CN109666971A - 生长炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生长炉，其包括腔体、上腔膛和下腔膛，上腔膛和下腔膛均包括由下而上依次叠置的下环体、中环体和上环体；其中，中环体的内周壁与腔体的外周壁之间具有环形间隙，且上环体和下环体的内径小于中环体的内径；在环形间隙中设置有密封圈组件，密封圈组件的上端与上环体与环形间隙相对的表面相接触，密封圈组件的下端与下环体与环形间隙相对的表面相接触；下环体、中环体和上环体通过螺钉固定在一起，且通过旋紧螺钉，来使上环体和下环体沿与腔体轴向平行的方向压紧密封圈组件中的密封圈，以使密封圈沿径向膨胀，对环形间隙进行密封。本发明提供的生长炉，生长炉，其可以降低腔体的拆装难度，减少在拆装过程中的不可控风险。

Description

生长炉
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种生长炉。
背景技术
碳化硅(SiC)单晶具有高导热率、高击穿电压、高载流子迁移率、高化学稳定性等优良的半导体物理性质，可以制作成在高温、强辐射条件下工作的高频、高功率电子器件和光电子器件，在国防、高科技、工业生产、供电、变电等领域具有巨大的应用价值，被看作是极具发展前景的第三代宽禁带半导体材料。
碳化硅单晶材料的生长需要特殊的工艺装备。该工艺装备主要包括生长炉组件、加热组件、气体组件及控制组件等，其中，生长炉组件是关键结构之一。图1为生长炉的结构简图。图2为生长炉的局部放大图。请一并参阅图1和图2，生长炉包括腔体1、上腔膛2和下腔膛3，上腔膛2和下腔膛3分别自腔体1的上端和下端套设在腔体1上。并且，在上膛腔2与腔体1之间以及下腔膛3与腔体1之间设置有密封圈4，以使腔体1形成密封腔体。按照目前SiC生长工艺需求，该密闭腔体需要维持较高的真空度水平。
在上述生长炉的安装过程中，在上腔膛2和下腔膛3中安装密封圈4之后，通过将腔体1的两端分别插入上腔膛2和下腔膛3，挤压挤压密封圈4形成密封结构。这在实际应用中存在以下问题：|
为保证密封性能，在插入腔体1之后要确保密封圈4的压缩比，这使得插入腔体1的操作难度较大，且存在不可控风险，而且在拆卸腔体1时，由于腔体1、密封圈4和上膛腔2(或下膛腔3)处于正常状态下的抱紧状态，导致很难将三者分离，拆卸难度较大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种生长炉，其可以降低腔体的拆装难度，减少在拆装过程中的不可控风险。
为实现本发明的目的而提供一种生长炉，包括腔体、上腔膛和下腔膛，所述上腔膛和下腔膛分别套设在所述腔体的上端和下端；所述上腔膛和下腔膛均包括由下而上依次叠置的下环体、中环体和上环体；其中，所述中环体的内周壁与所述腔体的外周壁之间具有环形间隙，且所述上环体和所述下环体的内径小于所述中环体的内径；
在所述环形间隙中设置有密封圈组件，所述密封圈组件的上端与所述上环体与所述环形间隙相对的表面相接触，所述密封圈组件的下端与所述下环体与所述环形间隙相对的表面相接触；
所述下环体、中环体和上环体通过螺钉固定在一起，且通过旋紧所述螺钉，来使所述上环体和所述下环体沿与腔体轴向平行的方向压紧所述密封圈组件中的密封圈，以使所述密封圈沿径向膨胀，对所述环形间隙进行密封。
优选的，所述密封圈组件包括多个密封圈，且在各个相邻的两个所述密封圈之间，在所述密封圈与所述上环体之间和所述密封圈与所述下环体之间均设置有挡环。
优选的，所述密封圈组件包括一个密封圈，且在所述密封圈与所述上环体之间和所述密封圈与所述下环体之间均设置有挡环。
优选的，所述密封圈在处于未压缩状态时的截面直径大于所述挡环的径向宽度。
优选的，所述环形间隙的径向宽度小于所述密封圈组件在处于未压缩状态时的截面直径。
优选的，所述密封圈组件包括至少一个密封圈。
优选的，在所述上环体和/或下环体的与所述环形间隙相对的表面上形成有环形凸部，所述环形凸部位于所述环形间隙中，且与所述密封圈组件相接触。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的生长炉，其通过将上腔膛和下腔膛均设置为分体结构，即，由下而上依次叠置的下环体、中环体和上环体，且三者通过螺钉固定在一起，可以通过旋紧螺钉，来使上环体和下环体沿与腔体轴向平行的方向压紧密封圈组件中的密封圈，以使其沿径向膨胀，实现对中环体的内周壁与腔体的外周壁之间的环形间隙进行密封密封。在安装或拆卸时，仅需要旋紧或旋松螺钉即可，从而可以降低腔体的拆装难度，减少在拆装过程中的不可控风险。
附图说明
图1为生长炉的结构简图；
图2为生长炉的局部放大图；
图3为本发明实施例提供的生长炉的局部放大图；
图4为密封圈的受力图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的生长炉进行详细描述。
请参阅图3，本发明实施例提供的生长炉，其包括腔体5、上腔膛和下腔膛，上腔膛和下腔膛分别套设在腔体5的上端和下端，腔体5、上腔膛和下腔膛的位置关系参见图1示出的生长炉的结构。
上腔膛和下腔膛均包括由下而上依次叠置的下环体8、中环体7和上环体6；图3仅示出了上腔膛。其中，中环体7的内周壁与腔体5的外周壁之间具有环形间隙，且上环体6的内径6a和下环体8的内径8a小于中环体的内径7a，在该环形间隙中设置有密封圈组件，该密封圈组件的上端与上环体6与环形间隙相对的表面相接触；密封圈组件的下端与下环体与环形间隙相对的表面相接触。容易理解，上环体6和下环体8的内周壁均相对应中环体7的内周壁凸出，该凸出的部分与环形间隙相对的表面与密封圈组件相接触下环体8、中环体7和上环体6通过螺钉9固定在一起，且通过旋紧螺钉9，来使上环体6和下环体8沿与腔体5轴向平行的方向压紧密封圈组件中的密封圈，以使密封圈沿径向膨胀，对环形间隙进行密封。
在本实施例中，密封圈组件包括两个密封圈(10a，10b)，且在这两个密封圈(10a，10b)之间设置有挡环11a，密封圈10a与上环体6之间设置有挡环11b以及密封圈10b与下环体8之间设置有挡环11c。其中，在上环体6的与环形间隙相对的表面上形成有环形凸部61，该环形凸部61位于环形间隙中，且与挡环11a相接触。挡环11c与下环体11c相接触。
如图4所示，在旋紧螺钉9时，下环体8、中环体7和上环体6被压紧，由于密封圈组件的上端和下端分别与上环体6与环形间隙相对的表面和下环体与环形间隙相对的表面相接触，这使得下环体8、和上环体6挤压密封圈，密封圈因受到了竖直方向上的挤压力F1，而使得环体7朝向密封圈施加径向的反作用力F2，从而密封圈能够实现密封作用。
在需要拆卸时，仅需旋松螺钉9，下环体8、中环体7和上环体6即可在密封圈的弹力作用下相分离。在需要安装时，仅需旋紧螺钉9，只要通过控制螺钉9的预紧力，使上述反作用力F2足够大，即可实现预期的密封效果。由此，降低了腔体5的拆装难度，从而减少了在拆装过程中的不可控风险。
在安装时，以上腔膛为例，首先，依次将下环体8、挡环11c、密封圈10b、挡环11b、密封圈10a和挡环11a套设在腔体5上；然后，安装中环体7和上环体6；最后，将螺钉9自下而上穿过下环体8和中环体7，并通过旋紧与上环体6螺纹连接，从而完成安装。拆卸过程可以按与上述安装过程的顺序相反的顺序进行即可。
需要说明的是，在实际应用中，根据具体需要，密封圈组件也可以为一个密封圈，且在该密封圈与上环体之间和密封圈与下环体之间均设置有挡环。当然，也可以不设置挡环，即，仅设置至少一个密封圈，此时需要在上环体6和下环体8的与环形间隙相对的表面上形成有环形凸部，如图3中的在上环体6的与环形间隙相对的表面上形成有环形凸部61，以实现密封圈能够受到上环体6和下环体8施加的挤压力F1。
还需要说明的是，无论是否设置挡环，均可以根据具体情况在上环体和/或下环体的与环形间隙相对的表面上形成有环形凸部61，该环形凸部61位于环形间隙中，且与密封圈组件相接触。
优选的，密封圈在处于未压缩状态时的截面直径大于挡环的径向宽度，以使密封圈能够与中环体7的内周壁相接触，以使密封圈产生一定的压缩变形，保证密封效果。
优选的，上述环形间隙的径向宽度小于密封圈在处于未压缩状态时的截面直径，以使密封圈产生一定的压缩变形，保证密封效果。当然，该径向间距相对于截面直径不能过大，以保证中环体7能够轻松的套入。
综上所述，本发明实施例提供的生长炉，其通过将上腔膛和下腔膛均设置为分体结构，即，由下而上依次叠置的下环体8、中环体7和上环体6，且三者通过螺钉9固定在一起，可以通过旋紧螺钉9，来使上环体6和下环体8沿与腔体轴向平行的方向压紧密封圈组件中的密封圈，以使其沿径向膨胀，实现对中环体7的内周壁与腔体5的外周壁之间的环形间隙进行密封密封。在安装或拆卸时，仅需要旋紧或旋松螺钉9即可，从而可以降低腔体5的拆装难度，减少在拆装过程中的不可控风险。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种生长炉，包括腔体、上腔膛和下腔膛，所述上腔膛和下腔膛分别套设在所述腔体的上端和下端；其特征在于，所述上腔膛和下腔膛均包括由下而上依次叠置的下环体、中环体和上环体；其中，所述中环体的内周壁与所述腔体的外周壁之间具有环形间隙，且所述上环体和所述下环体的内径小于所述中环体的内径；
在所述环形间隙中设置有密封圈组件，所述密封圈组件的上端与所述上环体与所述环形间隙相对的表面相接触，所述密封圈组件的下端与所述下环体与所述环形间隙相对的表面相接触；
所述下环体、中环体和上环体通过螺钉固定在一起，且通过旋紧所述螺钉，来使所述上环体和所述下环体沿与腔体轴向平行的方向压紧所述密封圈组件中的密封圈，以使所述密封圈沿径向膨胀，对所述环形间隙进行密封。
2.根据权利要求1所述的生长炉，其特征在于，所述密封圈组件包括多个密封圈，且在各个相邻的两个所述密封圈之间，在所述密封圈与所述上环体之间和所述密封圈与所述下环体之间均设置有挡环。
3.根据权利要求1所述的生长炉，其特征在于，所述密封圈组件包括一个密封圈，且在所述密封圈与所述上环体之间和所述密封圈与所述下环体之间均设置有挡环。
4.根据权利要求2或3所述的生长炉，其特征在于，所述密封圈在处于未压缩状态时的截面直径大于所述挡环的径向宽度。
5.根据权利要求1所述的生长炉，其特征在于，所述环形间隙的径向宽度小于所述密封圈组件在处于未压缩状态时的截面直径。
6.根据权利要求1所述的生长炉，其特征在于，所述密封圈组件包括至少一个密封圈。
7.根据权利要求1所述的生长炉，其特征在于，在所述上环体和/或下环体的与所述环形间隙相对的表面上形成有环形凸部，所述环形凸部位于所述环形间隙中，且与所述密封圈组件相接触。
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