CN109707998B - 一种区熔气掺单晶硅的供气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区熔气掺单晶硅的供气系统，包括：供气装置、气体分流装置和管道清扫装置；其中，所述供气装置包括至少两个气瓶，每个所述气瓶中的气体浓度不同；所述气体分流装置中设置有与所述供气装置的所述气瓶对应的至少两个储气装置，用于对多台设备同时供应不同浓度的气体；所述管道清扫装置包括高纯氮气瓶和真空发生器，高纯氮气瓶通过供气管道分别连接至供气装置的各气瓶与储气装置的供气管道上，高纯氮气瓶另通过供气管道连接真空发生器，然后连接至供气装置的各气瓶与储气装置的供气管道上，用于为所述供气装置供应高纯氮气。采用本发明的供气系统，可在不更换气源的情况下，生产更宽电阻率范围的区熔单晶硅，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种区熔气掺单晶硅的供气系统，属于硅单晶制备技术领域。
背景技术
区熔气掺单晶一般是通过向单晶中掺入少量杂质气体，获得不同电阻率范围和型号的产品。气掺单晶电阻率范围一般均在100Ω·CM以下，也有部分高于100Ω·CM的产品。一种气源浓度往往不能同时满足各个电阻率范围的要求，因此生产不同电阻率范围的单晶时需要更换相应的气源。一般每台设备均有一套单独供气系统，使用时需要经常根据生产要求更换气瓶，造成生产效率低下。如果更换过程掺杂气体泄漏，也会造成一定的安全隐患。
因此，有必要设计一套新的供气系统和方法，以便能够同时满足多台设备供气，满足不同电阻率范围的产品生产要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种区熔气掺单晶硅的供气系统，同时为多台设备供应不同浓度气源，用于生产更宽电阻率范围的区熔单晶硅，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种区熔气掺单晶硅的供气系统，包括：供气装置、气体分流装置和管道清扫装置；其中，所述供气装置包括至少两个气瓶，每个所述气瓶中的气体浓度不同；所述气体分流装置中设置有与所述供气装置的所述气瓶对应的至少两个储气装置，用于对多台设备同时供应不同浓度的气体；所述管道清扫装置包括高纯氮气瓶和真空发生器，高纯氮气瓶通过供气管道分别连接至供气装置的各气瓶与储气装置的供气管道上，高纯氮气瓶另通过供气管道连接真空发生器，然后连接至供气装置的各气瓶与储气装置的供气管道上，用于为所述供气装置供应高纯氮气。
优选地，所述供气装置包括两个气瓶，其中，第一气瓶通过供气管道依次顺序连接第一减压阀、第一压力表、第一过滤器和第一隔膜阀开关；第二气瓶通过供气管道依次顺序连接第二减压阀、第二压力表、第二过滤器和第四隔膜阀开关；
所述气体分流装置包括两个储气管；第一储气管通过供气管道连接第二隔膜阀开关，第二隔膜阀开关通过供气管道经第三压力表连接设备A；第一储气管通过供气管道连接第三隔膜阀开关，第三隔膜阀开关通过供气管道经第四压力表连接设备B；第二储气管通过供气管道连接第五隔膜阀开关，第五隔膜阀开关通过供气管道经第三压力表连接设备A；第二储气管连接通过供气管道连接第六隔膜阀开关，第六隔膜阀开关通过供气管道经第四压力表连接设备B；
所述管道清扫装置包括第三气瓶和真空发生器；第三气瓶、第三减压阀、第五压力表、第七隔膜阀开关依次通过供气管道相互连接，再连接到供气装置的第二瓶和第二减压阀之间的供气管道；第三气瓶、第三减压阀、第五压力表、第八隔膜阀开关依次通过供气管道连接，再连接到供气装置的第一瓶和第一减压阀之间的供气管道；第三气瓶、第四减压阀、第六压力表、第十三隔膜阀开关依次通过供气管道连接至真空发生器；真空发生器、第七压力表、第九隔膜阀开关依次通过供气管道连接到供气装置的第一气瓶和第一减压阀之间的供气管道；真空发生器、第七压力表、第十隔膜阀开关依次通过供气管道连接到所述供气装置的第二气瓶和第二减压阀之间的供气管道；真空发生器、第七压力表、第十一隔膜阀开关依次通过供气管道连接到所述供气装置的第一减压阀和第一压力表之间的供气管道；真空发生器、第七压力表、第十二隔膜阀开关依次通过供气管道连接到所述供气装置第二减压阀和第二压力表之间的供气管道。
优选地，所述第三气瓶中气体为纯度大于99.999％的高纯氮气。
优选地，所述供气管道材质为PE级316L不锈钢。
优选地，所述供气装置的供气压力控制在5-7bar。
优选地，所述供气装置中，较高浓度的气瓶气源浓度范围为60-1000ppm，较低浓度的气瓶气源浓度范围为5-60ppm。
本发明的优点在于：
在本发明的供气系统中，设计多个供气接口，可同时对多台(2-10台)设备连续不间断供气。供气装置采用双气瓶时，气源浓度采用不同气源浓度，高浓度气源生产电阻率范围为10-100Ω·CM的区熔单晶硅，低浓度气源生产电阻率为100-20000Ω·CM的区熔单晶硅。因此，可以同时生产电阻率范围从10Ω·CM到20000Ω·CM的区熔单晶硅。
采用本发明的供气系统，可在不更换气源的情况下，生产更宽电阻率范围的区熔单晶硅，提高了生产效率；可同时为多台设备供应不同浓度气源，便于集中管理，排除安全隐患。
附图说明
图1为本发明的供气系统的结构原理图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
实施例
图1为本发明的供气系统的结构原理图，如图1所示，该供气系统包括双气瓶供气装置、气体分流装置和管道清扫装置。双气瓶供气装置包括第一气瓶G1和第二气瓶G2、第一减压阀F1和第二减压阀F2、第一压力表B1和第二压力表B2、第一过滤器L1和第二L2、第一隔膜阀开关K1和第四隔膜阀开关K4及供气管道；气体分流装置包括第一储气管C1和第二储气管C2，第二隔膜阀开关K2、第三隔膜阀开关K3、第五隔膜阀开关K5、第六隔膜阀开关K6，第三压力表B3和第四压力表B4，设备A和B及供气管道；管道清扫装置包括第三气瓶G3、第三减压阀F3和第四减压阀F4、第五压力表B5、第六压力表B6、第七压力表B7，第七隔膜阀开关K7、第八隔膜阀开关K8、第九隔膜阀开关K9、第十隔膜阀开关K10、第十一隔膜阀开关K11、第十二隔膜阀开关K12，真空产生器Z1及供气管道。
供气装置中，第一气瓶G1通过供气管道依次顺序连接第一减压阀F1、第一压力表B1、第一过滤器L1和第一隔膜阀开关K1；第二气瓶G2通过供气管道依次顺序连接第二减压阀F2、第二压力表B2、第二过滤器L2和第四隔膜阀开关K4；
气体分流装置中，第一储气管C1通过供气管道连接第二隔膜阀开关K2，第二隔膜阀开关K2通过供气管道经第三压力表B3连接设备A；第一储气管C1通过供气管道连接第三隔膜阀开关K3，第三隔膜阀开关K3通过供气管道经第四压力表B4连接设备B；第二储气管C2通过供气管道连接第五隔膜阀开关K5，第五隔膜阀开关K5通过供气管道经第三压力表B3连接设备A；第二储气管C2连接通过供气管道连接第六隔膜阀开关K6，第六隔膜阀开关K6通过供气管道经第四压力表B4连接设备B；
管道清扫装置中，第三气瓶G3、第三减压阀F3、第五压力表B5、第七隔膜阀开关K7依次通过供气管道相互连接，再连接到供气装置的第二瓶G2和第二减压阀F2之间的供气管道；第三气瓶G3、第三减压阀F3、第五压力表B5、第八隔膜阀开关K8依次通过供气管道连接，再连接到供气装置的第一瓶G1和第一减压阀F1之间的供气管道；第三气瓶G3、第四减压阀F4、第六压力表B6、第十三隔膜阀开关K13依次通过供气管道连接至真空发生器Z1；真空发生器Z1、第七压力表B7、第九隔膜阀开关K9依次通过供气管道连接到供气装置的第一气瓶G1和第一减压阀F1之间的供气管道；真空发生器Z1、第七压力表B7、第十隔膜阀开关K10依次通过供气管道连接到双气瓶供气装置的第二气瓶G2和第二减压阀F2之间的供气管道；真空发生器Z1、第七压力表B7、第十一隔膜阀开关K11依次通过供气管道连接到双气瓶供气装置的第一减压阀F1和第一压力表B1之间的供气管道；真空发生器Z1、第七压力表B7、第十二隔膜阀开关K12依次通过供气管道连接到双气瓶供气装置第二减压阀F2和第二压力表B2之间的供气管道。
在更换气瓶第一气瓶G1或者第二气瓶G2时，通过第四减压阀F4、第十三隔膜阀开关K13向真空产生器Z1供气，再分别控制第九隔膜阀开关K9、第十隔膜阀开关K10、第十一隔膜阀开关K11、第十二隔膜阀开关K12，分别对双气瓶供气装置的供气管道各部分进行抽空；通过第三减压阀F3、第七隔膜阀开关K7和第八隔膜阀开关K8分别对双气瓶供气装置的供气管道充入高纯氮气；反复上述过程，可将双气瓶供气装置的供气管道残留气体置换。
第一气瓶G1为高浓度气源，气源浓度为100ppm，电阻率100Ω·CM以下的硅单晶；第二气瓶G2为低浓度气源，气源浓度为30ppm，100Ω·CM以上的硅单晶产品。
第一气瓶G1供气时，依次打开第一减压阀F1、第一隔膜阀开关K1，气体进入第一储气管C1，通过气体分流装置第二隔膜阀开关K2、第三隔膜阀开关K3实现对设备A和设备B供气。本实例对两台设备供气，气体分流装置可增加支路对多台设备同时供气。
第二气瓶G2供气时，依次打开第二减压阀F2、第四隔膜阀开关K4，气体进入第二储气管C2，通过气体分流装置第五隔膜阀开关K5、第六隔膜阀开关K6实现对设备A和设备B供气。本实例对两台设备供气，气体分流装置可增加支路对多台设备同时供气。
第一气瓶G1单独供气时，可实现多台设备同时生产电阻率100Ω·CM以下的硅单晶。依次打开第一减压阀F1、第一隔膜阀开关K1，气体进入第一储气管C1，同时打开第二隔膜阀开关K2、第三隔膜阀开关K3，可同时给设备A和设备B供应100ppm气源，同时生产电阻率100Ω·CM以下的硅单晶。
第二气瓶G2单独供气时，可实现多台设备同时生产电阻率100Ω·CM以上的硅单晶。依次打开第二减压阀F2、第四隔膜阀开关K4，气体进入第二储气管C2，同时打开第五隔膜阀开关K5、第六隔膜阀开关K6，可同时给设备A和设备B供应30ppm气源，同时生产电阻率100Ω·CM以上的硅单晶。
第一气瓶G1和第二气瓶G2同时供气时，则可实现同时生产电阻率100Ω·CM以上和100Ω·CM以下区熔单晶硅。依次打开第一减压阀F1、第一隔膜阀开关K1、第二隔膜阀开关K2，可实现对设备A供应浓度为100ppm的气源，电阻率100Ω·CM以下区熔单晶硅；依次打开第二减压阀F2、第四隔膜阀开关K4、第六隔膜阀开关K6，可实现对设备B炉供应浓度为100ppm的气源，电阻率100Ω·CM以上区熔单晶硅。
Claims (5)
1.一种区熔气掺单晶硅的供气系统，其特征在于，包括：供气装置、气体分流装置和管道清扫装置；其中，所述供气装置包括第一气瓶和第二气瓶，每个所述气瓶中的气体浓度不同；所述气体分流装置中设置有与所述供气装置的所述气瓶对应的两个储气装置，该两个储气装置分别为第一储气管和第二储气管，用于对多台设备同时供应不同浓度的气体；所述管道清扫装置包括第三气瓶和真空发生器，第三气瓶为高纯氮气瓶，高纯氮气瓶通过供气管道分别连接至供气装置的各气瓶与储气装置之间的供气管道上，高纯氮气瓶另通过供气管道连接真空发生器，然后连接至供气装置的各气瓶与储气装置之间的供气管道上，用于为所述供气装置供应高纯氮气；
所述供气装置的两个气瓶中，第一气瓶通过供气管道依次顺序连接第一减压阀、第一压力表、第一过滤器和第一隔膜阀开关；第二气瓶通过供气管道依次顺序连接第二减压阀、第二压力表、第二过滤器和第四隔膜阀开关；
所述气体分流装置包括两个储气管；第一储气管通过供气管道连接第二隔膜阀开关，第二隔膜阀开关通过供气管道经第三压力表连接设备A；第一储气管通过供气管道连接第三隔膜阀开关，第三隔膜阀开关通过供气管道经第四压力表连接设备B；第二储气管通过供气管道连接第五隔膜阀开关，第五隔膜阀开关通过供气管道经第三压力表连接设备A；第二储气管连接通过供气管道连接第六隔膜阀开关，第六隔膜阀开关通过供气管道经第四压力表连接设备B；
所述管道清扫装置包括第三气瓶和真空发生器；第三气瓶、第三减压阀、第五压力表、第七隔膜阀开关依次通过供气管道相互连接，再连接到供气装置的第二气瓶和第二减压阀之间的供气管道；第三气瓶、第三减压阀、第五压力表、第八隔膜阀开关依次通过供气管道连接，再连接到供气装置的第一气瓶和第一减压阀之间的供气管道；第三气瓶、第四减压阀、第六压力表、第十三隔膜阀开关依次通过供气管道连接至真空发生器；真空发生器、第七压力表、第九隔膜阀开关依次通过供气管道连接到供气装置的第一气瓶和第一减压阀之间的供气管道；真空发生器、第七压力表、第十隔膜阀开关依次通过供气管道连接到所述供气装置的第二气瓶和第二减压阀之间的供气管道；真空发生器、第七压力表、第十一隔膜阀开关依次通过供气管道连接到所述供气装置的第一减压阀和第一压力表之间的供气管道；真空发生器、第七压力表、第十二隔膜阀开关依次通过供气管道连接到所述供气装置第二减压阀和第二压力表之间的供气管道。
2.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于，所述第三气瓶中气体为纯度大于99.999%的高纯氮气。
3.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于，所述供气管道材质为PE级316L不锈钢。
4.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于，所述供气装置的供气压力控制在5-7bar。
5.根据权利要求1所述的供气系统，特征在于，所述供气装置中，较高浓度的气瓶气源浓度范围为60-1000ppm，较低浓度的气瓶气源浓度范围为5-60ppm。
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