[发明专利]一种用于低压扩散炉的炉门装置及低压扩散炉

说明书

本发明公开了一种用于低压扩散炉的炉门装置，包括密封延长管、外密封炉门，以及用于隔绝低压扩散炉的反应管内热量的内密封炉门，所述密封延长管套设于所述反应管外周，密封延长管内端与所述反应管密封连接，外端与所述外密封炉门之间设有密封件，所述外密封炉门配置有开关门驱动机构，所述内密封炉门与所述外密封炉门之间设有弹性连接机构。本发明进一步公开了一种低压扩散炉，包括反应管，还包括上述的用于低压扩散炉的炉门装置。本发明具有结构可靠、密封性能好、使用寿命长等优点。

技术领域

本发明涉及半导体扩散工艺设备，尤其涉及一种用于低压扩散炉的炉门装置及低压扩散炉。

背景技术

在太阳能光伏行业中，扩散炉的主要用途是在高温条件下对太阳能电池片进行掺杂，具体是在电加热条件下，将元素磷、硼扩散进入硅片，制备形成太阳能电池的ＰＮ结。ＰＮ结的质量对于太阳能电池的性能具有决定性的影响。

扩散炉的扩散工艺在石英反应管中完成，石英反应管在炉口处设有炉门，炉门驱动机构使炉门打开和关闭，具体流程为：扩散工艺前炉门打开，送料机构（送料浆）将载有硅片的石英舟送入石英管内，然后送料浆退出，炉门关闭；接着进行电加热，并从石英反应管尾部输入扩散工艺气体，开始扩散工艺过程。

按照反应管内压力的大小，目前扩散工艺可分为常压扩散和低压扩散两类，常压扩散时工作腔内压力保持微正压状态，对扩散炉工作腔的密封性要求低，无需可靠的密封结构，甚至可直接采用非密闭式炉管结构，技术较为简单。然而，随着结深的不断变浅，常压扩散对硅片掺杂均匀性的控制越来越差，难以制备高质量的浅表面PN结，很难满足太阳能电池高效、低成本发展的技术要求。随着扩散技术的不断进步，研究人员发现降低扩散炉工作腔内的气压会提高扩散炉管内气流的均匀性，避免湍流产生，从而提高扩散的均匀性；此外采用低压扩散以后，扩散过程中化学品的吸收效率大幅提高，可大大降低工艺过程中化学品的用量，节省成本。低压扩散为晶体硅太阳电池扩散工艺设定了全新标准，是未来扩散工艺发展的趋势。

低压扩散过程中反应管为负压，对炉门的密封性能提出了很高的要求，如果密封不良，会存在一系列的问题：无法形成减压扩散所需要的低压环境，不能满足工艺的负压条件要求；在外部大气压力作用下，反应管外气体、杂质等可进入反应管中，严重影响ＰＮ结制备的质量，导致产品报废；管内的腐蚀性气体会泄漏至炉门外，从而导致炉门外的设备金属物质发生腐蚀。传统的密封炉门采用带密封圈结构的石英炉门，而扩散过程中炉管温度很高，密封圈很容易因温度过高而熔化损坏，使用寿命短，也非常容易导致密封失效，所以，如何实现低压扩散工艺高温环境下的可靠密封，是低压扩散炉的关键技术之一。

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，提供一种结构可靠、密封性能好、使用寿命长的用于低压扩散炉的炉门装置。

本发明进一步提供一种包含上述炉门装置的低压扩散炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于低压扩散炉的炉门装置，包括密封延长管、外密封炉门，以及用于隔绝低压扩散炉的反应管内热量的内密封炉门，所述密封延长管套设于所述反应管外周，密封延长管内端与所述反应管密封连接，外端与所述外密封炉门之间设有密封件，所述外密封炉门配置有开关门驱动机构，所述内密封炉门与所述外密封炉门之间设有弹性连接机构。

作为上述技术方案的进一步改进：所述弹性连接机构包括多组沿周向均匀布置的弹性连接组件，各组所述弹性连接组件包括导向柱、滑套、第一弹性件及限位件，所述导向柱沿反应管轴向布置，导向柱一端与所述内密封炉门固定连接，另一端与所述限位件固定连接，所述滑套和所述第一弹性件套设于所述导向柱上，所述外密封炉门与所述滑套固定连接。