CN116951994A - 一种半导体设备的炉体废气回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废气回收技术领域，公开了一种半导体设备的炉体废气回收装置，包括支撑台架和安装在支撑台架上端的主炉体，还包括分隔罩管、排气导流罩系和叶轮驱动系，分隔罩管固定设置在主炉体内，所述分隔罩管与分隔罩管内壁之间形成排气腔，在真空泵的作用下集气罩内的气体被高速泵出并通过导流管导流进叶轮驱动系的导气方管内，气体在高速泵入导气方管内后进入壳体对壳体内的叶轮部进行驱动，使得叶轮部转动，在叶轮部转动时通过支撑轴体带动坩埚架系转动，与传统的采用电机驱动坩埚转动的炉体相比，本炉体无需电机驱动降低能耗，同时对炉体内泵抽出的气体产生的推力进行利用，设计合理在保证坩埚架系转动的同时大大降低能耗。

Description

一种半导体设备的炉体废气回收装置

技术领域

本发明涉及废气回收技术领域，尤其是涉及一种半导体设备的炉体废气回收装置。

背景技术

半导体生产设备的种类较多，其中较为重要的设备之一便是反应炉体，同时反应炉体可为真空焊接炉，并且反应炉体是一种在惰性气体环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。反应炉体主要包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩气系统及水冷系统。

反应炉体再生产单晶硅时，需要连续向反应炉体膛充入等量的高纯氩气，同时真空泵会不断地从炉膛内向外抽气，保持炉膛内压方稳定。实际操作上就是将作为保护气体的氩气由副炉室上方进入热屏后再经过熔硅液面、加热器，最终从下保温罩上所开设的排气孔进入排气管道，并由主炉室真空泵抽离。在现有技术（公告号为CN 112410874 B、专利名称为一种半导体级硅单晶炉的排气装置的中国发明专利申请。）中，包括炉体，所述炉体的外壁上固定连接等距离分布的存气盒，两个所述存气盒的相邻一侧外壁上固定连接有同一个连接管，所述连接管的一侧外壁上固定连接有出气管，所述存气盒的一侧外壁上固定连接有连接块。以及申请号为CN202011282707.8的专利文献，其公开了一种半导体级硅单晶炉的排气装置，其通过通过设置安装板、挡风槽和分流槽，制取单晶硅过程中，需要对炉体内的产生的气体进行排出，在气流的带动下，转动的安装板一侧设有挡风槽和分流槽，挡风槽将转动过程中阻挡的气体在一定空间内搅乱，然后在分流槽的作用下分散在安装板附近，结合抽气泵的作用，保证了从吸气孔吸入的气体是热量混合均匀的气体，不会造成炉体内部石英坩埚周围温度不均，保证了单晶硅制备的稳定进行，即解决了气体吸入时的气流混乱导致坩埚周围温度不均的问题。

上述的排气装置以及目前现有的炉体排气结构都是通过抽气泵将炉内气体排出，反应炉体在工作时需要对坩埚进行转动，目前对坩埚进行转动采用电机进行驱动，电机驱动方式需要额外的能耗，而炉内气体通过抽气泵泵抽出炉体内会产生的气流具有较大的推力，将该气流应用于坩埚转动的驱动力可大大降低能耗，因此亟需一种能够对炉体排出气体进行利用以降低能耗的排气结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体设备的炉体废气回收装置，以解决背景技术中提出的坩埚转动采用电机驱动增加能耗，而炉体气体泵出产生的气流具有较大的推力得不到应用的问题。

本发明提供一种半导体设备的炉体废气回收装置，包括支撑台架和安装在支撑台架上端的主炉体，还包括：

分隔罩管，所述分隔罩管固定设置在主炉体内，所述分隔罩管与分隔罩管内壁之间形成排气腔；

排气导流罩系，所述排气导流罩系固定安装在支撑台架的下端，所述排气导流罩系与排气腔连通；

叶轮驱动系，所述叶轮驱动系固定安装在支撑台架上，所述排气导流罩系通过管道与叶轮驱动系的进气口连接；

坩埚架系，所述坩埚架系可转动的设置在主炉体内，所述坩埚架系的下端连接在叶轮驱动系的转动部上，所述排气导流罩系将主炉体内气体导流排入叶轮驱动系，在气流的驱动下所述叶轮驱动系设置的转轴部带动所述坩埚架系在所述主炉体内转动。

在一种具体的实施方案中，所述排气导流罩系包括安装在支撑台架上的集气罩和安装在集气罩侧面的真空泵，所述真空泵上连接有导流管，所述导流管用于与叶轮驱动系进气口连接，所述导流管上还安装有电控阀，所述集气罩的上端开设有第一连通口。

在一种具体的实施方案中，所述叶轮驱动系包括固定安装在支撑台架下底板上的罩壳部和可转动的安装在罩壳部内的叶轮部，所述转轴部安装在罩壳部的上端。

在一种具体的实施方案中，所述罩壳部包括焊接在支撑台架下底板上的台座和固定焊接在台座上端面的壳体，所述壳体的一侧焊接有导气方管，所述导流管与导气方管的一端连接。

在一种具体的实施方案中，所述叶轮部包括可转动的安装在台座上端的转轴和固定焊接在转轴侧面的叶片，所述叶片的长度小于所述壳体的半径。

在一种具体的实施方案中，所述转轴部包括可拆卸的安装在壳体上端的罩盖和固定安装在罩盖圆心处的第一轴承座，所述第一轴承座上安装有支撑轴体，所述支撑轴体的下端与转轴连接。

在一种具体的实施方案中，所述坩埚架系包括可转动的安装在主炉体下端的轴柱和固定安装在轴柱上端的石墨托，所述石墨托内放置有坩埚，所述轴柱贯穿主炉体与支撑轴体的上端连接。

在一种具体的实施方案中，所述主炉体包括炉体和安装在炉体上端的炉盖，所述炉体的上端还设置有导流筒，所述导流筒位锥型结构，所述导流筒的窄口端伸入分隔罩管内，且不与分隔罩管接触。

在一种具体的实施方案中，所述炉体包括用于与支撑台架连接的底座板和焊接在底座板上的保温炉室，所述保温炉室的上端设置有用于连接炉盖的加固框边，所述底座板上安装有石墨加热器，所述石墨加热器设置在分隔罩管内，所述底座板的圆心处安装有第二轴承座，所述坩埚架系设置的轴柱安装在第二轴承座上。

在一种具体的实施方案中，所述排气腔区域覆盖的底座板上开设有第二连通口，所述第二连通口与第一连通口连通。

本发明提供的一种半导体设备的炉体废气回收装置，将侧面安装有真空泵的集气罩安装在支撑台架的下端，主炉体内设置的排气腔区域覆盖的底座板上开设有第二连通口，集气罩通过上端开设的第一连通口与主炉体内设置的排气腔连通，在对主炉体内的气体进行泵抽排出时，真空泵进行工作，气体沿着导流筒外侧进入排气腔内并抽入集气罩内进行集中，在真空泵的作用下集气罩内的气体被高速泵出并通过导流管导流进叶轮驱动系的导气方管内，气体在高速泵入导气方管内后进入壳体对壳体内的叶轮部进行驱动，使得叶轮部转动，同时坩埚架系设置的轴柱与支撑轴体的上端连接，且支撑轴体的下端连接安装在叶轮部的转轴上，在叶轮部转动时通过支撑轴体带动坩埚架系转动，与传统的采用电机驱动坩埚转动的炉体相比，本炉体无需电机驱动降低能耗，同时对炉体内泵抽出的气体产生的推力进行利用，设计合理在保证坩埚架系转动的同时大大降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的主炉体与坩埚架拆分结构示意图。

图3为本发明实施例的炉体结构示意图。

图4为本发明实施例的主炉体截面结构示意图。

图5为图4中A处放大图。

图6为本发明实施例的排气导流罩系、叶轮驱动系与支撑台架连接结构示意图。

图7为本发明实施例的排气导流罩系与叶轮驱动系连接结构示意图。

图8为本发明实施例的叶轮驱动系拆分结构示意图。

图标：100、支撑台架；200、主炉体；210、炉体；211、底座板；212、保温炉室；213、加固框边；214、第二轴承座；215、石墨加热器；201、第二连通口；220、炉盖；230、导流筒；300、排气导流罩系；310、集气罩；311、第一连通口；320、真空泵；330、导流管；340、电控阀；400、叶轮驱动系；410、罩壳部；411、台座；412、壳体；413、导气方管；420、叶轮部；421、转轴；422、叶片；430、转轴部；431、罩盖；432、第一轴承座；433、支撑轴体；500、坩埚架系；510、轴柱；520、石墨托；530、坩埚；600、分隔罩管；700、排气腔。

具体实施方式

由于现有技术中反应炉体在工作时需要对坩埚进行转动，目前对坩埚进行转动采用电机进行驱动，电机驱动方式需要额外的能耗，而炉内气体通过抽气泵泵抽出炉体内会产生的气流具有较大的推力，将该气流应用于坩埚转动的驱动力可大大降低能耗。因此，发明人经研究提供了一种半导体设备的炉体废气回收装置，在真空泵的作用下集气罩内的气体被高速泵出并通过导流管导流进叶轮驱动系的导气方管内，气体在高速泵入导气方管内后进入壳体对壳体内的叶轮部进行驱动，使得叶轮部转动，在叶轮部转动时通过支撑轴体带动坩埚架系转动，从而解决上述缺陷。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参考图1至图8，本发明实施例提供了一种半导体设备的炉体废气回收装置，包括支撑台架100和安装在支撑台架100上端的主炉体200，还包括：

分隔罩管600，分隔罩管600固定设置在主炉体200内，分隔罩管600与分隔罩管600内壁之间形成排气腔700；

排气导流罩系300，排气导流罩系300固定安装在支撑台架100的下端，排气导流罩系300与排气腔700连通；

叶轮驱动系400，叶轮驱动系400固定安装在支撑台架100上，排气导流罩系300通过管道与叶轮驱动系400的进气口连接；

坩埚架系500，坩埚架系500可转动的设置在主炉体200内，坩埚架系500的下端连接在叶轮驱动系400的转动部上，排气导流罩系300将主炉体200内气体导流排入叶轮驱动系400，在气流的驱动下叶轮驱动系400设置的转轴部430带动坩埚架系500在主炉体200内转动。

具体地，请参考图6至图7，排气导流罩系300包括安装在支撑台架100上的集气罩310和安装在集气罩310侧面的真空泵320，真空泵320上连接有导流管330，导流管330用于与叶轮驱动系400进气口连接，导流管330上还安装有电控阀340，集气罩310的上端开设有第一连通口311，集气罩310的设置方便对气体进行集中收集后通过真空泵320泵出，真空泵320进行工作，气体沿着导流筒230外侧进入排气腔700内并抽入集气罩310内进行集中。

具体地，请参考图6至图8，叶轮驱动系400包括固定安装在支撑台架100下底板上的罩壳部410和可转动的安装在罩壳部410内的叶轮部420，转轴部430安装在罩壳部410的上端。

罩壳部410包括焊接在支撑台架100下底板上的台座411和固定焊接在台座411上端面的壳体412，壳体412的一侧焊接有导气方管413，导流管330与导气方管413的一端连接。

叶轮部420包括可转动的安装在台座411上端的转轴421和固定焊接在转轴421侧面的叶片422，进一步地，叶片422的长度小于壳体412的半径。

转轴部430包括可拆卸的安装在壳体412上端的罩盖431和固定安装在罩盖431圆心处的第一轴承座432，第一轴承座432上安装有支撑轴体433，支撑轴体433的下端与转轴421连接，在真空泵320的作用下集气罩310内的气体被高速泵出并通过导流管330导流进叶轮驱动系400的导气方管413内，气体在高速泵入导气方管413内后进入壳体412对壳体412内的叶轮部420进行驱动，使得叶轮部420转动。

具体地，请参考图2和图4，坩埚架系500包括可转动的安装在主炉体200下端的轴柱510和固定安装在轴柱510上端的石墨托520，石墨托520内放置有坩埚530，轴柱510贯穿主炉体200与支撑轴体433的上端连接，采用石墨托520能够更加均匀的对坩埚530进行加热，提高对坩埚530的加热效果。

具体地，请参考图2至图5，主炉体200包括炉体210和安装在炉体210上端的炉盖220，炉体210的上端还设置有导流筒230，进一步地，导流筒230位锥型结构，导流筒230的窄口端伸入分隔罩管600内，且不与分隔罩管600接触，在分隔罩管600以及导流筒230的配合作用下，气体经过分隔罩管600的上端进入排气腔700内，并从排气腔700的下端排出，使得高温气体能够填充在排气腔700内形成具有一定保温效果的保温层，进一步地提高主炉体200的保温效果。

炉体210包括用于与支撑台架100连接的底座板211和焊接在底座板211上的保温炉室212，保温炉室212的上端设置有用于连接炉盖220的加固框边213，底座板211上安装有石墨加热器215，石墨加热器215设置在分隔罩管600内，底座板211的圆心处安装有第二轴承座214，坩埚架系500设置的轴柱510安装在第二轴承座214上，第二轴承座214的设置保证了轴柱510的顺畅转动，在叶轮部420转动时通过支撑轴体433带动坩埚架系500转动。

排气腔700区域覆盖的底座板211上开设有第二连通口201，第二连通口201与第一连通口311连通。

工作原理：将侧面安装有真空泵320的集气罩310安装在支撑台架100的下端，主炉体200内设置的排气腔700区域覆盖的底座板211上开设有第二连通口201，集气罩310通过上端开设的第一连通口311与主炉体200内设置的排气腔700连通，在对主炉体200内的气体进行泵抽排出时，真空泵320进行工作，气体沿着导流筒230外侧进入排气腔700内并抽入集气罩310内进行集中，在真空泵320的作用下集气罩310内的气体被高速泵出并通过导流管330导流进叶轮驱动系400的导气方管413内，气体在高速泵入导气方管413内后进入壳体412对壳体412内的叶轮部420进行驱动，使得叶轮部420转动，同时坩埚架系500设置的轴柱510与支撑轴体433的上端连接，且支撑轴体433的下端连接安装在叶轮部420的转轴421上，在叶轮部420转动时通过支撑轴体433带动坩埚架系500转动。

综上，本发明实施例提供了一种半导体设备的炉体废气回收装置，与传统的采用电机驱动坩埚转动的炉体相比，本炉体无需电机驱动降低能耗，同时对炉体内泵抽出的气体产生的推力进行利用，设计合理在保证坩埚架系500转动的同时大大降低能耗。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上，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 (10)

1.一种半导体设备的炉体废气回收装置，包括支撑台架（100）和安装在支撑台架（100）上端的主炉体（200），其特征在于，还包括：

分隔罩管（600），所述分隔罩管（600）固定设置在主炉体（200）内，所述分隔罩管（600）与分隔罩管（600）内壁之间形成排气腔（700）；

排气导流罩系（300），所述排气导流罩系（300）固定安装在支撑台架（100）的下端，所述排气导流罩系（300）与排气腔（700）连通；

叶轮驱动系（400），所述叶轮驱动系（400）固定安装在支撑台架（100）上，所述排气导流罩系（300）通过管道与叶轮驱动系（400）的进气口连接；

坩埚架系（500），所述坩埚架系（500）可转动的设置在主炉体（200）内，所述坩埚架系（500）的下端连接在叶轮驱动系（400）的转动部上，所述排气导流罩系（300）将主炉体（200）内气体导流排入叶轮驱动系（400），在气流的驱动下所述叶轮驱动系（400）设置的转轴部（430）带动所述坩埚架系（500）在所述主炉体（200）内转动。

2.根据权利要求1所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述排气导流罩系（300）包括安装在支撑台架（100）上的集气罩（310）和安装在集气罩（310）侧面的真空泵（320），所述真空泵（320）上连接有导流管（330），所述导流管（330）用于与叶轮驱动系（400）进气口连接，所述导流管（330）上还安装有电控阀（340），所述集气罩（310）的上端开设有第一连通口（311）。

3.根据权利要求2所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述叶轮驱动系（400）包括固定安装在支撑台架（100）下底板上的罩壳部（410）和可转动的安装在罩壳部（410）内的叶轮部（420），所述转轴部（430）安装在罩壳部（410）的上端。

4.根据权利要求3所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述罩壳部（410）包括焊接在支撑台架（100）下底板上的台座（411）和固定焊接在台座（411）上端面的壳体（412），所述壳体（412）的一侧焊接有导气方管（413），所述导流管（330）与导气方管（413）的一端连接。

5.根据权利要求4所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述叶轮部（420）包括可转动的安装在台座（411）上端的转轴（421）和固定焊接在转轴（421）侧面的叶片（422），所述叶片（422）的长度小于所述壳体（412）的半径。

6.根据权利要求5所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述转轴部（430）包括可拆卸的安装在壳体（412）上端的罩盖（431）和固定安装在罩盖（431）圆心处的第一轴承座（432），所述第一轴承座（432）上安装有支撑轴体（433），所述支撑轴体（433）的下端与转轴（421）连接。

7.根据权利要求6所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述坩埚架系（500）包括可转动的安装在主炉体（200）下端的轴柱（510）和固定安装在轴柱（510）上端的石墨托（520），所述石墨托（520）内放置有坩埚（530），所述轴柱（510）贯穿主炉体（200）与支撑轴体（433）的上端连接。

8.根据权利要求7所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述主炉体（200）包括炉体（210）和安装在炉体（210）上端的炉盖（220），所述炉体（210）的上端还设置有导流筒（230），所述导流筒（230）位锥型结构，所述导流筒（230）的窄口端伸入分隔罩管（600）内，且不与分隔罩管（600）接触。

9.根据权利要求8所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述炉体（210）包括用于与支撑台架（100）连接的底座板（211）和焊接在底座板（211）上的保温炉室（212），所述保温炉室（212）的上端设置有用于连接炉盖（220）的加固框边（213），所述底座板（211）上安装有石墨加热器（215），所述石墨加热器（215）设置在分隔罩管（600）内，所述底座板（211）的圆心处安装有第二轴承座（214），所述坩埚架系（500）设置的轴柱（510）安装在第二轴承座（214）上。

10.根据权利要求9所述的一种半导体设备的炉体废气回收装置，其特征在于，所述排气腔（700）区域覆盖的底座板（211）上开设有第二连通口（201），所述第二连通口（201）与第一连通口（311）连通。