CN219709581U - 新型安全鼓泡罐 - Google Patents

Abstract

新型安全鼓泡罐，鼓泡罐本体、液位开关、电源模块、缓存罐、电动抽气机、电磁阀，还具有触发电路和时控电路；电磁阀有多只，鼓泡罐本体、液位开关、电源模块、缓存罐、电动抽气机、电磁阀安装在一起，电源模块、触发电路和时控电路安装在元件盒内并电性连接。本新型不需要人为操作，当三氯氢硅等材料小于一定时，能经触发电路、时控电路的作用，关闭鼓泡罐本体的氢气管道、排气管道，并间隔时间打开加液管，同步会控制备用鼓泡罐为外延炉内提供氢气和三氯氢硅等材料；过程中，抽气机会将残余在鼓泡罐本体内的氢气抽入缓存罐内，防止氢气经加液管排出并能将缓存罐内氢气回用，由此给工作人员带来了便利，且减少了氢气能源浪费。

Description

新型安全鼓泡罐

技术领域

本实用新型涉及半导体制备辅助设备技术领域，特别是一种新型安全鼓泡罐。

背景技术

半导体制备中，半导体硅片外延层生长是一项极为关键的工艺，目前，半导体硅片外延层生长采用最多的是气相外延工艺，具体生产时，氢气(H2)携带四氯化硅(SiCI4)或三氯氢硅(SiHCI3)、二氯氢硅(SiH2C2)等中的一种进入置有硅村底的外延炉反应室内，在反应室进行高温化学反应，使含硅反应气体还原或热分解，所产生的硅原子在衬底硅表面上外延生长，进而在硅片衬底形成合格的外延层。

鼓泡罐是外延炉使用的一种配套设备，应用中在其内部装入三氯氢硅等材料，然后氢气不断进入其内底部、对三氯氢硅等材料鼓泡产生气化作用，气化后三氯氢硅等材料和氢气一起进入外延炉内，对材料产生外延层生长作用。现有外延炉配套使用的鼓泡罐虽然一定程度上满足了实际生产，但是受到结构所限，或多或少还存在一些缺点，具体体现如下。其一：对鼓泡罐内的三氯氢硅等材料进行添加是人为方式操作，也就是说，每次鼓泡罐内三氯氢硅等材料使用完后，工作人员需要观察液位计刻度值才能了解具体的情况，然后进行添加，上述方式会给工作人员带来不便(加入三氯氢硅等材料的同时，相应控制设备控制另一套备用鼓泡罐的氢气阀门和排气阀门打开、继续为外延炉内输入三氯氢硅等材料和氢气混合物，保证了连续生产，加完材料后关闭备用鼓泡罐的氢气阀门和排气阀门)；其二：每次添加三氯氢硅等材料时，需要工作人员先排出完鼓泡罐内的氢气，以防止添加材料中，氢气从材料加入口逆流排出造成不必要的事故(比如说极端情况下遇到明火等燃烧)，且上述方式由于氢气直接排放，也相应造成了能源浪费。本申请人在国知局及专业专利检索网站输入关键字“鼓泡罐”等，并未检索到和本申请类似的专利技术，综上所述，提供一种不需要工作人员人为添加，且能回收利用加入三氯氢硅等材料时排出的氢气的安全鼓泡罐显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有鼓泡罐由于结构所限，存在如背景所述弊端，本实用新型提供了在相关机构共同作用下，不需要人为操作，能自动检测罐体内三氯氢硅等材料的存量，当三氯氢硅等材料小于一定时，能自动关闭氢气阀门和排气阀门，并将罐体内残存的氢气抽入缓存罐内储存，三氯氢硅等材料量合适后，打开氢气阀门和排气阀门，并将缓存罐内氢气回用，由此给工作人员带来了便利，且减少了氢气能源浪费的新型安全鼓泡罐。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

新型安全鼓泡罐，包括鼓泡罐本体、液位开关、电源模块、缓存罐、电动抽气机、电磁阀，其特征在于，还具有触发电路和时控电路；所述电磁阀有多只，鼓泡罐本体的氢气管道、排气管道、加液管的上端分别和其中三只电磁阀一端连接，第三只电磁阀另一端、备用鼓泡罐的排气管道电磁阀A的一端分别和一只三通管两端并联连接，三通管第三端和外延炉的进气管连接，第二只电磁阀另一端和三氯氢硅原料罐的下端出液管连接，第一只电磁阀另一端、备用鼓泡罐的氢气管道电磁阀A的一端分别和一只三通管A两端并联连接，三通管A第三端和氢气瓶的排气管连接；所述液位开关有至少两只，两只液位开关分别安装在鼓泡罐本体内上下端；所述鼓泡罐本体的上端一侧外安装有回气管，回气管另一端和第四只电磁阀一端连接，第四只电磁阀另一端和抽气机的进气管连接，抽气机的排气管和缓存罐上部的进气管连接；所述电源模块、触发电路和时控电路安装在元件盒内；所述两只液位开关各两个接线端电性串联在触发电路的两路信号输入端之间；所述触发电路的电源输出端和时控电路的电源输入端电性连接，时控电路的电源输出端和第二只电磁阀的电源输入端电性连接，触发电路的控制信号输出端和第一只电磁阀、第三只电磁阀、第四只电磁阀、两只电磁阀A的电源输入端分别电性连接。

进一步地，所述第二只电磁阀、第四只电磁阀和两只电磁阀A是常闭阀芯电磁阀；第一只电磁阀、第三只电磁阀是常开阀芯电磁阀。

进一步地，所述液位开关是浮子式干簧管开关。

进一步地，所述缓存罐安装在鼓泡罐本体的外下侧端。

进一步地，所述触发电路包括电性连接的双D触发集成电路、电阻、NPN三极管和继电器，继电器正极电源输入端及控制电源输入端和双D触发集成电路正极电源输入端连接，双D触发集成电路输出端和第一只电阻一端连接，第一只电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，第二只电阻、第三只电阻一端和双D触发集成电路的时钟输入端连接，双D触发集成电路的数据输入端和反码输出端连接，双D触发集成电路的直接复位端和直接置位端、负极电源输入端连接。

本实用新型有益效果是：本新型不需要人为操作，两只液位开关能实时自动检测鼓泡罐本体内三氯氢硅等材料的存量，当三氯氢硅等材料小于一定时，能经触发电路、时控电路的作用，关闭鼓泡罐本体的氢气管道、排气管道，并间隔时间打开加液管，同步会控制备用鼓泡罐为外延炉内提供氢气和三氯氢硅等材料；过程中，抽气机会将残余在鼓泡罐本体内的氢气抽入缓存罐内，防止氢气经加液管排出(并对加液造成影响)并能将缓存罐内氢气回用，由此给工作人员带来了便利，且减少了氢气能源浪费。综上所述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体立体结构示意图；

图2是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，新型安全鼓泡罐，包括鼓泡罐本体1、液位开关S1及S2、电源模块A1、缓存罐2、电动抽气机M、电磁阀，缓存罐本体1的氢气管道101下端位于鼓泡罐本体1下端内，鼓泡罐本体1的排气管道102及加液管道103的下端位于鼓泡罐本体1上端内，还具有触发电路7和时控电路8；所述电磁阀有四只，氢气管道101、排气管道102、加液管103的上端分别和其中三只电磁阀DC1、DC3、DC2一端经螺纹连接，第三只电磁阀DC3另一端、备用鼓泡罐(图中未画出)的排气管道电磁阀ADC5的上端分别和一只三通管4两端并联连接，三通管4第三端和外延炉的进气管经管道连接，第二只电磁阀DC2另一端和三氯氢硅原料罐(图中未画出)的下端出液管经管道连接(备用鼓泡罐加液管A上端的手动阀门上端和三氯氢硅原料罐另一根出液管经管道连接，备用鼓泡罐通过人为添加三氯氢硅原料，一般情况下，一月添加一次，由于时间间隔长不会给工作人员造成不便)，第一只电磁阀DC1另一端、备用鼓泡罐的氢气管道电磁阀ADC6的上端分别和一只三通管A5两端并联连接，三通管A5第三端和氢气瓶(图中未画出)的排气管经管道连接；所述液位开关有两只，两只液位开关S2及S1分别安装在鼓泡罐本体1内上下端，且和两只液位开关S1及S2相连的导线经由鼓泡罐本体1上端后侧的开孔引出，开孔用耐压密封胶密封；所述鼓泡罐本体1的上端右侧焊接有一只和其内部互通的回气管6，回气管6一端和第四只电磁阀DC4一端经螺纹连接，第四只电磁阀DC4另一端和抽气机M的进气管经管道连接，抽气机M的排气管和缓存罐2上部的进气管经管道连接；所述电源模块A1、触发电路7和时控电路8安装在元件盒9内电路板上，元件盒9安装电控箱内。

图1、2所示，第二只电磁阀DC2、第四只电磁阀DC4和两只电磁阀ADC5、DC6是常闭阀芯电磁阀，功率2V、工作电压直流12V；第一只电磁阀DC1、第三只电磁阀DC3是常开阀芯电磁阀、功率2V、工作电压直流12V。液位开关是浮子式干簧管开关成品，工作时，浮子带动安装在一起的磁铁接近干簧管时，干簧管内部动触点和静触点会分离或闭合，鼓泡罐本体内上端的液位开关S2磁铁上行后内部触点闭合，鼓泡罐本体内下端的液位开关S1磁铁下行后内部触点闭合；电源模块A1是交流220V转直流12V开关电源模块成品。缓存罐2安装在鼓泡罐本体1的右外下侧端，缓存罐2内部是中空结构。触发电路包括经电路板布线连接的双D触发集成电路A2，电阻R1、R2、R3，NPN三极管Q1和继电器K1，继电器K1正极电源输入端及控制电源输入端和双D触发集成电路A2正极电源输入端14脚连接，双D触发集成电路A2输出端1脚和第一只电阻R2一端连接，第一只电阻R2另一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和继电器K1负极电源输入端连接，第二只电阻R1、第三只电阻R2一端和双D触发集成电路A1的时钟输入端3脚连接，双D触发集成电路A1的数据输入端5脚和反码输出端2脚连接，双D触发集成电路A1的直接复位端4脚和直接置位端6脚、负极电源输入端7脚连接。时控电路是时控开关A3。

图1、2所示，电源模块A1的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，电源模块A1的电源输出端3及4脚和触发电路的电源输入端继电器K1正极电源输入端及NPN三极管Q1发射极分别经导线连接，两只液位开关S1、S2各两个接线端经导线串联在触发电路的两路信号输入端电阻R1、R3另一端和继电器K1正极电源输入端之间，触发电路的电源输出端继电器K1常开触点端及NPN三极管Q1发射极和时控电路的电源输入端时控开关A3的1及2脚分别经导线连接。时控电路的电源输出端时控开关A4的3、4脚和第二只电磁阀DC2的电源输入端经导线连接，继电器K1的常开触点端及NPN三极管Q1发射极和第一只电磁阀DC1、第三只电磁阀DC3、电动抽气机M及两只电磁阀ADC5、DC6的电源输入端分别经导线连接。

图1、2所示，220V交流电源进入电源模块A1(交流220V转直流12V开关电源模块成品)的电源输入端后，电源模块A1的3、4脚会输出稳定的直流12V电源进入触发电路的电源输入端，触发电路得电工作。氢气不断经氢气管道101进入鼓泡罐本体1内底部、对三氯氢硅等材料鼓泡产生气化作用，气化后三氯氢硅等材料和氢气经排气管道102一起进入外延炉内，对材料产生外延层生长作用。当鼓泡罐本体1内三氯氢硅等材料足够时，液位开关S1内部触点开路，那么，双D触发集成电路A2的1脚不会输出高电平，所有电磁阀不得电工作。当鼓泡罐本体1内三氯氢硅等材料减少到一定时，液位开关S1内部触点闭合，12V电源正极会经电阻R1限流降压进入双D触发集成电路A2的3脚，双D触发集成电路A2在内部电路作用下发生一次翻转其3脚输出高电平经电阻R2限流降压进入NPN三极管Q1基极，NPN三极管Q1导通集电极输出低电平进入继电器K1负极电源输入端，进而，继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，继之，时控开关A3得电工作，同步的电磁阀DC3、DC1、DC4、电动抽气机M及两只电磁阀ADC5、DC6会得电，电磁阀DC1得电后阀芯关闭，氢气瓶内的氢气不再进入鼓泡罐本体1内，电磁阀DC3得电后阀芯关闭，鼓泡罐本体1内的气液混合物不再进入外延炉内；电磁阀ADC5、DC6得电后阀芯打开，这样，氢气瓶会经氢气管道输出氢气进入备用鼓泡罐内，然后经备用鼓泡罐的排气管道继续进入外延炉内，保证了外延炉内气体的连续供给(备用鼓泡罐内每次关闭前余留有氢气，所有每次打开电磁阀ADC5、DC6后，三氯氢硅等材料和氢气混合物会快速进入外延炉内)；电磁阀DC4得电后阀芯打开，电动抽气机M得电工作的时间内将鼓泡罐本体1内的残余氢气不断抽入缓存罐2内，防止氢气逆流经加液管向外排出，并对加液带来不利影响。时控开关A3得电工作后，会间隔5秒钟输出电源到电磁阀DC2的电源输入端(5秒钟延时是保证抽气机将鼓泡罐本体内氢气抽出到缓存罐，后续由于电动抽气机M一直得电工作，进入缓存罐内的氢气不会逆流到鼓泡罐本体内)，于是，电磁阀DC2得电后其阀芯打开，这样高度高于鼓泡罐本体1的三氯氢硅内液体就会不断流入鼓泡罐本体内(此刻由于此前氢气将鼓泡罐本体内的液体鼓出，鼓泡罐本体内会形成一定真空，因此更利于液体进入鼓泡罐本体内)。当鼓泡罐本体1内加入适量三氯氢硅等特体材料时，液位开关S2内部触点会闭合(此刻液位开关S1内部触点早已开路)，这样，12V电源正极会经电阻R3限流降压进入双D触发集成电路A2的3脚，双D触发集成电路A2在内部电路作用下再次发生一次翻转其3脚停止输出高电平(下次3脚再次被输入高电平时、1脚输出高电平)，进而，继电器K1失电不再吸合，继之，时控开关A3的电源输入端及三只电磁阀DC3、DC1、DC4、电动抽气机M及两只电磁阀ADC5、DC6全部失电，氢气不再进入备用鼓泡罐内，备用鼓泡罐内的气液混合物也不再进入外延炉内；氢气再次进入鼓泡罐本体内，鼓泡罐本体内的气液混合物再次进入外延炉内，外延炉再次处于鼓泡罐本体供气液混合物状态(由于电动抽气机停止工作，被压缩在缓存罐内的氢气反流入鼓泡罐本体内再次回用)。

图1、2所示，通过上述本新型不需要人为操作，当三氯氢硅等材料小于一定量时，能关闭鼓泡罐本体的氢气管道、排气管道，并间隔时间打开加液管，同步会控制备用鼓泡罐为外延炉内提供氢气和三氯氢硅等材料；过程中，抽气机会将残余在鼓泡罐本体内的氢气抽入缓存罐内，防止氢气经加液管排出(并对加液造成影响)并能将缓存罐内氢气回用，由此给工作人员带来了便利，且减少了氢气能源浪费。图2中，双D触发集成电路型号是CD4013；电阻R1、R2、R3阻值分别是4.7K、10K、4.7K；NPN三极管Q1型号是9013；继电器K1是DC12V继电器；是型号KG316T的全自动微电脑时控开关，微电脑时控开关具有液晶显示屏，还具有取消/恢复、校时、校分、校星期、自动/手动、定时、时钟七个按键，其还具有两个电源输入端1、2脚，两个电源输出端3、4脚，应用前，使用者分别按动操作七只按键，可设定两个电源输出端输出电源的间隔时间及输出电源的时间；电动抽气机M工作电压直流12V、功率50W，其包括电机和蜗壳、叶轮，蜗壳上下端分别具有进气管和排气管，蜗壳后端中部安装有轴承，电机安装在蜗壳后端外且其转轴紧套在轴承的内圈内，叶轮中部紧套在电机转轴前端位于蜗壳内部分，轴承的前后端内外圈之间安装有密封圈；液位开关S1、S2是型号SF-P45的干簧管浮球式开关成品。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.新型安全鼓泡罐，包括鼓泡罐本体、液位开关、电源模块、缓存罐、电动抽气机、电磁阀，其特征在于，还具有触发电路和时控电路；所述电磁阀有多只，鼓泡罐本体的氢气管道、排气管道、加液管的上端分别和其中三只电磁阀一端连接，第三只电磁阀另一端、备用鼓泡罐的排气管道电磁阀A的一端分别和一只三通管两端并联连接，三通管第三端和外延炉的进气管连接，第二只电磁阀另一端和三氯氢硅原料罐的下端出液管连接，第一只电磁阀另一端、备用鼓泡罐的氢气管道电磁阀A的一端分别和一只三通管A两端并联连接，三通管A第三端和氢气瓶的排气管连接；所述液位开关有至少两只，两只液位开关分别安装在鼓泡罐本体内上下端；所述鼓泡罐本体的上端一侧外安装有回气管，回气管另一端和第四只电磁阀一端连接，第四只电磁阀另一端和抽气机的进气管连接，抽气机的排气管和缓存罐上部的进气管连接；所述电源模块、触发电路和时控电路安装在元件盒内；所述两只液位开关各两个接线端电性串联在触发电路的两路信号输入端之间；所述触发电路的电源输出端和时控电路的电源输入端电性连接，时控电路的电源输出端和第二只电磁阀的电源输入端电性连接，触发电路的控制信号输出端和第一只电磁阀、第三只电磁阀、第四只电磁阀、两只电磁阀A的电源输入端分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的新型安全鼓泡罐，其特征在于，第二只电磁阀、第四只电磁阀和两只电磁阀A是常闭阀芯电磁阀；第一只电磁阀、第三只电磁阀是常开阀芯电磁阀。

3.根据权利要求1所述的新型安全鼓泡罐，其特征在于，液位开关是浮子式干簧管开关。

4.根据权利要求1所述的新型安全鼓泡罐，其特征在于，缓存罐安装在鼓泡罐本体的外下侧端。

5.根据权利要求1所述的新型安全鼓泡罐，其特征在于，触发电路包括电性连接的双D触发集成电路、电阻、NPN三极管和继电器，继电器正极电源输入端及控制电源输入端和双D触发集成电路正极电源输入端连接，双D触发集成电路输出端和第一只电阻一端连接，第一只电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，第二只电阻、第三只电阻一端和双D触发集成电路的时钟输入端连接，双D触发集成电路的数据输入端和反码输出端连接，双D触发集成电路的直接复位端和直接置位端、负极电源输入端连接。