CN219385402U - 导气结构、炉管装置及加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于法兰技术领域，公开了一种导气结构、炉管装置及加热炉，该导气结构包括导气连接部，该导气连接部开设进气结构和排气结构，该进气结构被配置成允许工艺气体输入，且该进气结构和排气结构位于该炉管本体的同一端，该排气结构被配置成允许该工艺气体离开该炉管本体的腔室。该导气结构能够同时实现双层炉管的进气工序和排气工序。

Description

导气结构、炉管装置及加热炉

技术领域

本实用新型涉及法兰技术领域，尤其涉及一种导气结构、炉管装置及加热炉。

背景技术

在半导体和光伏材料的扩散工艺中，常用到卧式加热炉。一般的扩散工艺是将承载硅片等材料基体的石英舟放置于卧式加热炉的热场中的石英管中，再向石英管中通入工艺气体，在高温条件下进行多次化学反应，沉积出薄膜。

目前为了提升材料基体镀膜的均匀性，提出了双层炉管的方案，双层炉管的工作过程为将反应气体通入外管，由于真空泵的作用，产生在内管内部由下到上，再从内管和外管之间由上往下的气流，这种气流使得整个内管中的片材都有气流经过，延长了气体的流动路径。上述双层炉管的方案需要工艺气体的进气工序和排气工序均在双层炉管的同一端进行，以此增加工艺气体与材料基体的接触时间并且提升工艺气体分布的均匀性。然而目前常用的炉管进气方式主要采用炉口进气，炉尾抽气方式，并不能够满足于上述双层炉管并能够于炉管同一端同时实现进气工序和排气工序的需求。

因此，亟需一种导气结构、炉管装置及加热炉，以解决以上问题。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，目的在于提供一种导气结构，该导气结构能够同时实现双层炉管的进气工序和排气工序。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

导气结构，所述导气结构安装于炉管本体的开口端，所述炉管本体包括套设连接的内层管和外层管，所述导气结构包括：

导气连接部，所述导气连接部开设进气结构和排气结构，所述进气结构被配置成允许工艺气体输入，且所述进气结构和所述排气结构位于所述炉管本体的同一端，所述排气结构被配置成允许所述工艺气体离开所述炉管本体的腔室。

作为本实用新型提供的导气结构的优选方案，所述导气连接部包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰连接于所述炉管本体的开口端，所述第二法兰安装于所述第一法兰背离所述炉管本体的一侧，在所述第二法兰与所述第一法兰接触状态下，所述第二法兰能够封闭所述炉管本体的开口；所述排气结构开设于所述第一法兰，所述进气结构的一部分开设于所述第一法兰，另一部分开设于所述第二法兰。

作为本实用新型提供的导气结构的优选方案，所述进气结构包括第一对接通道和第二对接通道，所述第一对接通道开设于所述第一法兰，所述第一对接通道的入口即为所述进气结构的进气口，所述第二对接通道开设于所述第二法兰，所述第二对接通道的出口即为所述进气结构的出气口，所述第二法兰连接于所述第一法兰时，所述第一对接通道连通所述第二对接通道。

作为本实用新型提供的导气结构的优选方案，所述进气结构还包括第三对接通道，所述第三对接通道和所述第一对接通道呈角度相互连通，开设于所述第一法兰，所述第二法兰连接于所述第一法兰时，所述第三对接通道连通所述第二对接通道。

作为本实用新型提供的导气结构的优选方案，所述第一对接通道和所述第二对接通道均为多个，多个所述第一对接通道沿所述第一法兰的周向间隔布置，多个所述第二对接通道沿所述第二法兰的周向间隔布置，所述第二法兰安装于所述第一法兰时，所述第一对接通道和所述第二对接通道一一对应连通。

作为本实用新型提供的导气结构的优选方案，所述导气结构还包括进气管和排气管，所述进气管连接于所述第一法兰和外部工艺气源，且连通所述进气结构；所述排气管连接于所述第一法兰，且连通所述排气结构的出口和外部抽气设备。

作为本实用新型提供的导气结构的优选方案，所述排气结构包括沿所述导气连接部周向延伸设置的排气环槽以及沿所述导气连接部的径向延伸设置的排气通道；其中：

所述排气环槽与所述炉管本体的腔室连通设置，所述排气通道的一端与所述排气环槽连通，另一端与外部抽气设备连通。

作为本实用新型提供的导气结构的优选方案，所述排气通道为台阶通孔。

根据本实用新型的再一个方面，目的在于提供一种炉管装置，所述炉管装置包括炉管本体和如上述方案任一所述的导气结构，所述炉管本体包括所述内层管和所述外层管，所述内层管设于所述外层管中，所述炉管本体的腔室包括反应腔室和缓冲空间，所述反应腔室与所述导气结构的进气机构连通，所述内层管与所述外层管之间构造形成所述缓冲空间，所述缓冲空间分别与所述反应腔室、所述排气结构连通。

根据本实用新型的又一个方面，目的在于提供一种加热炉，所述加热炉包括上述方案所述的炉管装置和炉体本体，所述炉管本体设置于所述炉体本体中，所述导气连接部的一部分固定于所述炉体本体。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的导气结构包括导气连接部，该导气连接部开设进气结构和排气结构，该进气结构被配置成允许工艺气体输入，且该进气结构和排气结构位于该炉管本体的同一端，该排气结构被配置成允许该工艺气体离开该炉管本体的腔室。也就是说，内层管与该外层管之间的空间中的工艺气体能够流至排气结构，并由该排气结构排出导气结构。通过上述设置，利用该导气结构即可实现双层炉管的进气工序和排气工序。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的炉管装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的导气结构的剖视图；

图3是本实用新型实施例一提供的第一法兰、进气管和排气管的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的第一法兰、进气管和排气管的透视图；

图5是本实用新型实施例一提供的第二法兰的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的加热炉的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的第一法兰、进气管和排气管的结构示意图；

图8是本实用新型实施例二提供的第一法兰、进气管和排气管的剖视图。

图中：

10、炉管本体；11、内层管；12、外层管；13、反应腔室；14、缓冲空间；

100、导气连接部；110、排气环槽；120、第一法兰；121、第一对接通道；122、第三对接通道；123、第一抵靠环台；124、第二抵靠凸台；130、第二法兰；131、第二对接通道；1311、入口段；1312、通气段；1313、出口段；132、热偶通孔；133、第一密封槽；134、第二密封槽；140、排气通道；

200、进气管；

300、排气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

参照图1，本实施例提供了一种导气结构及炉管装置。该炉管装置包括炉管本体10和本实施例提供的导气结构。该炉管本体10包括该内层管11和该外层管12，该内层管11同轴套设于该外层管12中，该内层管11为两端开口的圆柱形通管，其内部为反应腔室13，承载硅片的石英舟放置在该反应腔室13中。该外层管12为一端开口另一端封闭的圆柱形盲管。该内层管11的长度小于该外层管12的长度，该内层管11的外侧壁和该外层管12的内侧壁之间形成环形的缓冲空间14。该导气结构设置于该炉管本体10的开口端，能够将工艺气体直接导入反应腔室13，工艺气体沿第一方向运动，自内层管11另一端的开口流至外层管12中，并在缓冲空间14中沿第一方向的反方向运动回到该导气结构处，再由该导气结构排出。

参照图1-图5，该导气结构包括导气连接部100、进气管200和排气管300。该导气连接部100直接安装于该炉管本体10的开口端，开设有进气结构和排气结构。进气结构的进气口连通外部工艺气源，该进气结构的出气口连通该内层管11，工艺气体能够沿该进气结构进入反应腔室13中。该排气结构连通该内层管11与该外层管12之间的缓冲空间14，并连通外部抽气设备。

具体地，该排气结构包括沿该导气连接部100周向延伸设置的排气环槽110以及沿该导气连接部100的径向延伸设置的排气通道140。其中，该排气环槽110与该内层管11与该外层管12之间的缓冲空间14连通设置，该排气通道140的一端与该排气环槽110连通，另一端与该外部抽气设备连通。

具体地，该导气连接部100包括第一法兰120和第二法兰130。该第一法兰120呈圆形环状结构，该第二法兰130呈圆形盘状结构。该第一法兰120固定安装于炉管本体10的开口端，该第二法兰130在气缸等动力源的作用下抵紧于该第一法兰120背离该炉管本体10的一侧，封堵该第一法兰120的中心通孔。该排气环槽110开设于该第一法兰120背离第二法兰130的一侧。该进气结构的一部分开设于该第一法兰120，另一部分开设于该第二法兰130，当第二法兰130抵紧于第一法兰120时，该进气结构能够实现导通，此时能够进行工艺气体向反应腔室13的进气过程。

再为具体地，参照图2-图4，该进气结构包括第一对接通道121和第二对接通道131。该第一对接通道121开设于该第一法兰120，该第一对接通道121的入口即为该进气结构的进气口。该第二对接通道131开设于该第二法兰130，该第二对接通道131的出口即为该进气结构的出气口，该第二法兰130连接于该第一法兰120时，该第一对接通道121连通该第二对接通道131。

更为具体地，参照图2，该第二对接通道131呈C形结构，包括依次连通的入口段1311、通气段1312和出口段1313。该入口段1311和出口段1313均沿该第二法兰130的厚度方向开设。当该第一法兰120和第二法兰130装配完成，且该第一法兰120安装在炉管本体10的开口端处时，该入口段1311能够连通于第一对接通道121，该出口段1313连通于反应腔室13。

可选地，该进气结构还包括第三对接通道122。该第一对接通道121为直线型通道，沿第一法兰120的径向开设，该第三对接通道122和该第一对接通道121呈角度相互连通并沿该第一法兰120的厚度方向开设。在本实施例中，该第三对接通道122和该第一对接通道121之间的夹角为直角。该第二法兰130连接于该第一法兰120时，该第三对接通道122能够连通该第二对接通道131的入口段1311。通过上述设置，该第一对接通道121即可连通第二对接通道131。

继续参照图1-图3，该进气管200连接于该第一法兰120的周侧部和该外部工艺气源之间，并连通该第一对接通道121。该排气管300连接于该第一法兰120的周侧部和外部抽气设备之间，并连通该排气通道140的出口。在本实施例中，该进气管200可以采用VCR组合接头，该VCR组合接头焊接连接于第一对接通道121的入口处；该排气管300可以采用KF焊接头。

作为优选地，参照图3和图4，该排气环槽110与该第一法兰120同心设置，该排气通道140的入口开设于该排气环槽110的侧部。排气环槽110呈圆环形，能够匹配于环形的缓冲空间14，起到气体匀流的作用，能够在缓冲空间14出气过程中实现环流吸气，有效防止气体沉积。相比较于单孔抽气，排气环槽110可以实现缓冲空间14更加均匀的抽气过程，从而保证内层管11的尾端抽气更加均匀，有助于进一步改善内层管11的气体均匀性。

作为优选地，参照图4，该排气通道140为台阶通孔。通过上述设置，能够进一步实现环流吸气过程的均匀性，实现轴向吸气，提高排气效率。

继续参照图1和图3，该内层管11插设于第一法兰120的中心通孔中，距离该内层管11的端部一段距离环设有内管凸台，该中心通孔的内侧壁环设有第一抵靠环台123。该内层管11插设于第一法兰120的中心通孔中时，该内管凸台抵靠于第一抵靠环台123，能够提升内层管11在第一法兰120上安装的定位可靠性，防止内层管11与第一法兰120发生轴向窜动。

外层管12和内层管11均与第一法兰120固定且紧密连接。具体地，第一法兰120设有内管安装槽和外管安装槽，内层管11安装于内管安装槽中，该内管安装槽即为第一法兰120的中心通孔，外层管12安装于外管安装槽中。该排气环槽110位于内管安装槽和外管安装槽之间。该内层管11设于该第一法兰120的内管安装槽中时，该内管凸台抵靠于第一抵靠环台123。通过上述设置，能够提升内管200在法兰本体311上安装的定位可靠性，防止内层管11与第一法兰120发生轴向窜动。此外，该外层管12的开口端设于外管安装槽中，外管安装槽的内侧壁沿其周向环设有第二抵靠凸台124，该外层管12的开口处的周沿环设有外管凸台。当外层管12的开口端设于外管安装槽中时，该外管凸台抵靠于该第二抵靠凸台124，通过上述设置，能够提升外层管12的开口端在外管安装槽中安装的可靠性。

再为具体地，参照图5，该第二法兰130正对该第一法兰120的一侧环设有同心设置的第一密封槽133和第二密封槽134。该第一密封槽133和第二密封槽134中分别嵌设有密封圈。当第二法兰130抵紧于该第一法兰120上时，该第二对接通道131位于第一密封槽133和第二密封槽134之间，能够通过第一密封槽133中的密封圈防止第二对接通道131中的工艺气体流入缓冲空间14中；同时，能够通过第二密封槽134中的密封圈防止第二对接通道131中的工艺气体泄露至外部环境中。

在实际工作中，第一法兰120固定于加热炉中，第二法兰130是可以活动的，以实现炉管的打开或者关闭，从而实现石英舟的放入和取出，然而在第二法兰130打开或关闭动作过程中，第一法兰120始终保持固定状。本实施例通过将进气口和出气口设在维持固定状态的第一法兰120的周侧面上，避免进气管200和排气管300随第二法兰130的开关动作而运动，以延长进气管200和排气管300的使用寿命，以及能够避免进气管200和排气管300位置发生变化从而影响工艺气体在反应腔室13中的分布的现象。

更为具体地，参照图1和图5，该第二法兰130上还开设有热偶通孔132。该热偶通孔132开设于第二法兰130的几何中心处，热偶能够自该热偶通孔132插入反应腔室13，且该热偶上设置有密封圈，该密封圈能够紧密贴合于热偶通孔132的内壁，保证反应腔室13的真空度。

本实施例还提供了一种加热炉，该加热炉包括炉体本体和本实施例提供的炉管装置。该炉体本体内部形成热场，炉管本体10设置于该炉体本体中，位于该热场中。该第一法兰120固定于所述炉体本体，例如，该导气结构中的第一法兰120首先与加热炉的外壁用定位销连接，然后再用螺丝锁紧实现可靠连接。

实施例二

本实施例提供了一种导气结构。参照图7和图8，本实施例与实施例一的不同之处在于进气管200的数量。本实施例提供的导气结构包括多个进气管200，对应地，该第一法兰120上开设多个第一对接通道121，该第二法兰130的上开设多个第二对接通道131。每个第二对接通道131的出口段1313的出口均连通于反应腔室13，该第一对接通道121和该第二对接通道131一一对应连通。通过上述设置，能够实现反应腔室13环形进气，可以增加反应腔室13内气场的均匀性。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.导气结构，其特征在于，所述导气结构安装于炉管本体(10)的开口端，所述炉管本体(10)包括套设连接的内层管(11)和外层管(12)，所述导气结构包括：

导气连接部(100)，所述导气连接部(100)开设进气结构和排气结构，所述进气结构被配置成允许工艺气体输入，且所述进气结构和所述排气结构位于所述炉管本体(10)的同一端，所述排气结构被配置成允许所述工艺气体离开所述炉管本体(10)的腔室。

2.根据权利要求1所述的导气结构，其特征在于，所述导气连接部(100)包括第一法兰(120)和第二法兰(130)，所述第一法兰(120)连接于所述炉管本体(10)的开口端，所述第二法兰(130)安装于所述第一法兰(120)背离所述炉管本体(10)的一侧，在所述第二法兰(130)与所述第一法兰(120)接触状态下，所述第二法兰(130)能够封闭所述炉管本体(10)的开口；所述排气结构开设于所述第一法兰(120)，所述进气结构的一部分开设于所述第一法兰(120)，另一部分开设于所述第二法兰(130)。

3.根据权利要求2所述的导气结构，其特征在于，所述进气结构包括第一对接通道(121)和第二对接通道(131)，所述第一对接通道(121)开设于所述第一法兰(120)，所述第一对接通道(121)的入口即为所述进气结构的进气口，所述第二对接通道(131)开设于所述第二法兰(130)，所述第二对接通道(131)的出口即为所述进气结构的出气口，所述第二法兰(130)连接于所述第一法兰(120)时，所述第一对接通道(121)连通所述第二对接通道(131)。

4.根据权利要求3所述的导气结构，其特征在于，所述进气结构还包括第三对接通道(122)，所述第三对接通道(122)和所述第一对接通道(121)呈角度相互连通，开设于所述第一法兰(120)，所述第二法兰(130)连接于所述第一法兰(120)时，所述第三对接通道(122)连通所述第二对接通道(131)。

5.根据权利要求3所述的导气结构，其特征在于，所述第一对接通道(121)和所述第二对接通道(131)均为多个，多个所述第一对接通道(121)沿所述第一法兰(120)的周向间隔布置，多个所述第二对接通道(131)沿所述第二法兰(130)的周向间隔布置，所述第二法兰(130)安装于所述第一法兰(120)时，所述第一对接通道(121)和所述第二对接通道(131)一一对应连通。

6.根据权利要求2所述的导气结构，其特征在于，所述导气结构还包括进气管(200)和排气管(300)，所述进气管(200)连接于所述第一法兰(120)和外部工艺气源，且连通所述进气结构；所述排气管(300)连接于所述第一法兰(120)，且连通所述排气结构的出口和外部抽气设备。

7.根据权利要求1-6任一所述的导气结构，其特征在于，所述排气结构包括沿所述导气连接部(100)周向延伸设置的排气环槽(110)以及沿所述导气连接部(100)的径向延伸设置的排气通道(140)；其中：

所述排气环槽(110)与所述炉管本体(10)的腔室连通设置，所述排气通道(140)的一端与所述排气环槽(110)连通，另一端与外部抽气设备连通。

8.根据权利要求7所述的导气结构，其特征在于，所述排气通道(140)为台阶通孔。

9.炉管装置，其特征在于，包括炉管本体(10)和如权利要求1-8任一所述的导气结构，所述炉管本体(10)包括所述内层管(11)和所述外层管(12)，所述内层管(11)设于所述外层管(12)中，所述炉管本体(10)的腔室包括反应腔室(13)和缓冲空间(14)，所述反应腔室(13)与所述导气结构的进气机构连通，所述内层管(11)与所述外层管(12)之间构造形成所述缓冲空间(14)，所述缓冲空间(14)分别与所述反应腔室(13)和所述排气结构连通。

10.加热炉，其特征在于，包括权利要求9所述的炉管装置和炉体本体，所述炉管本体(10)设置于所述炉体本体中，所述导气连接部(100)的一部分固定于所述炉体本体。