CN113380677A - 一种带水汽蒸发系统的工艺腔室 - Google Patents

一种带水汽蒸发系统的工艺腔室 Download PDF

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张海林
滕玉朋
刘国霞
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Abstract

本发明公开了一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,包括架体,架体上安装有加热器,加热器的内侧安装有工艺管,工艺管安装在加热器之间,且为非接触式固定安装,工艺管的管口处设置有工艺管密封法兰压紧工艺管密封圈,在管口的外侧设置有摆动炉门,工艺管下端的内壁上设置有工艺进气管,所述工艺进气管的一端连接有进气阀,所述进气阀的另一端通过连接管连接有水汽蒸发系统本发明的有益效果是,在正常硼扩散工艺后通入水汽,进入工艺腔室的水汽对原有工艺腔室内部残存的化学物质进行水汽中和,避免工艺腔室内部和管口产生存留物质,黏附炉门和工艺腔室内不干净的作用,延长工艺腔室拆卸清洗周期,提高设备利用率,提高产能,减少工艺管拆换工作量。

Description

一种带水汽蒸发系统的工艺腔室
技术领域
本发明涉及光伏领域和半导体领域管式低压硼扩散炉和氧化炉类别设备技术领域,特别是一种带水汽蒸发系统的工艺腔室。
背景技术
常规的用法,是BBr3低压扩散炉在工艺过程后,会逐渐残留硼酸等物质在工艺腔室内壁和炉口与炉门位置,属于粘性状,多炉次工艺过程后,炉门即被炉口残留积存的粘性物质粘连,不能正常打开炉门,工艺管内壁同样有粘性物质残留,对于工艺腔室内部的片舟进行粘连,此种状况下就需要停止工作,加热器断电降温,等1050℃的工作温度降低到接近室温后,对套装在加热器内部的工艺管腔室进行拆卸、清洗或更换,一次拆卸或更换需要至少两个班次的时间,其中降温时间需要12-15小时,拆换需要2-3小时,浪费产能,增加工作人员的工作量,还可能在拆卸、清洗、更换中损坏工艺管腔室(石英材质)。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题,设计了一种带水汽蒸发系统的工艺腔室。
实现上述目的本发明的技术方案为,一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,包括架体,所述架体上安装有加热器,所述加热器的内侧安装有工艺管,所述工艺管安装在加热器之间,且为非接触式固定安装,所述工艺管的管口处设置有工艺管密封法兰压紧工艺管密封圈,在管口的外侧设置有摆动炉门,所述工艺管下端的内壁上设置有工艺进气管,所述工艺进气管的一端连接有进气阀,所述进气阀的另一端通过连接管连接有水汽蒸发系统。
作为对本发明的进一步说明,所述水汽蒸发系统包括蒸汽系统外框,所述蒸汽系统外框底部的端脚处设置有架体,所述连接管伸入蒸汽系统外框连接着蒸汽系统外框内的水蒸气管,所述水蒸气管管身的外围包裹有蒸发加热器,所述水蒸气管的另一端通过连接管连接有气水三通座,所述气水三通座的另外两个方向通过连接管分别连接有气流量计和水流量计。
作为对本发明的进一步说明,所述气流量计的另一端通过连接管连接有气阀门,所述气阀门的另一端通过连接管连接有携带气进气管。
作为对本发明的进一步说明,所述水流量计的另一端通过连接管连接有水阀门,所述水阀门的另一端通过连接管连接有压力表,所述压力表的另一端通过连接管连接有水罐出水管,所述水罐出水管伸入到微正压水罐。
作为对本发明的进一步说明,所述微正压水罐的上盖处设置有水罐补水口和水罐进气管,所述水罐进气管的端部连接有控压进气管。
作为对本发明的进一步说明,所述加热器和工艺管之间设置有垫块,所述工艺管通过垫块固定在加热器的内部,所述工艺管的一端设置有尾部隔热堵块,且所述尾部隔热堵块固定安装于所述加热器之间,所述加热器的一端设置有口部保温软堵块,且所述口部保温软堵块固定安装于所述加热器和工艺管之间,所述口部保温软堵块设置于所述加热器一端的端口处。
作为对本发明的进一步说明,从所述工艺管中部位置伸到加热器外部处设置有出气管和真空管,所述出气管和真空管的端头处设置有阀门。
作为对本发明的进一步说明,所述工艺管密封法兰的一侧设置有工艺炉口法兰,所述工艺管密封圈设置于工艺管、工艺管密封法兰和工艺炉口法兰之间,所述摆动炉门设置于所述工艺炉口法兰的一侧,且所述摆动炉门和工艺管炉口法兰之间设置有炉口密封圈。
作为对本发明的进一步说明,所述工艺管的内部设置有晶舟,所述晶舟上固定有晶片。
其有益效果在于,用于BBr3低压扩散炉工艺腔室水清洗功能中,可以在正常硼扩散工艺后通入水汽,进入工艺腔室的水汽对原有工艺腔室内部残存的化学物质进行水汽中和,避免工艺腔室内部和管口产生存留物质,黏附炉门和工艺腔室内不干净的作用,延长工艺腔室拆卸清洗周期,提高设备利用率,提高产能,减少工艺管拆换工作量;也用于氧化炉或者BCI3低压硼扩散炉中的湿氧工艺中补入水汽,水汽中含氧,利用精确控制水汽进入,满足湿氧生长氧化膜需求的氧含量,实现晶片表面的薄膜的生长,可以很好的解决或大幅度延长拆卸、清洗、更换工艺腔室的周期,大幅度提高设备工艺腔室使用时长,最大化的增大产能,降低成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1中A部分的局部放大结构示意图;
图3是图1中B部分的局部放大结构示意图;
图4是晶片和晶舟的结构示意图。
图中,1、架体;2、加热器;201、尾部隔热堵块;202、垫块;203、口部保温软堵块;3、工艺管;301、工艺进气管;302、进气阀;401、晶舟;402、晶片;5、工艺炉口法兰;501、工艺管密封法兰;502、工艺管密封圈;6、摆动炉门;601、炉口密封圈;7、水汽蒸发系统;701、水蒸气管;702、蒸发加热器;703、气水三通座;704、气流量计;705、水流量计;706、气阀门;707、携带气进气管;708、水阀门;709、压力表座;7010、水罐出水管;7011、微正压水罐;7012、水罐补水口;7013、水罐进气管;7014、控压进气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述,如图1-4所示,由架体1,架体1支撑的加热器2,加热器2内部通过垫块202与工艺管3(工艺炉膛)同轴安装,晶舟401和晶片402放置于工艺管3(工艺炉膛)内,机架支撑的工艺炉口法兰5,工艺管3密封法兰,工艺管3密封圈,用于对工艺管3(工艺炉膛)管口进行密封安装,摆动炉门6通过炉门密封圈与工艺炉口法兰5实现炉门密封,尾部隔热堵用于阻挡加热器2的尾部散热,口部保温软堵块203用于阻挡加热器2和工艺管3(工艺炉膛)之间的间隙散热,工艺管3(工艺炉膛)后端中间设置出气或抽真空口(带阀门)用于废气排出,工艺管3(工艺炉膛)内下部设置工艺进气管301,尾端外部为两路进气用三通方式汇总进入工艺进气管301,都带阀门;水汽蒸发系统7由架体1支撑,与工艺进气管301通过进气阀302连通,水汽蒸发系统7的供水路径,微正压水罐7011(带水位计)内盛放一定水位的纯水,用水罐补水口7012(带阀门)对微正压水罐7011(带水位计)进行补水,微正压水罐7011(带水位计)内水不能充满,由水位计控制水面高位和低位,低位时补水,高位时停止补水,正常水位时要在水面之上留有小高度空间(小容积),此小容积空间由水罐进气口充入微正压气体(用气量非常少许),水罐进气管7013口在微正压水罐7011(带水位计)内位于最高位(水面之上),进入水面上部的小空间容积的微正压气体对水面产生压力,使微正压水罐7011内部的水从底部压人水罐出水管7010从而连续输出纯水,作为微正压纯水源流入压力表座709和连通水阀门708,用安装在压力表座709上的压力表显示供水管路的压力,用于调整水罐进气管7013的气体压力让压力表显示供水管路的压力符合要求;用水阀门708控制是否需要进水,通过水流量计705精确控制进水量,通过气水三通座703向水蒸气管701定量供水,此气水三通座703另一条路径为与携带气进气管707连通,在此携带气与水流量计705精确控制进水量进行汇合,由携带气将微量的定量水随携带气一起进入水蒸气管701,在携带气的携带过程中对微量定量水进行稀释后一同进入水蒸气管701,由于水蒸气管701加热区域都位于蒸发加热器702内被其高温环抱,在携带气将微量的定量水随携带气一起进入水蒸气管701,在进入和经过水蒸气管701的全过程中由蒸发加热器702内的高温对所进入和经过的含定量的微量水及携带气进行加热使微量水全部被汽化,形成蒸汽,在水蒸气管701出口处即离开蒸发加热器702的端口处可以看到微量水已经变成了蒸汽状,连续进水则连续被蒸发成连续的蒸汽通过连接管和阀门的控制来适时进入工艺进气管301内部,与工艺进气管301的工艺气体进行汇合进入或单独进入蒸汽,此为两种方式由具体的工艺需求而定。其中携带气的路径为携带气(一般为N2)经过气阀门706控制是否进气,经管路到气流量计704进行精确控制进气量,经过管路汇总到气水三通座703与另一路的定量的微量水进行汇合,由携带气携带和稀释另一路的定量的微量水进入水蒸气管701在蒸发加热器702的高温下实现定量的微量水的蒸汽化定量输出。
工作原理:对于设备其水汽蒸发系统7有两种用法,一是用于如BBr3低压扩散炉的硼扩散工艺设备上,为了防止工艺过程后出现内部残留的化学物质积存后出现粘性物质过多而影响设备的正常使用,其方式为在每一次正常的硼扩散工艺结束后,都会停止工艺进气,开启进气阀302,经过水汽蒸发系统7通入定量的微量水蒸汽,此水汽充斥工艺管3的工艺腔室与刚刚结束的正常硼扩散工艺后的残存在内壁上的化学物质进行接触实现中和作用,起到对工艺管3的工艺腔室的水清洗功能,中和后的混合物水汽从出气或抽真空管(带阀门)排出,或者依据经验,可以几炉次硼扩散工艺后进行一次水清洗功能,从而避免工艺腔室内部和管口产生存留物质,黏附炉门和工艺腔室内不干净的作用,延长工艺腔室拆卸清洗周期,提高设备利用率,提高产能,减少工艺管3拆换工作量;二是也用于氧化炉或BCI3低压硼扩散炉中的湿氧工艺中补入水汽,水汽中含氧,利用精确控制水汽进入,满足湿氧生长氧化膜需求的氧含量,实现晶片402表面的含氧薄膜的生长,此时,水汽蒸发系统7通入定量的微量水蒸汽和工艺进气管301的工艺气体是同时按分别精确计量的进入量汇合一起进入工艺管3的工艺腔室的,实现含氧薄膜的生长。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案,本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理,属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,包括架体(1),所述架体(1)上安装有加热器(2),所述加热器(2)的内侧安装有工艺管(3),所述工艺管(3)安装在加热器(2)之间,且为非接触式固定安装,所述工艺管(3)的管口处设置有工艺管(3)密封法兰压紧工艺管(3)密封圈,在管口的外侧设置有摆动炉门(6),所述工艺管(3)下端的内壁上设置有工艺进气管(301),所述工艺进气管(301)的一端连接有进气阀(302),所述进气阀(302)的另一端通过连接管连接有水汽蒸发系统(7)。
2.根据权利要求1所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,所述水汽蒸发系统(7)包括蒸汽系统外框,所述蒸汽系统外框底部的端脚处设置有架体(1),所述连接管伸入蒸汽系统外框连接着蒸汽系统外框内的水蒸气管(701),所述水蒸气管(701)管身的外围包裹有蒸发加热器(702),所述水蒸气管(701)的另一端通过连接管连接有气水三通座(703),所述气水三通座(703)的另外两个方向通过连接管分别连接有气流量计(704)和水流量计(705)。
3.根据权利要求2所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,所述气流量计(704)的另一端通过连接管连接有气阀门(706),所述气阀门(706)的另一端通过连接管连接有携带气进气管(707)。
4.根据权利要求3所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,所述水流量计(705)的另一端通过连接管连接有水阀门(708),所述水阀门(708)的另一端通过连接管连接有压力表座(709),所述压力表座(709)上安装有压力表,所述压力表的另一端通过连接管连接有水罐出水管(7010),所述水罐出水管(7010)伸入到微正压水罐(7011)。
5.根据权利要求4所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,所述微正压水罐(7011)的上盖处设置有水罐补水口(7012)和水罐进气管(7013),所述水罐进气管(7013)的端部连接有控压进气管(7014)。
6.根据权利要求1所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,所述加热器(2)和工艺管(3)之间设置有垫块(202),所述工艺管(3)通过垫块(202)固定在加热器(2)的内部,所述工艺管(3)的一端设置有尾部隔热堵块(201),且所述尾部隔热堵块(201)固定安装于所述加热器(2)之间,所述加热器(2)的一端设置有口部保温软堵块(203),且所述口部保温软堵块(203)固定安装于所述加热器(2)和工艺管(3)之间,所述口部保温软堵块(203)设置于所述加热器(2)一端的端口处。
7.根据权利要求1所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,从所述工艺管(3)中部位置伸到加热器(2)外部处设置有出气管和真空管,所述出气管和真空管的端头处设置有阀门。
8.根据权利要求1所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,所述工艺管(3)密封法兰的一侧设置有工艺炉口法兰(5),所述工艺管(3)密封圈设置于工艺管(3)、工艺管(3)密封法兰和工艺炉口法兰(5)之间,所述摆动炉门(6)设置于所述工艺炉口法兰(5)的一侧,且所述摆动炉门(6)和工艺管(3)炉口法兰之间设置有炉口密封圈(601)。
9.根据权利要求1所述的一种带水汽蒸发系统的工艺腔室,其特征在于,所述工艺管(3)的内部设置有晶舟(401),所述晶舟(401)上固定有晶片(402)。
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