CN219709583U - 一种高温热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体设备技术领域，公开了一种高温热炉，炉管、法兰组件、炉尾板、炉门、密封组件、检测调节组件和加热组件，所述炉管外套设所述加热组件，所述炉门及所述炉尾板通过所述法兰组件及所述密封组件与所述炉管密封连接；所述法兰组件上开设有冷却槽组件，所述冷却槽组件与管路系统连通用于通过冷却液流动降低密封组件的温度；所述检测调节组件与所述管路系统连接，用于检测和调节管路系统温度。本实用新型解决法兰组件的冷却槽冷却温度无法精准检测控制，难以保证密封圈在稳定的温区工作，进而密封圈容易失效导致漏气的问题。

Description

一种高温热炉

技术领域

本实用新型涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种高温热炉。

背景技术

CVD(化学气相沉积)设备是在高温条件下，通过混合气体的化学反应生成固体反应物并使其沉积在硅片表面形成薄膜，主要应用于集成电路、电力电子、光伏、微机电系统等行业。在光伏行业中，CVD设备主要应用于多晶硅、非晶硅、SiO2、Si3N4、磷硅玻璃(PSG)和掺硼磷硅玻璃等多种薄膜的生长与沉积，因而反应室是整个设备的核心，也是设计的核心点。密封装置是用以使炉内部与外部隔绝并保持一定的密封度，来满足太阳能电池制备的工艺要求。

目前的炉管前后密封装置需要通过法兰液道冷却，冷却温度无法精准检测，难以保证密封圈在稳定的温区工作，降温或温度过高都会导致密封圈寿命短、密封失效等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高温热炉，解决法兰组件的冷却槽冷却温度无法精准检测控制，难以保证密封圈在稳定的温区工作，进而密封圈容易失效导致漏气的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种高温热炉，包括：炉管、法兰组件、炉尾板、炉门、密封组件、检测调节组件和加热组件，所述炉管外套设所述加热组件，所述炉门及所述炉尾板通过所述法兰组件及所述密封组件与所述炉管密封连接；所述法兰组件上开设有冷却槽组件，所述冷却槽组件与管路系统连通用于通过冷却液流动降低密封组件的温度；所述检测调节组件与所述管路系统连接，用于检测和调节管路系统温度。

在其中一个实施例中，检测调节组件包括控制阀和温度检测器，所述控制阀的开度基于所述温度检测器反馈的实时温度调节，调节所述控制阀的开度以控制管路系统的进液流量使管路系统的出液温度在预设温度范围内。

在其中一个实施例中，所述法兰组件包括前法兰组件和后法兰组件，所述炉门通过所述前法兰组件及所述密封组件与所述炉管密封连接；所述炉尾板通过所述后法兰组件及所述密封组件与所述炉管密封连接；所述前法兰组件包括第一过渡法兰、第二过渡法兰和前水冷法兰，在所述炉管前段与所述炉门之间依次设置所述第一过渡法兰、所述第二过渡法兰和所述前水冷法兰；所述后法兰组件包括第一过渡法兰、第二过渡法兰和后水冷法兰，在所述炉管后段与所述炉尾板之间依次设置所述第一过渡法兰、所述第二过渡法兰和所述后水冷法兰。

在其中一个实施例中，所述管路系统包括进液管、内部循环管和排液管，所述进液管上设置所述控制阀，所述排液管上设置所述温度检测器；所述控制阀的开度基于所述温度检测器反馈的实时温度调节，调节所述控制阀的开度以控制进液管的进液流量使排液管的出液温度在预设温度范围内。

在其中一个实施例中，还包括温控模块，所述温控模块用于调节所述加热组件的加热温度，通过所述加热组件的加热温度以调节所述管路系统中冷却液的导入温度。

在其中一个实施例中，所述冷却槽组件包括多个子冷却槽，所述子冷却槽包括第一冷却槽、第二冷却槽和第三冷却槽，所述第一过渡法兰、所述第二过渡法兰的端面上均开设所述第一冷却槽；所述前水冷法兰、所述后水冷法兰的端面上均开设所述第二冷却槽，所述前水冷法兰、所述后水冷法兰的内壁上均开设所述第三冷却槽。

在其中一个实施例中，所述法兰组件上设置的冷却槽组件与所述管路系统连通；所述进液管与冷却槽组的任意一子冷却槽连通，所述排液管与冷却槽组的另一任意子冷却槽连通，所述内部循环管用于连通所述冷却槽组件。

在其中一个实施例中，所述控制阀包括电动阀。

在其中一个实施例中，所述密封组件包括径向密封件和轴向密封件，所述第一过渡法兰和所述第二过渡法兰上均开设有第一密封面，所述第一密封面开设在与所述第一冷却槽相对的端面上；所述前水冷法兰和所述后水冷法兰上均开设有第二密封面，所述第二密封面开设在与所述第二冷却槽相对的端面上，所述第一密封面和所述第二密封面上均设置所述径向密封件；所述第二过渡法兰、所述前水冷法兰和所述后水冷法兰的端面上均开设有第三密封面，所述第三密封面上设置所述轴向密封件。

在其中一个实施例中，所述第一冷却槽的开口端固定有第一挡液板，所述第二冷却槽的开口端固定有第二挡液板，所述第三冷却槽的开口端固定有第三挡液板。

本实用新型的技术效果：采用第一过渡法兰和第二过渡法兰的双过渡法兰结构，加长了冷却范围，使整个反应室两端的温度呈梯度变化，并逐级下降，可减缓密封圈的失效程度。控制阀的开度基于温度检测器反馈的实时温度调节，调节所述控制阀的开度以控制管路系统的进液流量使管路系统的出液温度在预设温度范围内，确保密封组件在稳定的温区工作，避免温度过高导致密封圈寿命短、密封失效等问题，同时可以避免过度降温，减少反应室热场的热量损耗，达到节能目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据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高温热炉的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的图1框选处的放大图；

图3是本实用新型实施例提供的第一过渡法兰的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的前水冷法兰的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的管路系统的示意图；

其中，1、炉管；2、第一过渡法兰；21、第一挡液板；22、第一密封面；3、前水冷法兰；31、第二挡液板；32、第三挡液板；33、第二密封面；34、第三密封面；4、后水冷法兰；5、炉尾板；6、炉门；7、管路系统；71、进液管；72、内部循环管；73、排液管；74、控制阀；75、温度检测器；8、密封组件；9、加热组件；10、第二过渡法兰；11、第一冷却槽；12、第二冷却槽；13、第三冷却槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不是用来限制本实用新型的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请的限制。

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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

如图1、2、5所示，本实施例公开了一种高温热炉，包括：炉管1、法兰组件、炉尾板5、炉门6、密封组件8、检测调节组件和加热组件9，所述炉管1外套设所述加热组件9，所述炉门6及所述炉尾板5通过所述法兰组件及所述密封组件8与所述炉管1密封连接；所述法兰组件上开设有冷却槽组件，所述冷却槽组件与管路系统7连通用于通过冷却液流动降低密封组件8的温度；所述检测调节组件与所述管路系统7连接，用于检测和调节管路系统7中冷却液温度。

可以理解的是，上述实施例中，解决法兰组件的冷却槽冷却温度无法精准检测控制，难以保证密封圈在稳定的温区工作，进而密封圈容易失效导致漏气的问题。

通过在法兰组件上开设有冷却槽组件，且冷却槽组件连通流有冷却液管路系统7，检测调节组件检测和调节管路系统7中冷却液温度，使管路系统7的出液温度在预设温度范围内，确保密封组件8在稳定的温区工作，避免过度降温，减少反应室热场的热量损耗，达到节能目的。

需要说明的是，以上优选实施例的方案中冷却液可以为冷却水、冷空气等，冷却液满足冷却降温要求即可。

如图5所示，在本申请的一些具体实施例中，检测调节组件包括控制阀74和温度检测器75，所述控制阀74的开度基于所述温度检测器75反馈的实时温度调节，调节所述控制阀74的开度以控制管路系统7的进液流量使管路系统7的出液温度在预设温度范围内。

可以理解的是，上述实施例中，通过调节所述控制阀74的开度以控制管路系统7的进液流量使管路系统7的出液温度在预设温度范围内，使管路系统7的出液温度在预设温度范围内，确保密封组件8在稳定的温区工作，避免过度降温，减少反应室热场的热量损耗，达到节能目的。

如图2-3所示，在本申请的一些具体实施例中，所述法兰组件包括前法兰组件和后法兰组件，所述炉门6通过所述前法兰组件及所述密封组件8与所述炉管1密封连接；所述炉尾板5通过所述后法兰组件及所述密封组件8与所述炉管1密封连接；所述前法兰组件包括第一过渡法兰2、第二过渡法兰10和前水冷法兰3，在所述炉管1前段与所述炉门6之间依次设置所述第一过渡法兰2、所述第二过渡法兰10和所述前水冷法兰3；所述后法兰组件包括第一过渡法兰2、第二过渡法兰10和后水冷法兰4，在所述炉管1后段与所述炉尾板5之间依次设置所述第一过渡法兰2、所述第二过渡法兰10和所述后水冷法兰4。

可以理解的是，上述实施例中，在现有前法兰组件、现有后法兰组件中增设第二过渡法兰10，采用第一过渡法兰和第二过渡法兰的双过渡法兰结构，加长了冷却范围，使整个反应室两端的温度呈梯度变化，并逐级下降，可减缓密封圈的失效程度。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方式，本领域技术人员可根据实际情况选择是否在增设一个或多个过渡法兰，这并不影响本申请的保护范围。

在本申请的一些具体实施例中，所述管路系统7包括进液管71、内部循环管72和排液管73，所述进液管71上设置所述控制阀74，所述排液管73上设置所述温度检测器75；所述控制阀74的开度基于所述温度检测器75反馈的实时温度调节，调节所述控制阀74的开度以控制进液管71的进液流量使排液管73的出液温度在预设温度范围内。

可以理解的是，上述实施例中，基于排液管73上设置的所述温度检测器75反馈的实时温度调节，调节进液管71上设置的所述控制阀74的开度以控制进液管71的进液流量使排液管73的出液温度在预设温度范围内。

具体的，确定实时温度与预设温度之间的实时温度差，基于实时温度差与预设温差之间的关系设定控制阀74调节的开度值。例如，若实时温度高于预设温度，增大控制阀74的开度值，基于实时温度差与预设温差之间的关系设定控制阀74调节的开度值，包括：预先设定预设温差矩阵T0，设定T0＝(T1,T2,T3,T4)，其中，T1为第一预设温差，T2为第二预设温差，T3为第三预设温差，T4为第四预设温差，其中T1＜T2＜T3＜T4；预先设定预设控制阀74调节的开度值矩阵G0，设定G0＝(G1,G2,G3,G4)，其中，G1为第一预设控制阀74调节的开度值，G2为第二预设控制阀74调节的开度值，G3为第三预设控制阀74调节的开度值，G4为第四预设控制阀74调节的开度值，且G1＜G2＜G3＜G4；

根据实时温度差与各预设温差之间的关系设定控制阀74调节的开度值G：当T＜T1时，选定所述第一预设控制阀74调节的开度值G1作为控制阀74调节的开度值G；当T1≤T＜T2时，选定所述第二预设控制阀74调节的开度值G2作为控制阀74调节的开度值G；当T2≤T＜T3时，选定所述第三预设控制阀74调节的开度值G3作为控制阀74调节的开度值G；当T3≤T＜T4时，选定所述第四预设控制阀74调节的开度值G4作为控制阀74调节的开度值G。

可以理解的是，在上述实施例中，根据实时温度差与各预设温差之间的关系设定控制阀74调节的开度值G，提高控制阀74开度调节的准确性。需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方式，本领域技术人员可根据实际情况选择其他预先设定预设温差矩阵T0和预设控制阀74调节的开度值矩阵G0，这并不影响本申请的保护范围。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方式，本领域技术人员可根据实际情况选择控制阀74和温度检测器75的安装位置，这并不影响本申请的保护范围。

需要说明的是，以上优选实施例的方案中，内部循环管72有多个，内部循环管72连通任意两个子冷却槽，通过进液管71、多个内部循环管72和排液管73实现整个管路系统的循环。

还可以在内部循环管72上设置控制阀74和温度检测器75，控制冷却液在内部循环时的流量，使不同冷却槽的冷却液的进出冷却温度在预设温度区间中。

在本申请的一些具体实施例中，还包括温控模块，所述温控模块用于调节所述加热组件9的加热温度，通过所述加热组件9的加热温度以调节所述管路系统7中冷却液的导入温度。

可以理解的是，上述实施例中，为了确保密封组件8在稳定的温区工作，加热组件9的不同的加热温度，需要的冷却温度及冷却时间不同，可以通过所述加热组件9的加热温度以调节所述管路系统7中冷却液的导入温度，通过调节所述控制阀的开度以控制管路系统的进液流量使管路系统的出液温度在预设温度范围内。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方式，本领域技术人员可根据实际情况选择其他获取加热组件9的加热温度，这并不影响本申请的保护范围。

如图1-4所示，在本申请的一些具体实施例中，所述冷却槽组件包括多个子冷却槽，所述子冷却槽包括第一冷却槽11、第二冷却槽12和第三冷却槽13，所述第一过渡法兰2、所述第二过渡法兰10的端面上均开设所述第一冷却槽11；所述前水冷法兰3、所述后水冷法兰4的端面上均开设所述第二冷却槽12，所述前水冷法兰3、所述后水冷法兰4的内壁上均开设所述第三冷却槽13。

可以理解的是，上述实施例中，冷却槽组件包括多个子冷却槽，所述子冷却槽包括第一冷却槽11、第二冷却槽12和第三冷却槽13，第一过渡法兰2的端面上开设所述第一冷却槽11，前水冷法兰3的端面上开设所述第二冷却槽12，所述炉管1的前端设置的所述第一冷却槽11、所述第二冷却槽12的开口方向与炉门6相对设置；后水冷法兰4端面上开设所述第二冷却槽12，所述炉管1的后端设置的所述第一冷却槽11、所述第二冷却槽12的开口方向与炉尾板5相对设置；所述前水冷法兰3的内壁上开设所述第三冷却槽13，所述第三冷却槽13的开口方向与所述炉门6的嵌入体相对设置。

如图1-5所示，在本申请的一些具体实施例中，所述法兰组件上设置的冷却槽组件与所述管路系统7连通；所述进液管71与冷却槽组的任意一子冷却槽连通，所述排液管73与冷却槽组的另一任意子冷却槽连通，所述内部循环管72用于连通所述冷却槽组件。

可以理解的是，上述实施例中，所述法兰组件包括所述前法兰组件和所述后法兰组件，所述前法兰组件和所述后法兰组件上设置的冷却槽组件均与所述管路系统7连通，所述进液管71与冷却槽组的任意一子冷却槽连通，所述排液管73与冷却槽组的另一任意子冷却槽连通，所述内部循环管72用于连通所述冷却槽组件，在实际应用中，因为靠近炉管的一端温度高，且子冷却槽较多，所以所述进液管71的出液端可以优先考虑与所述第二过渡法兰10上设置的所述第一冷却槽11连通，即考虑了冷却液的循环速度又考虑了降温需要。具体的，可以是所述进液管71的出液端与所述第二过渡法兰10上设置的所述第一冷却槽11连通，所述第二过渡法兰10上设置的所述第一冷却槽11与所述第一过渡法兰2上设置的所述第一冷却槽11之间、所述第一过渡法兰2上设置的所述第一冷却槽11与所述第二冷却槽12之间、所述第二冷却槽12与所述第三冷却槽13之间通过所述内部循环管72连通，所述第三冷却槽13与所述排液管73的进液端连通。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方式，本领域技术人员可根据实际情况选择其他进液管71、内部循环管72和排液管73与冷却槽组的多个子冷却槽的连通方式，这并不影响本申请的保护范围。

如图5所示，在本申请的一些具体实施例中，所述控制阀74包括电动阀。

可以理解的是，上述实施例中，控制阀74可以为电动阀也可以为电磁阀，控制阀74满足基于控制指令调节开度的功能即可。

如图1-4所示，在本申请的一些具体实施例中，所述密封组件8包括径向密封件和轴向密封件，所述第一过渡法兰2和所述第二过渡法兰10上均开设有第一密封面22，所述第一密封面22开设在与所述第一冷却槽11相对的端面上；所述前水冷法兰3和所述后水冷法兰4上均开设有第二密封面33，所述第二密封面33开设在与所述第二冷却槽12相对的端面上，所述第一密封面22和所述第二密封面33上均设置所述径向密封件；所述第二过渡法兰10、所述前水冷法兰3和所述后水冷法兰4的端面上均开设有第三密封面34，所述第三密封面34上设置所述轴向密封件。

可以理解的是，上述实施例中，密封组件8包括径向密封件和轴向密封件，通过径向密封件和轴向密封件这样的双重密封提高密封效果，且在单独一种密封失效时，不会因整体密封失效使反应室无法继续维持低压环境，导致工艺条件被破坏而无法获得优质半导体，避免反应室内的危险性工艺气体释放出来对周围人员产生危害，避免高温尾气泄露对后续真空管道上的元器件带来不良影响。

需要说明的是，以上优选实施例的方案中，也可以在所述第一过渡法兰2的端面上均开设有第三密封面34，并在所述第三密封面34上设置所述轴向密封件。

需要说明的是，以上优选实施例的方案中密封组件8包括的径向密封件和轴向密封件均选用耐温较高的氟橡胶材料制造。

如图3-4所示，在本申请的一些具体实施例中，所述第一冷却槽11的开口端固定有第一挡液板21，所述第二冷却槽12的开口端固定有第二挡液板31，所述第三冷却槽13的开口端固定有第三挡液板32。

可以理解的是，在上述实施例中，通过第一挡液板21、第二挡液板31和第三挡液板32，防止冷却液外溢。

本领域普通技术人员可以理解：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温热炉，其特征在于，包括：炉管、法兰组件、炉尾板、炉门、密封组件、检测调节组件和加热组件，所述炉管外套设所述加热组件，所述炉门及所述炉尾板通过所述法兰组件及所述密封组件与所述炉管密封连接；所述法兰组件上开设有冷却槽组件，所述冷却槽组件与管路系统连通用于通过冷却液流动降低密封组件的温度；所述检测调节组件与所述管路系统连接，用于检测和调节管路系统温度。

2.根据权利要求1所述的高温热炉，其特征在于，检测调节组件包括控制阀和温度检测器，所述控制阀的开度基于所述温度检测器反馈的实时温度调节，调节所述控制阀的开度以控制管路系统的进液流量使管路系统的出液温度在预设温度范围内。

3.根据权利要求1所述的高温热炉，其特征在于，所述法兰组件包括前法兰组件和后法兰组件，所述炉门通过所述前法兰组件及所述密封组件与所述炉管密封连接；所述炉尾板通过所述后法兰组件及所述密封组件与所述炉管密封连接；

所述前法兰组件包括第一过渡法兰、第二过渡法兰和前水冷法兰，在所述炉管前段与所述炉门之间依次设置所述第一过渡法兰、所述第二过渡法兰和所述前水冷法兰；

所述后法兰组件包括第一过渡法兰、第二过渡法兰和后水冷法兰，在所述炉管后段与所述炉尾板之间依次设置所述第一过渡法兰、所述第二过渡法兰和所述后水冷法兰。

4.根据权利要求2所述的高温热炉，其特征在于，所述管路系统包括进液管、内部循环管和排液管，所述进液管上设置所述控制阀，所述排液管上设置所述温度检测器；所述控制阀的开度基于所述温度检测器反馈的实时温度调节，调节所述控制阀的开度以控制进液管的进液流量使排液管的出液温度在预设温度范围内。

5.根据权利要求1所述的高温热炉，其特征在于，还包括温控模块，所述温控模块用于调节所述加热组件的加热温度，通过所述加热组件的加热温度以调节所述管路系统中冷却液的导入温度。

6.根据权利要求3所述的高温热炉，其特征在于，所述冷却槽组件包括多个子冷却槽，所述子冷却槽包括第一冷却槽、第二冷却槽和第三冷却槽，所述第一过渡法兰、所述第二过渡法兰的端面上均开设所述第一冷却槽；所述前水冷法兰、所述后水冷法兰的端面上均开设所述第二冷却槽，所述前水冷法兰、所述后水冷法兰的内壁上均开设所述第三冷却槽。

7.根据权利要求4所述的高温热炉，其特征在于，所述法兰组件上设置的冷却槽组件与所述管路系统连通；所述进液管与冷却槽组的任意一子冷却槽连通，所述排液管与冷却槽组的另一任意子冷却槽连通，所述内部循环管用于连通所述冷却槽组件。

8.根据权利要求2所述的高温热炉，其特征在于，所述控制阀包括电动阀。

9.根据权利要求6所述的高温热炉，其特征在于，所述密封组件包括径向密封件和轴向密封件，所述第一过渡法兰和所述第二过渡法兰上均开设有第一密封面，所述第一密封面开设在与所述第一冷却槽相对的端面上；所述前水冷法兰和所述后水冷法兰上均开设有第二密封面，所述第二密封面开设在与所述第二冷却槽相对的端面上，所述第一密封面和所述第二密封面上均设置所述径向密封件；所述第二过渡法兰、所述前水冷法兰和所述后水冷法兰的端面上均开设有第三密封面，所述第三密封面上设置所述轴向密封件。

10.根据权利要求9所述的高温热炉，其特征在于，所述第一冷却槽的开口端固定有第一挡液板，所述第二冷却槽的开口端固定有第二挡液板，所述第三冷却槽的开口端固定有第三挡液板。