CN102234788A - 一种气相沉积系统和冷却水装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种气相沉积系统和冷却水装置，涉及工业制造领域，为能够根据被冷却物的冷却要求灵活调整提供给被冷却物的冷却水流量而发明。所述气相沉积系统，包括：设置在沉积炉管管口的密封法兰和与所述法兰相连接的冷却水装置；所述冷却水装置包括至少两路供水管路，所述至少两路供水管路中包括至少一路设有开关装置的流量控制管路，通过所述流量控制管路的开启和关闭控制为所述法兰提供的冷却水的流量。本发明可用于工业制造等领域中。

Description

一种气相沉积系统和冷却水装置

技术领域

本发明涉及工业制造领域，尤其涉及一种气相沉积系统和冷却水装置。

背景技术

在工业制造领域，冷却水具有非常广泛的应用，很多工艺过程均需要冷却水的支持，用于进行设备冷却和温度控制等。以集成电路和太阳能电池制造领域中的低压化学沉积LPCVD(Low PressureChemical Vapor Deposition)工艺为例、在LPCVD工艺过程中，硅衬底放置于密封的石英炉管内，炉管的炉口设有密封法兰，法兰与炉管之间设有密封圈，工艺气体通过法兰输送到炉管内。由于LPCVD炉管的温度大多在700摄氏度左右，而炉管炉口起到密封作用的密封圈的耐温能力又有限，所以需要给法兰通冷却水降温以保护密封圈长时间使用而不发生质变。

而在LPCVD工艺中，部分工艺例如TEOS(Tetra Ethyl OrthoSilicat，正硅酸乙酯)氧化工艺等对法兰温度具有特别的要求。TEOS在常温下为液态，极易在遇到低温介质时发生冷凝现象，从而产生很多的颗粒。进行LPCVD工艺时，通常通过加热的方式来使TEOS气化后连接到石英炉管的密封法兰上，然后再通过法兰输送到炉管。那么在这一过程中如果法兰的温度低于TEOS气化时的温度就极易在法兰内壁凝结成很多结晶物，这些结晶物极易脱落造成整个炉管的颗粒状态一直很高从而影响到硅片的质量。因此，法兰温度的控制对颗粒的产生和密封圈的使用寿命具有决定性的作用。然而，工艺过程中，法兰所处的环境是在温度极高和极低两种情况下不停的转换的，当承载硅片的装置放置在炉管外面冷却时，法兰处于温度极高的环境，即位于非工艺的高温状态；而当硅片位于真空状态的炉管内部进行工艺沉积时法兰就处于较低的环境，即位于低温状态，因此，必须为法兰提供的适当流量的冷却水对法兰进行冷却，对法兰温度进行控制。

然而，在实现上述冷却过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于现有的冷却水装置通常仅包括一路供水管路，为法兰提供冷却水，不能够根据法兰的冷却要求灵活调整提供法兰的冷却水流量，如果供水管路的冷却水流量调的过大，虽然能够满足炉口密封圈的耐温要求，提高密封圈的使用寿命，但如果对于TEOS氧化工艺，就可能造成TEOS在法兰内壁的冷凝，形成颗粒，颗粒掉落会严重影响产品质量；而如果冷却水流量调的过小，虽然不会引起工艺气体如TEOS的冷凝，保证产品质量，但炉口密封圈的冷却效果较差，极易使密封圈发生质变，这样即降低了密封圈的使用寿命，从而也增加了设备的保养频率，大大降低生产效率。因此，冷却水装置如何能够根据法兰的冷却要求灵活调整提供给法兰的冷却水流量，既能够得到良好的冷却效果，提高被冷却物的使用寿命，又能够避免工艺气体的冷凝，保证产品质量是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的一个主要目的在于，提供一种气相沉积系统，能够根据法兰的冷却要求灵活调整提供给法兰的冷却水流量。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种气相沉积系统，包括：

设置在沉积炉管管口的密封法兰和与所述法兰相连接的冷却水装置；

所述冷却水装置包括至少两路供水管路，所述至少两路供水管路中包括至少一路设有开关装置的流量控制管路，通过所述流量控制管路的开启和关闭控制为所述法兰提供的冷却水的流量。

采用上述技术方案后，本发明实施例提供的气相沉积系统，能够根据法兰的温度要求，灵活调整提供给法兰的冷却水流量，只需根据实际情况预先设定每路供水管路的冷却水流量，然后通过流量控制管路的开启和关闭，为法兰提供不同流量的冷却水，当法兰处于低温状态时，将全部或部分流量控制管路关闭，通过未关闭的流量控制管路和其他供水管路为法兰提供较小流量的冷却水，即能够保证冷却效果，又不会导致法兰的温度过低，造成工艺气体的冷凝等后果，保证了产品质量；而当法兰处于高温状态时，将全部或部分流量控制管路开启，通过开启的流量控制管路和其他供水管路为法兰提供较大流量的冷却水，保证了法兰的实时温度，提高了法兰的使用寿命，这样，也会减少设备的保养频率，大大提高生产效率。

本发明实施例的另一个主要目的在于，提供一种冷却水装置，能够根据被冷却物的冷却要求灵活调整提供给被冷却物的冷却水流量。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种冷却水装置，包括至少两路供水管路，所述至少两路供水管路中包括至少一路设有开关装置的流量控制管路，通过所述流量控制管路的开启和关闭控制为被冷却物提供的冷却水的流量。

采用上述技术方案后，本发明实施例提供的冷却水装置，能够根据被冷却物的温度要求，灵活调整提供给被冷却物的冷却水流量，只需根据实际情况预先设定每路供水管路的冷却水流量，然后通过流量控制管路的开启和关闭，为被冷却物提供不同流量的冷却水，即能够保证冷却效果，提高被冷却物的使用寿命，也不会导致被冷却物的温度过低，造成工艺气体的冷凝等后果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的气相沉积系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的冷却水装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的气相沉积系统，如图1所示，包括

设置在沉积炉管管口的密封法兰1和与法兰1相连接的，为法兰1提供冷却水的冷却水装置2；

其中，冷却水装置2包括至少两路供水管路20，至少两路的供水管路20中包括至少一路设有开关装置201的流量控制管路20A，冷却水装置2通过流量控制管路20A的开启和关闭控制为法兰1提供的冷却水流量。

本发明实施例提供的气相沉积系统，工艺过程中，能够根据法兰1的温度要求，通过冷却水装置2灵活调整提供给法兰1的冷却水流量。只需根据实际情况预先设定每路供水管路20的冷却水流量，工艺过程中，能够通过流量控制管路20A的开启和关闭，为法兰1提供不同流量的冷却水。当法兰1处于低温状态时，将全部或部分流量控制管路20A关闭，通过未关闭的流量控制管路20A和其他供水管路20为法兰1提供较小流量的冷却水，即能够保证冷却效果，不会导致法兰1的温度过低，造成法兰1表面的工艺气体的冷凝等后果，保证了产品质量；而当法兰1处于高温状态时，将全部或部分流量控制管路20A开启，通过开启的流量控制管路20A和其他供水管路20为法兰1提供较大流量的冷却水，保证了法兰1的实时温度，也就保证了与法兰连接的密封圈的温度范围，提高了法兰1和密封圈的使用寿命，这样，也会减少设备的保养频率，大大提高生产效率。

工艺过程中，用户可通过开关装置201控制流量控制管路20A的开启和关闭。开关装置201可为气动阀等装置，这里不做限定。

进一步地，每路供水管路20均设有用于设定和控制冷却水流量的流量计202，可根据气相沉积系统所进行的工艺过程的实际需求，通过流量计202预先设定工艺过程中通过每路供水管路20的冷却水流量；在工艺过程中，还可根据实际情况，必要时通过流量计202对通过每路供水管路20的冷却水流量进行微调。

进一步地，每路供水管路20的流量计202的下游还可设有用于检测是否有水流量通过的流量传感器203，每路供水管路20的供水穿过流量传感器203供应给法兰1。流量传感器203能够将感应到的冷却水流量的大小的信号传送到主控设备以便工作人员进行实时监控，既能对冷却水的流量进行实时控制，更重要的是能够防止产生安全事故。由于冷却水中的杂质及其他原因，工艺过程中，每路供水管路20可能会出现堵塞、泄露或者断裂等情况，这样将导致不能正常地为法兰1提供冷却水，不能及时降温，这样将可能造成设备损坏、与法兰1连接的密封圈温度过高而损坏，工艺气体泄露等生产事故。因此，使用流量传感器203能够有效避免上述事故的发生。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例并结合附图对本发明的实施例进行详细描述。这里要注意的是，以下的具体实施例只是为了描述本发明，但不限于本发明。

实施例一

如图2所示，本实施例提供的气相沉积系统，包括法兰1和冷却水装置2，其中，冷却水装置2包括供水管路2A和供水管路2B两个供水管路，两路供水管路中，供水管路2A为流量控制管路；

流量控制管路2A上依次设有手动阀门2A1、流量计2A2、开关装置2A3和流量传感器2A4；其中，开关装置2A3为气动阀；

供水管路2B上依次设有手动阀门2B1、流量计2B2、针阀2B3和流量传感器2B4；

流量控制管路2A和供水管路2B与总入水口之间设有总阀30。

具体的讲，工艺过程中，流量控制管路2A可根据法兰1的温度的实际要求，通过气动阀2A3进行管路供水的开启和关闭。当法兰1的温度高时，冷却水装置2通过流量控制管路2A和供水管路2B同时供水，而当法兰1的温度低时，通过气动阀2A3关闭流量控制管路2A，仅使用供水管路2B供水，既能保证被法兰1的实时温度，得到良好的冷却效果，又能够避免工艺气体在法兰表面的冷凝，保证产品质量。

其中，流量计2A2可以为浮子流量计或电子流量计等，用于设定和控制通过流量控制管路2A的冷却水流量，流量传感器2A4用于检测管路中是否有水流量通过，并能够将感应到的冷却水流量的大小的信号传送到主控设备，以便工作人员进行实时监控并及时作出相关的处理决定，能够有效的避免产生安全事故。

同样，流量计2B2可以为浮子流量计或电子流量计等，用于设定和控制通过供水管路2B的冷却水流量，流量传感器2B4用于检测管路中是否有水流量通过，并能够将感应到的冷却水流量的大小的信号传送到主控设备，以便工作人员进行实时监控并及时作出相关的处理决定，能够有效的避免产生安全事故。

需要指出的是，由于法兰1温度高时打开流量控制管路2A，温度低时关闭流量控制管路2A，因此通常情况下，使流量控制管路2A提供大流量的冷却水，供水管路2B提供小流量的冷却水。当然，流量控制管路2A和供水管路2B的流量不限于上述设定方式，可根据实际情况设置。

另外，由于供水管路2B提供小流量的冷却水，因此，在供水管路2B上的流量计2B2和流量传感器2B4之间设有针阀2B3，起到限流、调节流速的作用。

进一步地，流量控制管路2A的入水口处设有手控阀门2A1，供水管路2B的入水口处同样设有手控阀门2B1。设置手控阀门的作用是，当某一路供水管路出现故障或者需要进行清洗维修等或者暂时不使用该路供水管路时，将通过手控阀门将该路供水管路彻底关闭，方便进行拆卸修理等工作，而且并不影响其他的供水管路。在正常状态下的工艺过程中，手控阀门2A1和2B1均处于打开状态。

另外，流量控制管路2A和供水管路2B均与供水总阀30连接，总阀30通常为手控阀门，用于控制整个冷却水装置的冷却水的通入和关闭。

本实施例的气相沉积系统还包括出水管路4，流量控制管路2A和供水管路2B供给法兰1的冷却水经由出水管路4流出。出水管路4上设有出水阀门40，出水阀门40同样起到方便维修拆卸等作用，当进行管路的维修时，通过关闭出水阀门40可查找管路泄露之处。在正常状态下的工艺过程中，总阀30和出水阀门40均处于打开状态。

下面以LPCVD工艺为例，说明本实施例的工作过程及工作原理。同样如图2所示，工艺过程之初，使总阀30、出水阀门40，手控阀门2A1和2B1以及针阀2B3均处于打开状态，并根据工艺要求和经验参数，通过流量计2A2设定流量控制管路2A的冷却水流量，通过流量计2B2设定供水管路2B的冷却水流量，其中，流量控制管路2A将提供大流量的冷却水，供水管路2B将提供相对小流量的冷却水。工艺过程中，当未进行沉积过程时，承载硅片的装置在炉管外面冷却等时段，此时法兰1处于非工艺的高温状态，称为IDLE(闲置的)状态；而当硅片位于真空状态的炉管内部进行工艺沉积时，法兰1就处于工艺的低温状态，称为RUN(工作)状态。

IDLE时，法兰1处于非工艺的高温状态，此时使流量控制管路2A和供水管路2B同时工作，此时，流量控制管路2A的气动阀2A3处于打开状态，流量计2A2处于预先设定好的流量状态，手控阀门2A1也处于打开状态；同时供水管路2B的针阀2B3、流量计2B2和手控阀门2B1304也同时处于预先设定好的打开状态。这样，通过两路供水管路为法兰1提供较大流量的冷却水，能够达到良好的冷却效果，保证了法兰的实时温度，也就是保证了密封圈的工作环境温度，提高了密封圈的使用寿命，同时也保证了工艺进行的正常密封环境。

RUN时，法兰处于工艺低温状态，此时，通过气动阀2A3将流量控制管路2A关闭，仅留下供水管路2B单独工作。此时供水管路2B的针阀2B3、流量计2B2和手控阀门2B1处于预先设定好的打开状态。其中，流量计2B2设定的流量为根据工艺要求和经验参数等预先设定的、保证法兰不冷凝颗粒的冷却水流量。这样，既能达到良好的冷却效果，又避免了流量过大导致的温度过低而引起TEOS的冷凝，保证了加工的硅片的质量。

整个工艺过程中，流量控制管路2A的流量传感器2A4和供水管路2B的流量传感器2B4均用于实时监测各自供水管路的流量情况，检测是否有水流量通过，并能够将流量信号传送给主控设备，使工作人员就可以实时知道各供水管路的流量状况以及法兰的工作状态，以便及时作出相关的处理决定。

相应地，本发明的实施例还提供了一种冷却水装置5，如图3所示，包括至少两路供水管路50，至少两路的供水管路50中包括至少一路设有开关装置501的流量控制管路50A，本发明实施例提供冷却水装置5通过流量控制管路50A的开启和关闭控制为被冷却物提供的冷却水流量。

进一步地，每路供水管路50均设有用于设定和控制冷却水流量的流量计502，可根据气相沉积系统所进行的工艺过程的实际需求，通过流量计502预先设定工艺过程中通过每路供水管路20的冷却水流量；在工艺过程中，还可根据实际情况，必要时通过流量计20对通过每路供水管路20的冷却水流量进行微调。

进一步地，每路供水管路50的流量计501的下游还可设有用于检测是否有水流量通过的流量传感器503。流量传感器503能够将感应到的冷却水流量的大小的信号传送到主控设备以便工作人员进行实时监控，既能对冷却水的流量进行实时控制，能够防止产生安全事故。

本发明实施例提供的冷却水装置5，能够根据被冷却物的温度要求，灵活调整提供给被冷却物的冷却水流量，只需根据实际情况预先设定每路供水管路的冷却水流量，然后通过流量控制管路50A的开启和关闭，为被冷却物提供不同流量的冷却水，即能够保证冷却效果，提高被冷却物的使用寿命，也不会导致被冷却物的温度过低，造成工艺气体的冷凝等后果。

其中，本发明实施例提供的冷却水装置5，可采用本发明实施例一提供的气相沉积系统中冷却水装置2的具体结构，前文已经进行了详细说明，这里不再赘述。

需要指出的是，本发明实施例冷却水装置为可用于前文所述的气相沉积系统中和LPCVD工艺中等、作为用来冷却法兰的冷却水装置。但是显而易见地，本发明实施例提供的冷却水装置，不限于上述领域，还可以用于其它需要冷却水的工艺领域，这里不做限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种气相沉积系统，其特征在于，包括：

设置在沉积炉管管口的密封法兰和与所述法兰相连接的冷却水装置；

所述冷却水装置包括至少两路供水管路，所述至少两路供水管路中包括至少一路设有开关装置的流量控制管路，通过所述流量控制管路的开启和关闭控制为所述法兰提供的冷却水的流量。

2.根据权利要求1所述的气相沉积系统，其特征在于，

每路所述供水管路上均设有用于设定和控制冷却水流量的流量计。

3.根据权利要求2所述的气相沉积系统，其特征在于，

每路所述供水管路的所述流量计的下游均设有用于检测是否有水流量通过的流量传感器。

4.根据权利要求1所述的气相沉积系统，其特征在于，

所述冷却水装置包括两路供水管路，所述两路供水管路中包括一路流量控制管路；

所述流量控制管路上依次设有手动阀门、流量计、开关装置和流量传感器；

所述两路供水管路中除所述流量控制管路外的另一供水管路上依次设有手动阀门、流量计、针阀和流量传感器。

5.根据权利要求4所述的气相沉积系统，其特征在于，所述开关装置为气动阀。

6.一种冷却水装置，其特征在于，包括至少两路供水管路，所述至少两路供水管路中包括至少一路设有开关装置的流量控制管路，通过所述流量控制管路的开启和关闭控制为被冷却物提供的冷却水的流量。

7.根据权利要求6所述的冷却水装置，其特征在于，

每路所述供水管路上均设有用于设定和控制冷却水流量的流量计。

8.根据权利要求7所述的冷却水装置，其特征在于，

每路所述供水管路的所述流量计的下游均设有用于检测是否有水流量通过的流量传感器。

9.根据权利要求6所述的冷却水装置，其特征在于，

所述冷却水装置包括两路供水管路，所述两路供水管路中包括一路流量控制管路；

所述流量控制管路上依次设有手动阀门、流量计、开关装置和流量传感器；

所述两路供水管路中除所述流量控制管路外的另一供水管路上依次设有手动阀门、流量计、针阀和流量传感器。

10.根据权利要求9所述的冷却水装置，其特征在于，所述开关装置为气动阀。

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