CN110319192B - 用于密封内石英管的密封结构、工艺设备及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于密封内石英管的密封结构、工艺设备及装配方法，密封结构包括：环形安装件，套设在内石英管外侧，且在环形安装件的内周壁上设置有第一凸台；第一密封组件，设置在第一凸台上，用于密封环形安装件的内周壁与内石英管的外周壁之间的间隙；环形支撑件，可拆卸的设置在环形安装件的底部，且包括用于支撑内石英管的底托部，和设置在底托部上方，且套设在内石英管外侧的侧向支撑部；第二密封组件，设置在侧向支撑部上，位于底托部与内石英管之间，用于密封环形支撑件的内周壁与内石英管的外周壁之间的间隙。采用本发明有效避免了从上到下安装密封组件时重力导致的装配困难，效率低下等问题。

Description

用于密封内石英管的密封结构、工艺设备及装配方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种用于密封内石英管的密封结构、工艺设备及装配方法。

背景技术

目前，被广泛用于合成半导体(如碳化硅、氮化镓)单晶材料的工艺设备主要是生长炉，生长炉的炉膛用于提供合成半导体所需的高温、高真空和高洁净度的环境。炉膛内包括多个用于密封内石英管的密封结构，如外石英管、内石英管及密封结构等，其中，密封结构(如衬套、密封圈、密封垫等)用于防止炉膛内的水、气进入石英管内。

现有技术中，用于密封内石英管的密封结构主要包括套设在内石英管外侧的环形安装件、抵压在内石英管底部的环形支撑件及用于内石英管密封的密封组件，该密封组件设置与环形安装件、环形支撑件及内石英管之间的密封槽内。在进行密封结构的装配时，为了降低双层石英管装配对装配空间的要求，通常采用优先装配外石英管再装配内石英管的安装顺序。如此，在装配内石英管及密封组件之前外石英管和环形安装件的位置已固定，所以，密封组件只能从密封槽下方的开口反向安装所有的密封组件。由于密封组件采用由上往下的反向安装方式，因为重力的作用，密封槽内的密封组件无法直接固定在密封槽内，只能通过密封组件中的密封圈在密封槽内的压紧为其固定安装提供支撑，从而增大了装配难度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于密封内石英管的密封结构、工艺设备及装配方法。

为实现本发明的目的，一方面提供一种用于密封内石英管的密封结构，所述密封结构包括：

环形安装件，套设在所述内石英管外侧，且在所述环形安装件的内周壁上设置有第一凸台；

第一密封组件，设置在所述第一凸台上，用于密封所述环形安装件的内周壁与所述内石英管的外周壁之间的间隙；

环形支撑件，可拆卸的设置在所述环形安装件的底部，且包括用于支撑所述内石英管的底托部，和设置在所述底托部上方，且套设在所述内石英管外侧的侧向支撑部；

第二密封组件，设置在所述底托部上，位于所述侧向支撑部与所述内石英管之间，用于密封所述环形支撑件的内周壁与所述内石英管的外周壁之间的间隙。

可选地，所述侧向支撑部的外侧面与所述环形安装件贴合，所述侧向支撑部的顶面与所述第一凸台的底面贴合。

可选地，所述侧向支撑部与所述环形安装件的贴合面具有预设稍度。

可选地，在所述侧向支撑部的内周壁上设置有第二凸台，所述第二密封组件设置在所述第二凸台上。

可选地，还包括内石英管垫圈，所述内石英管垫圈位于所述内石英管与所述第二凸台之间。

可选地，所述第一密封组件包括由下往上依次设置的内石英管衬套、第一密封圈及第一密封垫圈。

可选地，所述第一密封组件还包括内石英管挡环，所述内石英管挡环设于所述环形安装件与所述内石英管衬套之间。

可选地，所述第二密封组件包括由下往上依次设置的第二密封垫圈、第二密封圈、密封挡圈、第三密封圈及第三密封垫圈。

为实现本发明的目的，再一方面提供一种工艺设备，包括内石英管、外石英管以及密封结构，所述密封结构包括上述用于密封内石英管的密封结构。

为实现本发明的目的，第三方面提供一种工艺设备的装配方法，应用于上述工艺设备，所述方法包括：

将环形安装件安装在所述工艺设备中部的支撑梁上，并将环形支撑件放置于所述环形安装件下方的指定位置；

将套设有第二密封组件的内石英管放置在所述环形支撑件上，从下往上依次压装所述第二密封组件，并从所述内石英管的上端依次安装所述第一密封组件；

依次安装外石英管安装件和外石英管，所述外石英管安装件可拆卸安装在所述环形安装件上，所述外石英管安装在所述外石英管安装件上；

将所述环形支撑件及所述内石英管向上移动至所述环形支撑件的安装位置，并将所述环形支撑件与所述环形安装件可拆卸连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的用于密封内石英管的密封结构，包括内侧面设有凸台的环形安装件和设有底托部和侧向支撑部的环形支撑件，并在所述第一凸台上设置第一密封组件，用于密封所述环形安装件的内周壁与所述内石英管的外周壁之间的间隙；在所述侧向支撑部上、位于所述底托部与所述内石英管之间，设置第二密封组件，用于密封所述环形支撑件的内周壁与所述内石英管的外周壁之间的间隙。由于第一密封组件下面有第一凸台支撑，第二密封组件下面有侧向支撑部支撑，所以，装配第一密封组件和第二密封组件时均可以由下往上装配各密封件，有效避免了现有技术中从上到下安装密封组件时重力导致的装配困难，效率低下的问题；同时第二密封组件的压紧动作可在环形安装件的外部完成，避免了现有技术中需要在环形安装件内部完成所有密封组件的压紧所导致的装配空间狭小的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的工艺设备的内部结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大结构示意图；

图3为本发明实施例提供的环形安装件的结构示意图；

图4为图3中C处的局部放大结构示意图；

图5为本发明实施例提供的环形支撑件的结构示意图；

图6为图5中B处的局部放大结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的用于密封内石英管的密封结构及应用其的工艺设备及工艺设备的装配方法进行详细描述。

一种用于密封内石英管的密封结构，如图1-6所示，密封结构包括环形安装件110、第一密封组件、环形支撑件140及第二密封组件。其中，环形安装件110，套设在内石英管100外侧，且在环形安装件110的内周壁上设置有第一凸台111；第一密封组件，设置在第一凸台111上，用于密封环形安装件110的内周壁与内石英管100的外周壁之间的间隙；环形支撑件140，可拆卸的设置在环形安装件110的底部，且包括用于支撑内石英管100的底托部141，和设置在底托部141上方，且套设在内石英管100外侧的侧向支撑部142；第二密封组件，设置在底托部142上，位于侧向支撑部141与内石英管100之间，用于密封环形支撑件140的内周壁与内石英管100的外周壁之间的间隙。

本实施例提供的用于密封内石英管的密封结构，包括内侧面设有凸台的环形安装件110和设有底托部141和侧向支撑部142的环形支撑件140，并在第一凸台111上设置第一密封组件，用于密封环形安装件110的内周壁与内石英管100的外周壁之间的间隙；在侧向支撑部142上、位于底托部141与内石英管100之间，设置第二密封组件，用于密封环形支撑件140的内周壁与内石英管100的外周壁之间的间隙。由于第一密封组件下面有第一凸台111支撑，第二密封组件下面有侧向支撑部142支撑，所以，装配第一密封组件和第二密封组件时均可以由下往上装配各密封件，有效避免了现有技术中从上到下安装密封组件时重力导致的装配困难、效率低下的问题；同时第二密封组件的压紧动作可在环形安装件110的外部完成，避免了现有技术中需要在环形安装件110内部完成所有密封组件的压紧所导致的装配空间狭小的问题。

在一具体实施方式中，如图2所示，侧向支撑部142的外侧面与环形安装件110贴合，侧向支撑部142的顶面与第一凸台111的底面贴合。设置侧向支撑部142的外侧面与环形安装件110贴合，则环形安装件110可以为侧向支撑部142及其内侧的第二密封件提供侧向的支撑力，更加便于第二密封件的安装。设置侧向支撑部142的顶面与第一凸台111的底面贴合，可以增强内内石英管100的密封效果，防止水、气从环形安装件110和环形支撑件140的缝隙之间进入内石英管100。

更具体地，如图2、图4及图6所示，为了进一步增强环形安装件110对侧向支撑部142及其内侧的第二密封组件的侧向支撑力，可以将侧向支撑部142与环形安装件110的贴合面设置具有预设稍度，即侧向支撑部142与环形安装件110接触的外壁具有一定锥度，从下往上逐渐向内倾斜。相应地，环形安装件110与侧向支撑部142接触的内壁也从下往上逐渐向内倾斜，如此，可增强环形安装件110对环形支撑件140的侧向压力。

在一优选实施方式中，如图2和图6所示，在侧向支撑部142的内周壁上设置有第二凸台，第二密封组件设置在第二凸台上，则安装第二密封组件时，第二凸台可以对第二密封组件起到一定的支撑和压紧的作用，更加便于第二密封组件的安装；且第二凸台还可以对内石英管100的位置进行限位，便于内石英管100的安装。

进一步地，为了对内石英管100底部进行保护和增强密封效果，该密封结构还包括内石英管垫圈150，内石英管垫圈150位于内石英管100与第二凸台143之间。具体地，内石英管垫圈150可以压紧在内石英管100与底托部141之间，且外缘与第二凸台顶抵。如此，可以增强内石英管100底部的密封效果，除此之外，在内石英管100和环形支撑件140之间设置内石英管垫圈150，可以将环形支撑件140对内石英管100的作用力进行缓冲，降低环形支撑件140在带动内石英管100上下运动时，由于惯性而造成的的冲击力，可以对内石英管100起到一定的保护作用。

在另一具体实施方式中，第一密封组件包括由下往上依次设置的内石英管100衬套123、第一密封圈122及第一密封垫圈121。如此，采用第一密封圈122起主要密封作用，在安装第一密封组件的安装槽的上端开口处设置第一密封垫圈121，可以有效防止水、气从开口处泄露；设置衬套123，

更具体地，第一密封组件还包括内石英管挡环124，内石英管挡环124设于环形安装件110与内石英管100衬套123之间。在环形安装件110与内石英管100衬套123之间设置内石英管挡环124，可以对衬套123起到一定的限位和保护作用。

在另一具体实施方式中，第二密封组件包括由下往上依次设置的第二密封垫圈131、第二密封圈132、密封挡圈133、第三密封圈及第三密封垫圈。其中，第二密封垫圈131、第二密封圈132分别和第一密封垫圈121、第一密封圈122的设置原理类似，都是以期达到更好的密封效果；且设置两组第二密封垫圈131和第二密封圈132，可以进一步有效增强第二密封组件的密封效果；在两个第二密封圈132之间设置密封挡圈133可以对第二密封圈132起到一定的保护作用，防止两个第二密封圈132同时被压缩时，由于变形而相互挤压使得密封圈受损甚至失效等。

作为另一个技术方案，基于上述实施例相同的发明构思，本发明实施例还提供一种工艺设备，包括上膛体、下膛体、内石英管100及外石英管200，还包括上述用于密封内石英管的密封结构。具体地，该工艺设备可以但不限于是生长炉。

作为另一个技术方案，基于上述实施例相同的发明构思，本发明实施例还提供一种工艺设备的装配方法，应用于上述工艺设备，方法包括：将环形安装件110安装在工艺设备中部的支撑梁上，并将环形支撑件140放置于环形安装件110下方的指定位置；将套设有第二密封组件的内石英管100放置在环形支撑件140上，从下往上依次压装第二密封组件，并从内石英管100的上端依次安装第一密封组件；依次安装外石英管安装件210和外石英管200，外石英管安装件210可拆卸安装在环形安装件110上，外石英管200安装在外石英管安装件210上；将环形支撑件140及内石英管100向上移动至环形支撑件140的安装位置，并将环形支撑件140与环形安装件110可拆卸连接。

具体地，环形安装件110可以通过炉膛固定焊件300安装在工艺设备中部的支撑梁上，可以将环形支撑件140放置在炉膛升降机构的顶端，通过升降机构带动环形支撑件140及内石英管100向上移动。

进一步地，将套设有第二密封组件的内石英管100放置在环形支撑件140上之前，还包括：在环形支撑件140上、放置内石英管100的下方位置，放置内石英管垫圈150。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于密封内石英管的密封结构，其特征在于，所述密封结构包括：

环形安装件，套设在所述内石英管外侧，且在所述环形安装件的内周壁上设置有第一凸台；

第一密封组件，设置在所述第一凸台上，用于密封所述环形安装件的内周壁与所述内石英管的外周壁之间的间隙；

环形支撑件，可拆卸的设置在所述环形安装件的底部，且包括用于支撑所述内石英管的底托部，和设置在所述底托部上方，且套设在所述内石英管外侧的侧向支撑部；所述侧向支撑部的外侧面与所述环形安装件贴合，所述侧向支撑部的顶面与所述第一凸台的底面贴合；

第二密封组件，设置在所述底托部上，位于所述侧向支撑部与所述内石英管之间，用于密封所述环形支撑件的内周壁与所述内石英管的外周壁之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的用于密封内石英管的密封结构，其特征在于，所述侧向支撑部与所述环形安装件的贴合面具有预设稍度。

3.根据权利要求1所述的用于密封内石英管的密封结构，其特征在于，在所述侧向支撑部的内周壁上设置有第二凸台，所述第二密封组件设置在所述第二凸台上。

4.根据权利要求3所述的用于密封内石英管的密封结构，其特征在于，还包括内石英管垫圈，所述内石英管垫圈位于所述内石英管与所述第二凸台之间。

5.根据权利要求1所述的用于密封内石英管的密封结构，其特征在于，所述第一密封组件包括由下往上依次设置的内石英管衬套、第一密封圈及第一密封垫圈。

6.根据权利要求5所述的用于密封内石英管的密封结构，其特征在于，所述第一密封组件还包括内石英管挡环，所述内石英管挡环设于所述环形安装件与所述内石英管衬套之间。

7.根据权利要求1所述的用于密封内石英管的密封结构，其特征在于，所述第二密封组件包括由下往上依次设置的第二密封垫圈、第二密封圈、密封挡圈、第三密封圈及第三密封垫圈。

8.一种工艺设备，包括内石英管、外石英管以及密封结构，其特征在于，所述密封结构包括权利要求1-7任一项所述的用于密封内石英管的密封结构。

9.一种工艺设备的装配方法，其特征在于，应用于权利要求8所述的工艺设备，所述方法包括：

将环形安装件安装在所述工艺设备中部的支撑梁上，并将环形支撑件放置于所述环形安装件下方的指定位置；

将套设有第二密封组件的内石英管放置在所述环形支撑件上，从下往上依次压装所述第二密封组件，并从所述内石英管的上端依次安装所述第一密封组件；

依次安装外石英管安装件和外石英管，所述外石英管安装件可拆卸安装在所述环形安装件上，所述外石英管安装在所述外石英管安装件上；

将所述环形支撑件及所述内石英管向上移动至所述环形支撑件的安装位置，并将所述环形支撑件与所述环形安装件可拆卸连接。

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