CN113737270A

CN113737270A - 一种热场的排气装置

Info

Publication number: CN113737270A
Application number: CN202111033321.8A
Authority: CN
Inventors: 沈伟民
Original assignee: Zing Semiconductor Corp
Current assignee: Zing Semiconductor Corp
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2041-09-03
Also published as: CN113737270B

Abstract

本申请提供了一种热场的排气装置，属于热场排气的技术领域，具体包括：排气管，排出通过热场后的气体；排气罩，罩设于排气管的进气端的外部，排气罩的侧壁上设置复数个进气口；导气锥体，固定于排气管内，且位于排气管的出气端，导气锥体的截面积从排气管的进气端至出气端逐渐增大，且导气锥体的外壁与管的排气内侧壁之间存在空隙，供气流经过导气锥体后从排出排气管。通过本申请的处理方案，减少排气管的氧化物沉积，延长更换周期。

Description

一种热场的排气装置

技术领域

本申请涉及热场排气的领域，尤其是涉及一种热场的排气装置。

背景技术

在大尺寸半导体硅晶体生长或者太阳能单晶硅生长过程中，在处于负压环境的炉体内通入一定流量的惰性气体氩气(Ar)，将硅液中挥发产生的Si/SiO气体以及石墨件氧化反应产生的一氧化碳(CO)气体，通过炉体的排气管排出单晶生长炉体。

含有一定浓度Si/SiO和Ar的混合气体在通过热场石墨件时，如果石墨件的温度低于一定温度时，Si/SiO会在石墨件表面反应并沉积生成安定相的Si/SiO2沉积层，和石墨基材结合后，不容易剥离及清理。排气管材料由石墨加工而成，在和炉体部分接触的石墨管温度相对低，Si/SiO蒸气在石墨管内壁沉积，在拉晶结束后的炉内清扫时不容易清理干净，在多次长晶后，石墨排气管的内侧产生严重的堆积，导致排气管内径缩小，影响排气和炉内压力，排气管更换周期短，增加成本。

而且由于更换排气管需要分解热场，容易发生其他的部件损耗，以及热场重新组装后发生的工艺条件不稳定的情况。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种热场的排气装置，解决了现有技术中排气管更换周期短，增加成本的问题，减少排气管的更换周期。

本申请提供的一种热场的排气装置采用如下的技术方案：

一种热场的排气装置，包括：

排气管，排出通过热场后的气体；

排气罩，罩设于排气管的进气端的外部，所述排气罩的侧壁上设置复数个进气口；

导气锥体，固定于所述排气管内，且位于所述排气管的出气端，所述导气锥体的截面积从所述排气管的进气端至出气端逐渐增大，且所述导气锥体的外壁与所述管的排气内侧壁之间存在空隙，供气流经过所述导气锥体后排出所述排气管。

可选的，所述导气锥体的轴心与所述排气管轴心相同

可选的，所述导气锥体通过连接杆连接所述排气罩的罩顶，所述排气罩与排气管的内径一致且同轴，且所述连接杆、导气锥体和排气罩同轴设置。

可选的，所述连接杆与所述排气罩的罩顶可拆卸连接。

可选的，所述导气锥体的最大外径：排气管的内径为(0.5-0.59)：1。

可选的，所述导气锥体的底面至所述排气管出气端的端面的距离为50-150mm。

可选的，所述进气口的数量为4-10个。

可选的，所述排气罩、连接杆和导气锥体为石墨材质。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1、导气锥体可以提高排气管尾端易沉积部位的温度和通过的气流速度，由于高温混合气体的传热和得到排气罩的高温热辐射，排气锥体的温度相对与同高度位置的排气管高出数百摄氏度，可以通过热辐射使得排气管的易沉积部位的温度升高，防止气体沉积；

2、通过连接杆与排气罩连接，来固定导气锥体的位置，可以减少导气锥体和排气管内壁之间增加连接件对气流的阻力，保证气流的速度。气体的流速增加，排气管内壁不容易物理沉积，沉积速度大幅减低，延长排气管的更换周期。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中炉体的结构示意图；

图2为本申请排气装置的结构示意图。

附图标记说明：1、炉体；11、单晶硅棒；12、导流筒；13、坩埚；14、硅熔体；15、加热器；16、保温毡；17、真空泵；2、排气管；21、出气端；22、进气端；3、排气罩；31、进气口；32、连接杆；4、导气锥体。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

如图1所示，现有技术中，在大尺寸半导体硅晶体生长或者太阳能单晶硅生长过程中，现有技术中一般使用的炉体1包括单晶硅棒11、导流筒12、坩埚13、硅熔体14、加热器15、排气管2、保温毡16和真空泵17。

在处于负压环境的炉体11内通入一定流量的惰性气体氩气(Ar)，炉体1中硅液中挥发产生的Si/SiO气体以及石墨件氧化反应产生的一氧化碳气体，通过排气管2排出单晶生长炉体1，具体的，在炉体1的排气口上连通真空泵17，真空泵17产生吸力将炉体1内的气体经过排气管2排出。含有一定浓度Si/SiO和Ar的混合气体在通过热场石墨件时，如果石墨件的温度低于一定温度时，Si/SiO会在石墨件表面反应并层积生成安定相的Si/SiO2层积层，和石墨基材结合后，不容易剥离及清理。排气管2材料由石墨加工而成，在和炉体1部分接触的石墨管温度相对低，Si/SiO蒸气在石墨管内壁层积，在拉晶结束后的炉内清扫时不容易清理干净，在多次长晶后，石墨排气管2的内侧产生严重的堆积，导致排气管2内径缩小，影响排气和炉内压力，需要定期更换排气管2，增加成本。而且由于更换排气管2需要分解热场，容易发生其他的部件损耗，以及热场重新组装后发生的工艺条件不稳定的情况。

为了解决上述问题，如图2所示，本申请实施例提供一种热场的排气装置。

本申请实施例以大尺寸半导体硅晶体生长或者太阳能单晶硅生长过程中使用的炉体1为例进行说明，即，本申请的热场的排气装置为炉体1的排气装置。

一种热场的排气装置，其包括排气管2、排气罩3和导气锥体4。

排气管2，排出通过热场后的气体；本申请实施例的排气管2安装在炉体1底部，炉体1上设有排气口，排气口与排气管2连通，排气管2的出气端21即为炉体1的排气口。本申请实施例的排气管2为圆管。在其他实施例中排气管2的截面也可以是其他形状，如椭圆或者多边形。

排气罩3，罩设于排气管2的进气端22的外部，排气罩3的侧壁上设置复数个进气口31，热场中的气体从进气口31进入排气管2。具体的排气罩3为一端封闭，另一端开口的短管，排气罩3的内径与排气管2的形状内径一致。

导气锥体4，固定于排气管2内，且位于排气管2的出气端21，导气锥体4的截面积从排气管2的进气端22至出气端21逐渐增大，且导气锥体4的外壁与排气管2的内侧壁之间存在空隙，供气流经过导气锥体4后从排气管2排出。

如图2所示，箭头为气流方向发生Si/SiO2沉积的区域。通常在炉体1的排气口附近的排气管2内壁，越靠近排气口，物理沉积越严重，分析原因是温度低，容易发生沉积。管壁在一定温度以上，管壁不会发生混合气体的Si/SiO2沉积。本申请在排气管2上端，即进气端22，设置有排气罩3，排气罩3侧面有复数个进气口31，并在排气管2的排的尾端位置，即排气管2的出气端21，设置导气锥体4；导气锥体4可以提高排气管2尾端易沉积部位的温度和通过的气流速度。由于高温混合气体的传热和得到排气罩3的高温热辐射，排气锥体的温度相对与同高度位置的排气管2高出数百摄氏度，可以通过热辐射使得排气管2的易沉积部位的温度升高，防止气体沉积。混合气体在通过导气锥体4时，气体的流速增加，排气管2内壁不容易物理沉积。沉积速度大幅减低，延长排气管2的更换周期。

导气锥体4的轴心与排气管2轴心相同。

具体的，导气锥体4通过连接杆32连接排气罩3的罩顶，连接杆32与导气锥体4的尖端连接，排气罩3与排气管2的内径一致且同轴，且连接杆32、导气锥体4和排气罩3同轴设置。在其他实施例中，导气锥体4可以通过其他方式固定于排气管2的出气端21。比如在导气锥体4和排气管2侧壁之间设置连接件。本申请通过连接杆32与排气罩3连接的方式，来固定导气锥体4的位置，可以减少导气锥体4和排气管2内壁之间增加的连接件对气流的阻力，保证气流的速度。气体的流速增加，排气管2内壁不容易物理沉积。沉积速度大幅减低，延长排气管2的更换周期。

为了方便更换导气锥体4,连接杆32与排气罩3的罩顶可拆卸连接。本实施例中，连接杆32与排气罩3螺纹连接。

在每炉清扫热场时，可以取出排气罩3和导气锥体4，检查和清扫排气管2。必要时更换导气锥体4。使用该排气系统，不影响原工艺条件，末端的排气管2内壁的沉积速度大幅降低，在晶体生长的次数达到100-150次左右，需要在停炉时更换末端排气管2。排气管2更换周期延长2倍以上。

导气锥体4的最大外径：排气管2的内径为(0.5-0.59)：1。本申请实施例中，以排气管2的内径为100mm，高度为400mm；导气锥体4的最大外径为60mm，高为80mm。

导气锥体4可以是一个独立的圆锥体，也可以包括一个圆锥体和圆柱，圆柱位于圆锥体的底部，圆柱和圆锥体底面的外径相同。

导气锥体4的底面至排气管2出气端21的端面的距离为50-150mm。本申请中，导气锥体4底面与排气管2出气端21的端面的距离为100mm。

进气口31的数量为4-10个。且周向均匀环绕排气罩3，本申请实施例中，排气口的直径为40mm。

排气罩3、连接杆32和导气锥体4为石墨材质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种热场的排气装置，其特征在于，包括：

排气管，排出通过热场后的气体；

2.根据权利要求1所述的热场的排气装置，其特征在于，所述导气锥体的轴心与所述排气管轴心相同。

3.根据权利要求1所述的热场的排气装置，其特征在于，所述导气锥体通过连接杆连接所述排气罩的罩顶，所述排气罩与排气管的内径一致且同轴，且所述连接杆、导气锥体和排气罩同轴设置。

4.根据权利要求3所述的热场的排气装置，其特征在于，所述连接杆与所述排气罩的罩顶可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的热场的排气装置，其特征在于，所述导气锥体的最大外径：排气管的内径为(0.5-0.59)：1。

6.根据权利要求1所述的热场的排气装置，其特征在于，所述导气锥体的底面至所述排气管出气端的端面的距离为50-150mm。

7.根据权利要求1所述的热场的排气装置，其特征在于，所述进气口的数量为4-10个。

8.根据权利要求1所述的热场的排气装置，其特征在于，所述排气罩、连接杆和导气锥体为石墨材质。