[实用新型]高温减压扩散炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体设备，具体是指高温减压扩散炉。 

背景技术

高温减压扩散炉，与传统的高温常压扩散炉相比，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、维护周期长等优点。

高温减压扩散炉采用高温负压（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，这对高温减压扩散炉石英管口的密封提出了更高的要求。

目前正在广泛使用的高温减压扩散/氧化炉石英管口的密封方式，主要通过加长石英管将密封面远离高温区，同时在炉门与高温区之间设置合适长短的石英隔热块，以降到氟橡胶密封圈的使用温度范围。同时将石英管口加工成法兰状，通过将耐高温耐腐蚀氟橡胶密封圈安装到石英门上的燕尾槽后，将装有密封圈的石英门与石英管的法兰端面贴紧形成一个密封结构。

   这种结构中用来保护密封圈的的局部低温的隔热设计容易使液态磷源扩散工艺中的石英管口冷凝偏磷酸，影响工艺质量。而且这种设计虽然能保证反应腔处于密封状态时密封圈处于使用温度范围，而在炉门打开的瞬间，由于石英管内的压力在石英炉门打开时处于正压以防止杂质进入反应管，而此时管内的高温气体（高达600℃以上）在炉门打开的瞬间冲向密封面，容易导致氟橡胶密封圈碳化失效，极易引起硅片污染的风险。除此之外，石英炉门的燕尾槽加工难度大，而且在反应管内抽空后（0.2bar左右）受力很大，容易爆裂。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种高温减压扩散炉，降低石英门的应力损伤，防止负压工艺的污染。

本实用新型的技术方案为，一种高温减压扩散炉，包括石英管，石英管的一端为石英管口并在石英管口处装石英门，而石英管的另一端与工艺气体排气管连接，所述石英管口包括同圆心的石英管内端口和置于石英管内端口外侧且半径大于石英管内端口半径的石英管外端口；所述石英门安装在石英管内端口，而石英管外端口安装不锈钢炉门，所述石英门与不锈钢炉门构成过渡腔，并在过渡腔内的石英门与不锈钢炉门之间安装缓冲固定装置；所述不锈钢门上设有向过渡腔内通入气体的吹扫气体进气口和从过渡腔内排放气体的吹扫气体排气口。

与外端口管壁对应的不锈钢炉门上设有密封槽，并在密封槽内安装密封圈。

与密封槽对应的不锈钢炉门外侧设有进水接口和出水接口，并在不锈钢炉门内设有与进水接口和出水接口连接的水冷槽。

所述吹扫气体排气口通过排气管连接到工艺气体排气管。

所述石英门内部为中空，并在石英门内部填充隔热纤维。

炉门机构关到位的过程中，石英炉门先与石英管内端口接触，并通过缓冲固定装置提供的预紧力与石英管内端口配合，对石英管口形成石英对石英的一级密封；接着石英管外端口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。工艺过程中，过渡腔的压力控制在石英管内压力（0.2bar）和大气压之间（通常在0.25bar左右），这大幅减少了石英门两端的压力差和受力，简化了石英门的设计，并减少了一级密封的硬接触密封因受力过大而带来的损伤。二级密封由于采用氟橡胶密封结构而保证了密封的可靠性，防止了空气进入过渡腔，而且工艺过程中高纯氮气通过不锈钢炉门的吹扫进气口通入过渡腔，以维持过渡腔相对石英管内的稳定正压，并使得一级密封的微漏不会污染硅片。工艺结束后，真空泵将石英管抽空后关闭，再通过工艺气体进气管5通入氮气，直到石英管10内处于正压状态，此时吹扫用的氮气可以对从一级密封泄漏出的微量废气进行吹扫，防止了其对不锈钢炉门1的腐蚀。

本实用新型由于采用了以上技术方案，与现有技术相比存在以下优点：

1、本实用新型所述的一种适用于高温减压扩散炉的二级密封装置，通过设置过渡密封腔，大幅减少了石英门两端的压力差和石英门的受力，简化了石英门的设计，大幅降低了石英的应力损伤。

 2、本实用新型所述的一种适用于高温减压扩散炉的二级密封装置，二级密封采用不锈钢炉门配合氟橡胶密封圈的密封方式密封可靠，防止了负压工艺的污染问题，整个工艺过程中吹扫氮气充满过渡腔，防止了不锈钢炉门的腐蚀。

附图说明

图1为本实用新型所述高温减压扩散炉的结构示意图；

在图中：

1.不锈钢炉门；          2. 吹扫气体进气口；

3. 吹扫气体排气口；     4. 氟橡胶密封圈；   5.硅片；