長さ８００ｍｍ〜１０００ｍｍの細長の形状に構成されている。
【０００３】
ところで、このＣＤＥ管の管形成時に、管内周面に傷や凹凸等のダメージ層が発生することがあり、半導体ウエハのエッチングの際に、そのダメージ層に起因するパーティクルがウエハに対して汚染等の悪影響を及ぼすことあった。
この傷や凹凸等のダメージ層を取り除く方法として、管内周面を研磨処理を行うことが考えられるが、前記したようにＣＤＥ管の内径が小さいために、研磨処理を行うことができなかった。そのため、管検査時に、管内周面に傷や凹凸等のダメージ層が存在するＣＤＥ管は、廃棄処分にしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、かかる無駄をなくし資源の有効活用を図るため、傷や凹凸等のダメージ層を加熱処理により除去することを試みた。
この加熱処理装置として、特許公開２００１−１５１５２３号公報に示されるような管の内周面をバーナで加熱する加熱処理の利用を検討した。その結果、管の内径が大きい場合には、内周面を加熱、溶解することにより、傷、凹凸等を取り除くことができ、その内周面を平滑化、艶出し処理できることが判明した。
【０００５】
しかしながら、前記したような加熱処理装置をＣＤＥ管のように内径が小さく、軸方向の長さが長い管に適用した場合、小径のバーナを用いなければならない。
このような小径のバーナの火力は弱く、バーナを移動させると火力が変動し、安定した火炎を管の内周面に当てることができないという新たな技術的課題が生じた。また、管内周面に対して垂直にバーナの火炎を当てると、管の内周面に当たった火炎がバーナの先端部に戻り、バーナの先端部が火炎によって変形し、適正な火炎が形成できないという技術的課題も生じた。更に、前記ＣＤＥ管は細長の形状であるため、管内部は略密閉空間となる。そのため、前記バーナの火炎により管内部は酸欠状態となり、バーナの火炎が失火するという細長形状の管であるが故の技術的課題も生じた。
【０００６】
本発明は、前記したような技術的課題を解決するためになされたものであり、バーナ先端部への火炎の照り返しや火炎の失火を回避し、管の内周面全体に適正なバーナの火炎を当てることができ、管の内周面の傷や凹凸等のダメージ層を効率的に除去できるシリカガラス管の加熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかるシリカガラス管の加熱処理装置は、シリカガラス管の形成時に発生した管内周面の傷、凹凸を除去するためのシリカガラス管の加熱処理装置において、前記シリカガラス管の軸線を回転中心として回転させながら、該シリカガラス管をその長手方向に移動させる搬送手段と、基台に固定され、前記シリカガラス管の内周面を加熱するバーナとを少なくとも具備し、前記シリカガラス管が回転しながらその長手方向に移動することによって、シリカガラス管の内周面の全域を加熱処理するように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
このように、シリカガラス管の内周面を加熱するバーナを固定し、シリカガラス管を回転させながらその長手方向に移動させることによって、シリカガラス管の内周面の全域を加熱処理するように構成されている。
したがって、小径のバーナであっても、安定した火炎を管の内周面に当てることができ、管の内周面の傷や凹凸等のダメージ層を効率的に除去でき、これによってシリカガラス管内周面全体を艶出し処理することができる。
【０００９】
また、前記搬送手段は、前記搬送手段は、複数のローラと、前記複数のローラを回転させるためのローラ駆動部とを備え、前記ローラは２列に並列配置されると共に、前記シリカガラス管の長手方向に沿って間欠配置され、各ローラの回転軸がシリカガラス管の軸線に対して同一角度をもって配置され、前記シリカガラス管が２列に並列配置された複数のローラ上に載置された状態で、前記ローラの全てが同一方向に同一速度で回転することによって、前記シリカガラス管をその軸線を中心に回転させながら、その長手方向に移動させることが望ましい。
このように構成することによって、シリカガラス管をその軸線を回転中心として、回転させながら該長手方向に移動させることができる。また、ローラの配置角度や回転速度を調整することによって、シリカガラス管の回転速度や長手方向への移動速度を調整することができる。
【００１０】
また、前記シリカガラス管の外周面を加熱するバーナを具備することが望ましい。このように、シリカガラス管の外周面をバーナで加熱することにより、シリカガラス管に生じる温度勾配を抑制できる。その結果、温度勾配に起因するクラックの発生を防ぐことができる。
【００１１】
更に、前記シリカガラス管内部に酸素または空気を供給する燃焼補助ガス供給手段を備えることが望ましい。
このように燃焼補助ガス供給手段が、シリカガラス管内部に酸素または空気を供給するによって、細長形状の管内部の酸欠状態を防止し、これによるバーナの火炎の失火を防止できる。
【００１２】
また、前記シリカガラス管の内周面を加熱するバーナは、前記シリカガラス管の軸線に対して、３０度以上５０度以下の角度をもって、該シリカガラス管内周面に火炎を当てることが望ましい。
このようにシリカガラス管内周面に対して斜めにバーナの火炎を当てることによって、バーナの先端部に対する火炎の照り返し防止できる。これにより、バーナの先端部が溶融することによる不適正な火炎の発生を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるシリカガラス管の加熱処理装置について、図１乃至図５に示す一実施形態に基づいて説明する。
図１はシリカガラス管の加熱処理装置の正面図であり、図２は図１の平面図である。図３はシリカガラス管の加熱処理装置の側面図である。また、図４はローラ上に載置されたシリカガラス管の一部拡大平面図であり、図５は内周面を加熱するバーナ周辺の拡大正面図である。
【００１４】
図１の符号１００はシリカガラス管の加熱処理装置であり、このシリカガラス管の加熱処理装置１００は、例えばシリカガラスからなるＣＤＥ管（以下、シリカガラス管と称す）の形成時において、仕上げ処理として艶出し処理を施すために用いられる。
【００１５】
図１に示すように基台１上には、シリカガラス管Ｇをその軸線ｇを回転軸として回転させながら、その長手方向（矢印Ａ方向）にシリカガラス管Ｇを移動させるための搬送手段である搬送装置２と、前記基台１に固定され、シリカガラスＧの内周面にバーナの火炎を当てて加熱する内周面バーナ６と、前記内周面バーナ６と対応する基台１の位置に固定され、シリカガラスＧの外周面にバーナの火炎を当てて加熱する外周面バーナ１２とが設置されている。
【００１６】
前記搬送装置２は、複数のカーボン製のローラ４と、前記ローラ４を回転駆動させるためのローラ駆動部３と、前記ローラ駆動部３からの駆動力をローラ４に伝達すると共に、ローラ４を軸支するための支持部５によって構成されている。
この支持部５には、夫々その内部に図示しない動力伝達機構が備えられ、ローラ駆動部３からの駆動力をローラ４に伝達する機能を有している。すなわち、ローラ駆動部３が稼動することにより、ローラ４が駆動し、回転運動するように構成されている。
【００１７】
この搬送装置２においては、図２に示すように複数のローラ４は、シリカガラス管の加熱処理装置１００の長手方向（シリカガラス管Ｇの軸線ｇ）に沿って２列に並列配置されると共に各列において間欠配置されている。さらに、夫々のローラ４は、Ｘ軸（シリカガラス管Ｇの軸線ｇ方向）に対して所定傾斜角度をもって、ローラ駆動部２上に設置されている。なお、全てのローラ４の傾斜角度は、同一の角度に設定されている。
また、全てのローラ４は、前記ローラ駆動部３によって、同じ速度で同じ方向に同期して回転するように構成されており、その制御は図示しない制御部によって行なわれる。
【００１８】
図１乃至図３に示されるようにシリカガラス管Ｇは、２列に間欠配置された複数のローラ４の列間、かつローラ４上に載置される。
この状態で、ローラ駆動部３の駆動により、全てのローラ４が同一方向に同一速度で回転することによって、シリカガラス管Ｇは軸線ｇを回転軸としてその長手方向（矢印Ａ方向）に回転しながら移動する。
すなわち、図３に示すように、ローラ４が矢印Ｂの方向（図３では時計回り）に回転すると、シリカガラス管Ｇは、ローラ４との摩擦によって（ローラ４の回転力の分力によって）、矢印Ｃに示す方向（図３では反時計回り）に回転する。さらに、図４に示すように、ローラ４はシリカガラス管Ｇの軸線ｇ方向（Ｘ軸方向）に対してＹ方向に所定の角度αをもって傾斜しているため、ローラ４が回転したときに矢印Ａの方向に分力が発生し、これによってシリカガラス管Ｇは矢印Ａの方向に移動する。
【００１９】
また、シリカガラス管Ｇの内周面を加熱するバーナ６は、図１に示すように基台１上に設置されたバーナ支持台７と、前記バーナ支持台７によって保持された外筒管８と、前記外筒管８に内包されたバーナ用ガス供給パイプ９及び燃焼補助ガス供給パイプ１１等により構成されている。
なお、バーナ用ガス供給パイプ９の先端には、火炎を照射するためのバーナヘッド１０が取付けられており、外筒管８の先端においてバーナヘッド１０及び燃焼補助ガス供給パイプ１１の先端部１１ｂが隣接して配置されている。
【００２０】
前記バーナ支持台７は、図示しないが、外筒管８がシリカガラス管Ｇの内部に挿入できるように、外筒管８の高さ及び外筒管８の長さが調整できるように構成されている。即ち、搬送装置２上の図１、図２に２点鎖線で示すＰ０の位置に、処理前のシリカガラス管Ｇが載置されると、外筒管８が高さ調整されてＸ軸方向から移動し、シリカガラス管Ｇ内部に外筒管８が挿入される。そして、シリカガラス管Ｇの一端部Ｅ１にバーナヘッド１０からの火炎が当たるように、外筒管８の長さが調整され、外筒管８はその位置に固定されるように構成されている。
なお、バーナ支持台７の外筒管８の位置調整は手動により行なってもよいが、駆動機構を設け図示しない制御部によって正確な位置制御を行なうことにより、さらに効率的に作業を行なっても良い。
【００２１】
また、外筒管８に内包されたバーナ用ガス供給パイプ９は、バーナヘッド１０にバーナ用ガスを供給するためのパイプであり、その一端部９ａからガス注入される。さらに、燃焼補助ガス供給手段である燃焼補助ガス供給パイプ１１は、バーナヘッド１０での火炎の燃焼を補助するために先端部１１ｂから酸素や空気を供給するものであって、前記ガスは他端部１１ａから注入される。
【００２２】
なお、図５に示すように、バーナヘッド１０は、シリカガラス管Ｇの軸線ｇ方向（Ｘ軸方向）に対し、Ｚ軸（Ｘ軸、Ｙ軸に直角な軸）方向に所定の角度βをもって傾斜して配置されている。これによりバーナヘッド１０から照射される火炎はシリカガラス管Ｇの内周面Ｇ１に対して傾斜して当てられる。すなわち、シリカガラス管の内周面Ｇ１からの火炎の照り返しがバーナヘッド１０に当たることがなく、火炎の照り返しによってバーナヘッド１０が溶けるというような不具合を防ぐことができる。なお、ここでの所定の角度βは、例えば３０度乃至５０度のいずれかの角度であれば、効果的に火炎の照り返しによる影響を防ぐことができる。
【００２３】
また、前記したようにバーナヘッド１０に隣接して燃焼補助ガス供給パイプ１１の先端部１１ｂが配置される。この燃焼補助ガス供給パイプ１１の先端部１１ｂから酸素や空気を供給することにより、酸欠によるバーナヘッド１０の火炎の失火を防止できる。
また、前記シリカガラス管Ｇの外周面を加熱するバーナ１２は、図１に示すようにバーナヘッド１０の略直下の位置で、かつ基台１上に設置されており、シリカガラス管Ｇの外周面を加熱するように構成されている。このように、シリカガラス管Ｇの外周面をバーナ１２で加熱することにより、シリカガラス管Ｇに生じる温度勾配を抑制できる。その結果、温度勾配に起因するクラックの発生を防ぐことができる。
【００２４】
以上のように構成されたシリカガラス管の加熱処理装置１００を用いたシリカガラス管Ｇの内周面の加熱（艶出し）処理は次のように行なわれる。
先ず、シリカガラス管Ｇを図１、図２に２点鎖線で示すＰ０の位置に載置する。
そして、バーナ支持部７によって外筒管８を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させてシリカガラス管Ｇ内部に挿入し、シリカガラス管Ｇの一端部Ｅ１にバーナヘッド１０から照射される火炎が当たる位置で固定する。
【００２５】
次いで、バーナ６及び外周面バーナ１２において点火し、バーナヘッド１０からの火炎でシリカガラス管Ｇの内周面に対して加熱を開始すると同時に、バーナ１２からの火炎でシリカガラス管Ｇの外周面に対して加熱を開始する。このとき、燃焼補助ガス供給パイプ１１の先端部１１ｂからは酸素または空気を供給する。
【００２６】
これに連動して搬送装置２を駆動させて、シリカガラス管Ｇの軸線ｇを回転中心として、シリカガラス管Ｇを回転させながら、矢印Ａの方向へ搬送移動させる。このとき、バーナヘッド１０及びバーナ１２の絶対的位置は固定されているが、バーナヘッド１０及びバーナ１２に対してシリカガラス管Ｇは回転しながら矢印Ａの方向へ移動するため、シリカガラス管Ｇ内周面に当たる火炎の位置は相対的に変化する。このようにして、バーナヘッド１０及びバーナ１２から照射される火炎がシリカガラスＧの他端部Ｅ２まで達すると、結果的にシリカガラス管Ｇの内周面（及び外周面）全体に亘ってバーナの火炎が照射されたことになる。
【００２７】
このバーナ６によるシリカガラスＧ内周面に対する加熱処理によって、例えば図５に示すような突起Ｄは熱によって溶けて無くなり、内周面全体が平滑になって艶出し処理される。
【００２８】
以上のように、本発明にかかる一実施形態においては、内周面を加熱するバーナ６の絶対的位置は固定されているため、安定した火炎をバーナヘッド１０から照射することができる。
また、シリカガラス管Ｇの内周面だけではなく外周面も同時に加熱処理することによって、温度勾配が低減され、急激な温度勾配によるクラックの発生などの弊害を防ぐことができる。
さらに、バーナヘッド１０は、シリカガラス管Ｇの内周面に対して傾斜して火炎を照射するため、シリカガラス管Ｇの内周面からの火炎の照り返しがバーナヘッド１０に当たることがなく、バーナヘッド１０が溶けて適正な火炎を照射できなくなるという弊害を防止できる。
加えて、燃焼補助ガス供給パイプ１１の先端部１１ｂからは酸素または空気を放出して供給することにより、酸欠によるバーナの火炎の失火を防止できる。
【００２９】
なお、上述した本実施の形態においては、搬送装置２に具備されるローラ４の回転駆動機構として夫々のローラ４に支持部５を利用した例をあげたが、全てのローラ４が同じ回転速度及び回転方向で駆動できるものであればよく、これに限定されるものではない。
さらには、搬送装置２として、ローラを利用した搬送手段でなくても、シリカガラス管Ｇの軸線ｇを回転軸として回転でき、しかもその長手方向に搬送移動可能な手段であればよい。
また、上述した本実施の形態において、シリカガラス管をＣＤＥ管として使用する場合を例としたが、本発明はＣＤＥ管に限定されるものではなく、その他の用途で用いられるシリカガラス管に対しての内周面加熱（艶出し）処理としても適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、バーナ先端部への火炎の照り返しや火炎の失火を回避し、管の内周面全体に適正なバーナの火炎を当てることができ、管の内周面の傷や凹凸等のダメージ層を効率的に除去できるシリカガラス管の加熱処理装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかるシリカガラス管の加熱処理装置の正面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかるシリカガラス管の加熱処理装置の平面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかるシリカガラス管の加熱処理装置の側面図である。
【図４】図４は、ローラ上に載置されたシリカガラス管の一部拡大平面図である。
【図５】図５は、内周面バーナ周辺の拡大正面図である。
【符号の説明】
１        基台
２        搬送装置
３        ローラ駆動部
４        ローラ
５        支持部
６        バーナ
７        バーナ支持台
８        外筒管
９        バーナ用ガス供給パイプ
１０      バーナヘッド
１１      燃焼補助ガス供給パイプ
１２      バーナ
１００    シリカガラス管の加熱処理装置
Ｇ        シリカガラス管
ｇ        シリカガラス管の軸線
【図１】
2004238259.tif 000003
【図２】
2004238259.tif 000004
【図３】
2004238259.tif 000005
【図４】
2004238259.tif 000006
【図５】
2004238259.tif 000007