CN216738521U - 一种cvd反应炉炉体冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种CVD反应炉炉体冷却结构,包括炉壳冷却装置和密封冷却装置，炉壳冷却装置包括炉体，炉体设置有进出水接头和冷却腔体，进出水接头以及冷却腔体形成炉壳冷却通道，冷却介质沿炉壳冷却通道流通对炉体外壳进行冷却，密封冷却装置包括密封组件，密封组件设置有进出管组件和槽体组件，进出管组件以及槽体组件形成法兰冷却通道，冷却介质沿密封冷却通道流通对密封组件进行冷却，本实用新型将炉体设计为分段且每段为分层结构，第一半炉壳和第二半炉壳的第一通道和第二通道，冷却介质沿第一通道和第二通道流通，带走热场和石英管传递过来的热量，降低炉体外壳表面的温度，保证炉体外壳表面的温升在标准允许的范围内。

Description

一种CVD反应炉炉体冷却结构

技术领域

本实用新型属于半导体领域，涉及一种CVD反应炉炉体冷却结构。

背景技术

CVD设备主要由反应室、反应室支撑、炉体外壳、炉体保温层及热场等组成,热场产生的热量通过辐射方式传递给反应室，满足反应所需要的温度要求，同时也将热量传递给炉体保温层和炉体外壳，使炉体外壳表面温升超过性能要求,反应室将热量传递给密封件和反应室支撑,现有的CVD反应炉采用单层炉壳、保温层等组成炉体外壳，由于设备安装空间有限，保温层厚度受到限制，致使保温层外壁温度高，并将这部分热量通过炉壳钢板直接传递到炉体外，炉壳表面温升超过标准规定,同时反应室的热量一部分传递给反应室支撑法兰，造成法兰及O型密封圈温度升高，影响设备密封性能和正常使用,本实用新型有效地解决了这种问题。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种CVD反应炉炉体冷却结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种CVD反应炉炉体冷却结构,其特征在于：包括炉壳冷却装置和密封冷却装置，炉壳冷却装置包括炉体，炉体设置有进出水接头和冷却腔体，进出水接头以及冷却腔体形成炉壳冷却通道，冷却介质沿炉壳冷却通道流通对炉体外壳进行冷却，密封冷却装置包括密封组件，密封组件设置有进出管组件和槽体组件，进出管组件以及槽体组件形成法兰冷却通道，冷却介质沿密封冷却通道流通对密封组件进行冷却。

进一步的；所述炉体包括第一半炉壳和第二半炉壳，第一半炉壳和第二半炉壳分别设置为分层结构，第一半炉壳包括第一外炉壳和第一内炉壳，第一外炉壳位于第一内炉壳的外部，两者之间形成第一夹层，第一外炉壳和第一内炉壳的端面固设有第一端面封板，第一外炉壳和第一内炉壳的底面固设有第一底面封板，第一端面封板、第一底面封板、第一外炉壳和第一内炉壳之间密封连接，使第一夹层形成密封的腔体；第二半炉壳包括第二外炉壳和第二内炉壳，第二外炉壳位于第二内炉壳的外部，两者之间形成第二夹层，第二外炉壳和第二内炉壳的端面固设有第二端面封板，第二外炉壳和第二内炉壳的底面固设有第二底面封板，第二端面封板、第二底面封板、第二外炉壳和第二内炉壳之间密封连接，使第二夹层形成密封的腔体；第一夹层和第二夹层形成冷却腔体。

进一步的；所述进出水接头包括第一进水接头、第一回水接头、第二进水接头和第二回水接头，第一进水接头和第一回水接头位于第一半炉壳的两端，且与第一夹层连通，第一进水接头、第一夹层和第一回水接头形成第一通道，冷却介质沿第一通道流通，降低第一半炉壳的外壳表面的温度，第二进水接头和第二回水接头位于第二半炉壳的两端，且与第二夹层连通，第二进水接头、第二夹层和第二回水接头形成第二通道，冷却介质沿第二通道流通，降低第二半炉壳的外壳表面的温度。

进一步的；所述第一半炉壳和第二半炉壳通过若干联结装置固定连接，第一外炉壳的底面固设有突出板，联结装置包括联结板、联结螺母和联结件，联结板与第二半炉壳的第二底面封板焊接，联结螺母焊接于联结板的内侧面，突出板固设有联结孔，联结板插入联结孔与联结螺母螺纹连接，将第一半炉壳和第二半炉壳固设连接形成完整的炉壳。

进一步的；所述第一半炉壳和第二半炉壳固定连接形成炉膛，炉膛内设置保温层和石英管，密封冷却装置用于在石英管和炉体两端的固定密封以及密封组件的冷却，并对石英管提供支撑，控制石英管与炉体的同轴度。

进一步的；所述密封组件设置有两组，两组对称安装在石英管和炉体的两端，密封组件包括密封塞体、耐热密封环、内法兰和外法兰，密封塞体与保温层固设连接，密封塞体的内环面与保温层的内环面平齐，内法兰和外法兰对称安装在密封塞体，内法兰的外端面与密封塞体的外端面平齐，内法兰和外法兰分别固设有腔体，内法兰和外法兰的腔体位置相对，两组腔体构成安装腔，耐热密封环安装在内法兰和外法兰构成的安装腔内，且耐热密封环的外环面通过内法兰和外法兰与密封塞体隔离，耐热密封环套设在石英管，耐热密封环通过内法兰和外法兰的夹紧力挤压变形，使炉体与石英管之间密封。

进一步的；所述内法兰沿圆周方向固设有内环形槽，内法兰设置有内过渡孔使内环形槽与外部连通，过渡孔固设有内隔板，内环形槽的端面密封焊接有内盖板，内法兰固设有内进管连接孔、内出管连接孔以及若干环形分布的内法兰安装螺纹孔，内进管连接孔和内出管连接孔与过渡孔连通，进出管组件包括内进管和内出管，内进管与内进管连接孔螺纹连接，内出管与内出管连接孔螺纹连接，内进管、过渡孔、内环形槽、过渡孔以及内出管形成内法兰冷却通道，冷却介质沿内法兰冷却通道流通降低内法兰以及耐热密封环的温度。

进一步的；所述外法兰沿圆周方向固设有外环形槽，外法兰设置有外过渡孔使外环形槽与外部连通，过渡孔固设有外隔板，外环形槽的端面密封焊接有外盖板，外法兰固设有外进管连接孔、外出管连接孔、内进管过孔、外进管过孔、若干环形分布的外法兰安装孔，外法兰安装孔与内法兰安装螺纹孔一一对应，法兰安装件通过外法兰安装孔与内法兰安装螺纹孔螺纹连接，将外法兰和内法兰固定连接，内进管过孔和内出管过孔分别与内进管连接孔和内出管连接孔对应，内进管和内出管的自由端分别贯穿内进管过孔和内出管过孔延伸至密封组件外部，外进管连接孔和外出管连接孔与过渡孔连通，进出管组件包括外进管和外出管，外进管与外进管连接孔密封焊接，外出管与外出管连接孔密封焊接，外进管、过渡孔、外环形槽、过渡孔以及外出管形成外法兰冷却通道，冷却介质沿外法兰冷却通道流通降低外法兰和耐热密封环的温度。

进一步的；所述内进管、内出管、外进管和外出管构成进出管组件，进出管组件与外部的设备连接，内环形槽以及外环形槽构成槽体组件。

进一步的；所述第一半炉壳和第二半炉壳的冷却介质流通的速率保持相同或不同，控制第一半炉壳和第二半炉壳同时或近似同时达到相同或近似相同的温度。

综上所述，本实用新型的有益之处在于：

1、本实用新型将炉体设计为分段且每段为分层结构，第一半炉壳和第二半炉壳的第一通道和第二通道，冷却介质沿第一通道和第二通道流通，带走热场和石英管传递过来的热量，降低炉体外壳表面的温度，保证炉体外壳表面的温升在标准允许的范围内。

2、本实用新型通过联结装置将第一半炉壳和第二半炉壳固定连接形成完整的炉壳，联结装置结构简单，操作方便，极大提高了安装效率，同时方便维修。

3、本实用新型在炉体以及石英管的两端，分别安装内法兰、外法兰和耐热密封环，给石英管提供了有效支撑，保证了石英管与炉体的同轴度，耐热密封环安装在内法兰和外法兰之间，耐热密封环套设在石英管，耐热密封环在内法兰和外法兰的夹紧力作用下挤压变形，实现了炉体与石英管之间的密封，内法兰和外法兰分别设置有相对独立的循环冷却介质流通通道，有效地将石英管传递过来的热量带走，在不影响设备密封性能的情况下，提高了内法兰、外法兰以及耐热密封环的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的半剖示意图。

图2为图1中A-A的剖切示意图。

图3为图2中C的放大示意图。

图4为图1中B的放大示意图。

图5为本实用新型的内法兰示意图。

图6为图5中D-D的剖切示意图。

图7为本实用新型的外法兰示意图。

图8为图7中E-E的剖切示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点与功效。本实用新型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，在没有背离本实用新型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。

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实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型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。

本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、横向、纵向……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

实施例一：

如图1-8所示，一种CVD反应炉炉体冷却结构，包括炉壳冷却装置和密封冷却装置，炉壳冷却装置包括炉体1，炉体1设置有进出水接头和冷却腔体，进出水接头以及冷却腔体形成炉壳冷却通道，冷却介质沿炉壳冷却通道流通对炉体外壳进行冷却，密封冷却装置包括密封组件，密封组件设置有进出管组件和槽体组件，进出管组件以及槽体组件形成法兰冷却通道，冷却介质沿密封冷却通道流通对密封组件进行冷却。

本实施例中，炉体1包括第一半炉壳11和第二半炉壳12，第一半炉壳11和第二半炉壳12分别设置为半圆形的钢板结构，第一半炉壳11和第二半炉壳12圆心相对固定连接形成炉体1，炉体1分段式安装，可降低工艺难度。

第一半炉壳11和第二半炉壳12分别设置为分层结构，具体来说，第一半炉壳11包括第一外炉壳111和第一内炉壳113，第一外炉壳111位于第一内炉壳113的外部，两者之间形成第一夹层113，如图1所示，第一外炉壳111和第一内炉壳113的端面固设有第一端面封板118，如图3所示，第一外炉壳111和第一内炉壳113的底面固设有第一底面封板116，第一底面封板116的长度可控制第一夹层113的厚度，第一端面封板118、第一底面封板116、第一外炉壳111和第一内炉壳113之间密封连接，使第一夹层113形成密封的腔体；第二半炉壳12包括第二外炉壳121和第二内炉壳123，第二外炉壳121位于第二内炉壳123的外部，两者之间形成第二夹层123，如图1所示，第二外炉壳121和第二内炉壳123的端面固设有第二端面封板128，如图3所示，第二外炉壳121和第二内炉壳123的底面固设有第二底面封板126，第二底面封板126的长度可控制第二夹层123的厚度，第二端面封板128、第二底面封板126、第二外炉壳121和第二内炉壳123之间密封连接，使第二夹层123形成密封的腔体；本实施例中，第一夹层113和第二夹层123形成冷却腔体。

进出水接头包括第一进水接头114、第一回水接头115、第二进水接头124和第二回水接头125，第一进水接头114和第一回水接头115位于第一半炉壳11的两端，且与第一夹层113连通，第一进水接头114、第一夹层113和第一回水接头115形成第一通道，冷却介质沿第一通道流通，带走热场和石英管传递过来的热量，降低第一半炉壳11的外壳表面的温度，保证炉体外壳表面的温升在标准允许的范围内，第二进水接头124和第二回水接头125位于第二半炉壳12的两端，且与第二夹层123连通，第二进水接头124、第二夹层123和第二回水接头125形成第二通道，冷却介质沿第二通道流通，带走热场和石英管传递过来的热量，降低第二半炉壳12的外壳表面的温度，保证炉体外壳表面的温升在标准允许的范围内；本实施例中，第一半炉壳11和第二半炉壳12的冷却介质流通的速率保持相同，控制第一半炉壳11和第二半炉壳12同时或近似同时达到相同或近似相同的温度。

第一半炉壳11和第二半炉壳12通过若干联结装置固定连接，如图3所示，第一半炉壳11的第一外炉壳111底面固设有突出板117，联结装置包括联结板131、联结螺母132和联结件133，联结板131与第二半炉壳12的第二底面封板126焊接，联结螺母132焊接于联结板131的内侧面，突出板117固设有联结孔，联结板131插入联结孔与联结螺母132螺纹连接，从而将第一半炉壳11和第二半炉壳12固设连接形成完整的炉壳，联结装置结构简单，操作方便，极大提高了安装效率，同时方便维修。

第一半炉壳11和第二半炉壳12固定连接形成炉膛，炉膛内设置保温层2，本实施例中，保温层2采用耐热材料浇注而成，且采用分段制造，整体拼接的方式，每段分为上下两半块，可降低工艺难度。

炉膛内设置石英管，CVD反应在石英管内发生，密封冷却装置用于在石英管和炉体1两端的固定密封以及密封组件的冷却，保证密封组件的温升在标准允许的范围内，同时对石英管提供了有效支撑，保证了石英管与炉体1的同轴度。

密封组件设置有两组，两组对称安装在石英管和炉体1的两端，密封组件包括密封塞体6、耐热密封环3、内法兰4和外法兰5，密封塞体6与保温层2固设连接，密封塞体6的内环面与保温层2的内环面平齐，本实施例中，内法兰4和外法兰5外形相同，对称安装在密封塞体6，内法兰4的外端面与密封塞体6的外端面平齐，内法兰4和外法兰5分别固设有腔体(图未标识)，内法兰4和外法兰5的腔体位置相对，两组腔体构成安装腔(图未标识)，耐热密封环3安装在内法兰4和外法兰5构成的安装腔内，且耐热密封环3的外环面通过内法兰4和外法兰5与密封塞体6隔离，耐热密封环3套设在石英管，耐热密封环3在内法兰4和外法兰5的夹紧力作用下挤压变形，实现了炉体1与石英管之间的密封。

内法兰4沿圆周方向固设有内环形槽43，根据图6的视觉角度，内法兰4设置有内过渡孔45使内环形槽43与外部连通，过渡孔45固设有内隔板46，内环形槽43的端面密封焊接有内盖板44，防止冷却介质泄漏，内法兰4固设有内进管连接孔47、内出管连接孔49以及若干环形分布的内法兰安装螺纹孔40，内进管连接孔47和内出管连接孔49与过渡孔45连通，进出管组件包括内进管48和内出管42，内进管48与内进管连接孔47螺纹连接，内出管42与内出管连接孔49螺纹连接，内进管48、过渡孔45、内环形槽43、过渡孔45以及内出管42形成内法兰冷却通道，冷却介质沿内法兰冷却通道流通降低内法兰4的温度，保证内法兰4以及耐热密封环3的温升在标准允许的范围内，在不影响设备密封性能的情况下，提高了内法兰4以及耐热密封环3的使用寿命。

外法兰5沿圆周方向固设有外环形槽53，根据图8的视觉角度，外法兰5设置有外过渡孔55使外环形槽53与外部连通，过渡孔55固设有外隔板56，外环形槽53的端面密封焊接有外盖板54，防止冷却介质泄漏，外法兰5固设有外进管连接孔57、外出管连接孔59、内进管过孔501、外进管过孔502、若干环形分布的外法兰安装孔50，外法兰安装孔50与内法兰安装螺纹孔40一一对应，法兰安装件通过外法兰安装孔50，与内法兰安装螺纹孔40螺纹连接，从而将外法兰5和内法兰4固定连接，内进管过孔501和内出管过孔502分别与内进管连接孔47和内出管连接孔49对应，内进管48和内出管42的自由端分别贯穿内进管过孔501和内出管过孔502延伸至密封组件外部，外进管连接孔57和外出管连接孔59与过渡孔55连通，进出管组件包括外进管58和外出管52，外进管58与外进管连接孔57密封焊接，外出管52与外出管连接孔59密封焊接，外进管58、过渡孔55、外环形槽53、过渡孔55以及外出管52形成外法兰冷却通道，冷却介质沿外法兰冷却通道流通降低外法兰5的温度，保证外法兰5以及耐热密封环3的温升在标准允许的范围外，在不影响设备密封性能的情况下，提高了外法兰5以及耐热密封环3的使用寿命。

本实施例中，内进管48、内出管42、外进管58和外出管52构成进出管组件，进出管组件与外部的设备连接，内环形槽43以及外环形槽53构成槽体组件。

本实施例中，在炉体1以及石英管的两端，分别安装内法兰4和外法兰5，耐热密封环3安装在内法兰4和外法兰5之间，耐热密封环3套设在石英管，耐热密封环3在内法兰4和外法兰5的夹紧力作用下挤压变形，实现了炉体1与石英管之间的密封，内法兰4和外法兰5分别设置有相对独立的循环冷却介质流通通道，有效地将石英管传递过来的热量带走，在不影响设备密封性能的情况下，提高了内法兰4、外法兰5以及耐热密封环3的使用寿命。

本实施例中，冷却介质可采用冷却水或循环水。

在其他实施例中，第一端面封板118和第二端面封板128可设置为整体结构。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种CVD反应炉炉体冷却结构,其特征在于：包括炉壳冷却装置和密封冷却装置，炉壳冷却装置包括炉体，炉体设置有进出水接头和冷却腔体，进出水接头以及冷却腔体形成炉壳冷却通道，冷却介质沿炉壳冷却通道流通对炉体外壳进行冷却，密封冷却装置包括密封组件，密封组件设置有进出管组件和槽体组件，进出管组件以及槽体组件形成法兰冷却通道，冷却介质沿密封冷却通道流通对密封组件进行冷却。

2.根据权利要求1所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述炉体包括第一半炉壳和第二半炉壳，第一半炉壳和第二半炉壳分别设置为分层结构，第一半炉壳包括第一外炉壳和第一内炉壳，第一外炉壳位于第一内炉壳的外部，两者之间形成第一夹层，第一外炉壳和第一内炉壳的端面固设有第一端面封板，第一外炉壳和第一内炉壳的底面固设有第一底面封板，第一端面封板、第一底面封板、第一外炉壳和第一内炉壳之间密封连接，使第一夹层形成密封的腔体；第二半炉壳包括第二外炉壳和第二内炉壳，第二外炉壳位于第二内炉壳的外部，两者之间形成第二夹层，第二外炉壳和第二内炉壳的端面固设有第二端面封板，第二外炉壳和第二内炉壳的底面固设有第二底面封板，第二端面封板、第二底面封板、第二外炉壳和第二内炉壳之间密封连接，使第二夹层形成密封的腔体；第一夹层和第二夹层形成冷却腔体。

3.根据权利要求2所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述进出水接头包括第一进水接头、第一回水接头、第二进水接头和第二回水接头，第一进水接头和第一回水接头位于第一半炉壳的两端，且与第一夹层连通，第一进水接头、第一夹层和第一回水接头形成第一通道，冷却介质沿第一通道流通，降低第一半炉壳的外壳表面的温度，第二进水接头和第二回水接头位于第二半炉壳的两端，且与第二夹层连通，第二进水接头、第二夹层和第二回水接头形成第二通道，冷却介质沿第二通道流通，降低第二半炉壳的外壳表面的温度。

4.根据权利要求2所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述第一半炉壳和第二半炉壳通过若干联结装置固定连接，第一外炉壳的底面固设有突出板，联结装置包括联结板、联结螺母和联结件，联结板与第二半炉壳的第二底面封板焊接，联结螺母焊接于联结板的内侧面，突出板固设有联结孔，联结板插入联结孔与联结螺母螺纹连接，将第一半炉壳和第二半炉壳固设连接形成完整的炉壳。

5.根据权利要求2所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述第一半炉壳和第二半炉壳固定连接形成炉膛，炉膛内设置保温层和石英管，密封冷却装置用于在石英管和炉体两端的固定密封以及密封组件的冷却，并对石英管提供支撑，控制石英管与炉体的同轴度。

6.根据权利要求1所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述密封组件设置有两组，两组对称安装在石英管和炉体的两端，密封组件包括密封塞体、耐热密封环、内法兰和外法兰，密封塞体与保温层固设连接，密封塞体的内环面与保温层的内环面平齐，内法兰和外法兰对称安装在密封塞体，内法兰的外端面与密封塞体的外端面平齐，内法兰和外法兰分别固设有腔体，内法兰和外法兰的腔体位置相对，两组腔体构成安装腔，耐热密封环安装在内法兰和外法兰构成的安装腔内，且耐热密封环的外环面通过内法兰和外法兰与密封塞体隔离，耐热密封环套设在石英管，耐热密封环通过内法兰和外法兰的夹紧力挤压变形，使炉体与石英管之间密封。

7.根据权利要求6所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述内法兰沿圆周方向固设有内环形槽，内法兰设置有内过渡孔使内环形槽与外部连通，过渡孔固设有内隔板，内环形槽的端面密封焊接有内盖板，内法兰固设有内进管连接孔、内出管连接孔以及若干环形分布的内法兰安装螺纹孔，内进管连接孔和内出管连接孔与过渡孔连通，进出管组件包括内进管和内出管，内进管与内进管连接孔螺纹连接，内出管与内出管连接孔螺纹连接，内进管、过渡孔、内环形槽、过渡孔以及内出管形成内法兰冷却通道，冷却介质沿内法兰冷却通道流通降低内法兰以及耐热密封环的温度。

8.根据权利要求7所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述外法兰沿圆周方向固设有外环形槽，外法兰设置有外过渡孔使外环形槽与外部连通，过渡孔固设有外隔板，外环形槽的端面密封焊接有外盖板，外法兰固设有外进管连接孔、外出管连接孔、内进管过孔、外进管过孔、若干环形分布的外法兰安装孔，外法兰安装孔与内法兰安装螺纹孔一一对应，法兰安装件通过外法兰安装孔与内法兰安装螺纹孔螺纹连接，将外法兰和内法兰固定连接，内进管过孔和内出管过孔分别与内进管连接孔和内出管连接孔对应，内进管和内出管的自由端分别贯穿内进管过孔和内出管过孔延伸至密封组件外部，外进管连接孔和外出管连接孔与过渡孔连通，进出管组件包括外进管和外出管，外进管与外进管连接孔密封焊接，外出管与外出管连接孔密封焊接，外进管、过渡孔、外环形槽、过渡孔以及外出管形成外法兰冷却通道，冷却介质沿外法兰冷却通道流通降低外法兰和耐热密封环的温度。

9.根据权利要求8所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述内进管、内出管、外进管和外出管构成进出管组件，进出管组件与外部的设备连接，内环形槽以及外环形槽构成槽体组件。

10.根据权利要求2所述的一种CVD反应炉炉体冷却结构，其特征在于：所述第一半炉壳和第二半炉壳的冷却介质流通的速率保持相同或不同，控制第一半炉壳和第二半炉壳同时或近似同时达到相同或近似相同的温度。

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