[发明专利]用于减压扩散系统的二级密封装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及减压扩散工艺设备的密封技术，尤其涉及一种用于减压扩散系统的二级密封装置。

背景技术

高温减压扩散/氧化炉，与传统高温常压扩散/氧化炉相比，具有产量高、工艺片均匀性好、晶格缺陷少、化学品和特气损耗大幅减少、维护周期长且维护方便等优点，具有广阔的应用前景。由于高温减压扩散/氧化炉采用高温负压（0.2bar左右）工艺，其石英反应腔的密闭性显得尤为关键，密封不严将造成高温工艺中的石英管、石英舟、硅片污染。随着硅片的尺寸大型化，高温减压扩散/氧化炉的石英管的直径已大于Φ300mm，而且在温度可达1000℃的情况下，石英管口的密封还必须在每一次工艺前后反复进行密封和分离，这对高温减压扩散/氧化炉石英管口的密封提出了更高的要求。当前，适用于高温减压扩散/氧化炉的二级密封装置，主要包括不锈钢炉门、缓冲固定装置、石英炉门、石英管。石英管的管口加工成同心圆柱状，并形成两个密封端面，分别是内端面和外端面。不锈钢炉门的密封槽装有一个氟橡胶密封圈，同时其旁边加工有水冷槽并配有相应的进水接口和出水接口，循环冷却水通入不锈钢炉门的水冷槽对密封槽内的氟橡胶密封圈形成了有效的保护。不锈钢炉门同时设置有吹扫气体进气口和吹扫气体排气口，吹扫气体排气口通过排气管与工艺气体排气管连接在一起的，并通过与工艺尾气共用一个干燥过滤装置和真空泵将废气排放出去。石英炉门设计成中空，里面填充石英隔热纤维，其通过缓冲固定装置固定与不锈钢炉门上，缓冲固定装置可轴向压缩后并提供预紧力。

炉门机构关到位的过程中，石英炉门先与石英管内端面接触，并通过缓冲固定装置提供的预紧力与石英管内端面配合，对石英管口形成石英对石英的一级密封；接着石英管外端面与不锈钢炉门上的氟橡胶密封圈配合形成二级密封。当前二级密封装置中，石英管外端面与不锈钢炉门上的氟橡胶密封圈配合形成二级密封，并形成一个过渡腔，过渡腔的压力为0.25bar左右，不锈钢炉门为标准大气压，不锈钢炉门两端的压力差达0.75bar左右。而根据静力平衡可知，0.75bar左右的压力差导致的压力将作用在石英管外端面上，同时，石英管外端面与不锈钢炉门的接触面积远小于过渡腔气体与不锈钢炉门的接触面积，因而石英管外端面将承受很大的压力，而石英材料具有硬脆性，易碎，石英管外端面在很大的外力作用下容易爆裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、可防止外密封端面的应力损伤的用于减压扩散系统的二级密封装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于减压扩散系统的二级密封装置，包括石英管，所述石英管的一端管口设有同心的内密封端面和外密封端面，所述内密封端面连接有一级密封门体并形成反应腔，所述外密封端面连接有二级密封门体并形成过渡腔，所述二级密封门体连接有用于防止二级密封门体压损外密封端面的顶推平衡组件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述顶推平衡组件包括顶推部件和伸缩气缸，所述顶推部件一端与二级密封门体的内侧面连接，另一端与伸缩气缸连接。

所述顶推部件包括顶杆、缓冲弹簧和顶环，所述顶环与二级密封门体的内侧面相抵，所述顶杆一端通过缓冲弹簧与顶环连接，另一端与伸缩气缸连接。

所述伸缩气缸设有两个，两个所述伸缩气缸之间连接有贯通的环形管。

其中一个所述伸缩气缸上开设有用于调节伸缩气缸气体流量的进气口和排气口。

所述二级密封门体与石英管之间连接有排气管，所述排气口与排气管连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于减压扩散系统的二级密封装置，包括石英管，石英管的一端管口设有同心的内密封端面和外密封端面，内密封端面连接有一级密封门体并形成反应腔，外密封端面连接有二级密封门体并形成过渡腔，二级密封门体连接有用于防止二级密封门体压损外密封端面的顶推平衡组件，通过顶推平衡组件向与大气压相反的方向顶推二级密封门体，即该顶推平衡组件施加在二级密封门体上的力可抵消大部分的大气压施加在二级密封门体上的力，使得大幅减小了外密封端面的受力，可防止外密封端面的应力损伤，可大大延长石英管的使用寿命，其结构也非常简单可靠。

附图说明

图1是本发明用于减压扩散系统的二级密封装置的结构示意图。

图中各标号表示：