CN105483831B - 用于减压扩散系统的二级密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于减压扩散系统的二级密封装置，包括石英管，石英管的一端管口设有同心的内密封端面和外密封端面，内密封端面连接有一级密封门体并形成反应腔，外密封端面连接有二级密封门体并形成过渡腔，二级密封门体连接有用于防止二级密封门体压损外密封端面的顶推平衡组件。该二级密封装置具有结构简单可靠、可防止外密封端面的应力损伤的优点。

Description

用于减压扩散系统的二级密封装置

技术领域

本发明主要涉及减压扩散工艺设备的密封技术，尤其涉及一种用于减压扩散系统的二级密封装置。

背景技术

高温减压扩散/氧化炉，与传统高温常压扩散/氧化炉相比，具有产量高、工艺片均匀性好、晶格缺陷少、化学品和特气损耗大幅减少、维护周期长且维护方便等优点，具有广阔的应用前景。由于高温减压扩散/氧化炉采用高温负压（0.2bar左右）工艺，其石英反应腔的密闭性显得尤为关键，密封不严将造成高温工艺中的石英管、石英舟、硅片污染。随着硅片的尺寸大型化，高温减压扩散/氧化炉的石英管的直径已大于Φ300mm，而且在温度可达1000℃的情况下，石英管口的密封还必须在每一次工艺前后反复进行密封和分离，这对高温减压扩散/氧化炉石英管口的密封提出了更高的要求。当前，适用于高温减压扩散/氧化炉的二级密封装置，主要包括不锈钢炉门、缓冲固定装置、石英炉门、石英管。石英管的管口加工成同心圆柱状，并形成两个密封端面，分别是内端面和外端面。不锈钢炉门的密封槽装有一个氟橡胶密封圈，同时其旁边加工有水冷槽并配有相应的进水接口和出水接口，循环冷却水通入不锈钢炉门的水冷槽对密封槽内的氟橡胶密封圈形成了有效的保护。不锈钢炉门同时设置有吹扫气体进气口和吹扫气体排气口，吹扫气体排气口通过排气管与工艺气体排气管连接在一起的，并通过与工艺尾气共用一个干燥过滤装置和真空泵将废气排放出去。石英炉门设计成中空，里面填充石英隔热纤维，其通过缓冲固定装置固定与不锈钢炉门上，缓冲固定装置可轴向压缩后并提供预紧力。

炉门机构关到位的过程中，石英炉门先与石英管内端面接触，并通过缓冲固定装置提供的预紧力与石英管内端面配合，对石英管口形成石英对石英的一级密封；接着石英管外端面与不锈钢炉门上的氟橡胶密封圈配合形成二级密封。当前二级密封装置中，石英管外端面与不锈钢炉门上的氟橡胶密封圈配合形成二级密封，并形成一个过渡腔，过渡腔的压力为0.25bar左右，不锈钢炉门为标准大气压，不锈钢炉门两端的压力差达0.75bar左右。而根据静力平衡可知，0.75bar左右的压力差导致的压力将作用在石英管外端面上，同时，石英管外端面与不锈钢炉门的接触面积远小于过渡腔气体与不锈钢炉门的接触面积，因而石英管外端面将承受很大的压力，而石英材料具有硬脆性，易碎，石英管外端面在很大的外力作用下容易爆裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、可防止外密封端面的应力损伤的用于减压扩散系统的二级密封装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于减压扩散系统的二级密封装置，包括石英管，所述石英管的一端管口设有同心的内密封端面和外密封端面，所述内密封端面连接有一级密封门体并形成反应腔，所述外密封端面连接有二级密封门体并形成过渡腔，所述二级密封门体连接有用于防止二级密封门体压损外密封端面的顶推平衡组件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述顶推平衡组件包括顶推部件和伸缩气缸，所述顶推部件一端与二级密封门体的内侧面连接，另一端与伸缩气缸连接。

所述顶推部件包括顶杆、缓冲弹簧和顶环，所述顶环与二级密封门体的内侧面相抵，所述顶杆一端通过缓冲弹簧与顶环连接，另一端与伸缩气缸连接。

所述伸缩气缸设有两个，两个所述伸缩气缸之间连接有贯通的环形管。

其中一个所述伸缩气缸上开设有用于调节伸缩气缸气体流量的进气口和排气口。

所述二级密封门体与石英管之间连接有排气管，所述排气口与排气管连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于减压扩散系统的二级密封装置，包括石英管，石英管的一端管口设有同心的内密封端面和外密封端面，内密封端面连接有一级密封门体并形成反应腔，外密封端面连接有二级密封门体并形成过渡腔，二级密封门体连接有用于防止二级密封门体压损外密封端面的顶推平衡组件，通过顶推平衡组件向与大气压相反的方向顶推二级密封门体，即该顶推平衡组件施加在二级密封门体上的力可抵消大部分的大气压施加在二级密封门体上的力，使得大幅减小了外密封端面的受力，可防止外密封端面的应力损伤，可大大延长石英管的使用寿命，其结构也非常简单可靠。

附图说明

图1是本发明用于减压扩散系统的二级密封装置的结构示意图。

图中各标号表示：

1、石英管；11、内密封端面；12、外密封端面；2、一级密封门体；3、反应腔；4、二级密封门体；5、过渡腔；6、顶推平衡组件；61、顶推部件；611、顶杆；612、缓冲弹簧；613、顶环；62、伸缩气缸；621、进气口；622、排气口；7、环形管；8、排气管。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明用于减压扩散系统的二级密封装置的一种实施例，包括石英管1，石英管1的一端管口设有同心的内密封端面11和外密封端面12，内密封端面11连接有一级密封门体2并形成反应腔3，外密封端面12连接有二级密封门体4并形成过渡腔5，二级密封门体4连接有用于防止二级密封门体4压损外密封端面12的顶推平衡组件6。本发明的二级密封装置，通过顶推平衡组件6向与大气压相反的方向顶推二级密封门体4，即该顶推平衡组件6施加在二级密封门体4上的力可抵消大部分的大气压施加在二级密封门体4上的力，使得大幅减小了外密封端面12的受力，可防止外密封端面12的应力损伤，可大大延长石英管1的使用寿命，其结构也非常简单可靠。

本实施例中，顶推平衡组件6包括顶推部件61和伸缩气缸62，顶推部件61一端与二级密封门体4的内侧面连接，另一端与伸缩气缸62连接。该结构中，伸缩气缸62作为驱动部件，具备使用简单、驱动均匀的效果，再通过顶推部件61与二级密封门体4的内侧面连接，实现力的传递，大幅减小了外密封端面12的受力。

本实施例中，顶推部件61包括顶杆611、缓冲弹簧612和顶环613，顶环613与二级密封门体4的内侧面相抵，顶杆611一端通过缓冲弹簧612与顶环613连接，另一端与伸缩气缸62连接。该结构中，伸缩气缸62的气缸活塞带动顶杆611压缩缓冲弹簧612，顶环613即可对二级密封门体4内侧面施加推力，能大大改善外密封端面12的受力情况，保护外密封端面12不至被压损或压裂。

本实施例中，伸缩气缸62设有两个，两个伸缩气缸62之间连接有贯通的环形管7。该结构中，通过安装两个伸缩气缸62，继而在顶环613上施加两个主动的推力，同时通过环形管7连通两个伸缩气缸62，使得两个伸缩气缸62的内压力能够保持一致，提高了顶环613对二级密封门体4的均匀性。

本实施例中，其中一个伸缩气缸62上开设有用于调节伸缩气缸62气体流量的进气口621和排气口622。通过调节伸缩气缸62进气口621和排气口622气体流量，使得伸缩气缸62处于负压状态，通过调节伸缩气缸62内压力改变顶环613推力的大小，使得能够根据二级密封门体4两侧的压差改善外密封端面12的受力。

本实施例中，二级密封门体4与石英管1之间连接有排气管8，排气口622与排气管8连通。该结构中，排气口622与减压扩散系统中的工艺气体排气管8连接在一起连通，并通过与工艺尾气共用干燥过滤装置和真空泵将废气排放出去，很好的利用了原有结构基础，降低了成本。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种用于减压扩散系统的二级密封装置，包括石英管（1），所述石英管（1）的一端管口设有同心的内密封端面（11）和外密封端面（12），所述内密封端面（11）连接有一级密封门体（2）并形成反应腔（3），所述外密封端面（12）连接有二级密封门体（4）并形成过渡腔（5），其特征在于：所述二级密封门体（4）连接有用于防止二级密封门体（4）压损外密封端面（12）的顶推平衡组件（6），所述顶推平衡组件（6）包括顶推部件（61）和伸缩气缸（62），所述顶推部件（61）一端与二级密封门体（4）的内侧面连接，另一端与伸缩气缸（62）连接，所述顶推部件（61）包括顶杆（611）、缓冲弹簧（612）和顶环（613），所述顶环（613）与二级密封门体（4）的内侧面相抵，所述顶杆（611）一端通过缓冲弹簧（612）与顶环（613）连接，另一端与伸缩气缸（62）连接。

2.根据权利要求1所述的用于减压扩散系统的二级密封装置，其特征在于：所述伸缩气缸（62）设有两个，两个所述伸缩气缸（62）之间连接有贯通的环形管（7）。

3.根据权利要求2所述的用于减压扩散系统的二级密封装置，其特征在于：其中一个所述伸缩气缸（62）上开设有用于调节伸缩气缸（62）气体流量的进气口（621）和排气口（622）。

4.根据权利要求3所述的用于减压扩散系统的二级密封装置，其特征在于：所述二级密封门体（4）与石英管（1）之间连接有排气管（8），所述排气口（622）与排气管（8）连通。