CN201241193Y - 硅晶体生长设备的尾气导走装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种硅晶体生长设备的尾气导走装置,包括入口端并联接入硅晶体生长炉的尾气出口的真空管路***和尾气处理管路***,真空管路***的出口端和尾气处理管路***的出口端均接入喷淋***;所述的真空管路***从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘筒、真空泵和油烟净化器;所述的尾气处理管路***从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘器和风机。本实用新型装置主要用于硅拉晶炉的改造。尾气导走装置可有效地解决P、Sb、As污染物在生产过程中和停炉开炉后的排放问题,保证设备和人员的安全,并且结构简单,能够减少拉晶炉的冷却工序时间和停炉时间,适合当前常用的硅拉晶炉的改造。

Description

硅晶体生长设备的尾气导走装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于硅晶体生长设备的尾气导走装置,尤其涉及一种丘克劳斯基法制备硅晶体的设备的改进。
背景技术
硅晶体是半导体行业和太阳能行业最常使用的材料。生产这种材料最常用的方法是丘克劳斯基法(Czochralski法,简称C Z法)。行业内又称为拉晶法或提拉法。丘克劳斯基法制备硅晶体的设备称为拉晶炉。该设备由副室14、隔离阀15、炉体6和籽晶提拉机构16等组成。其中副室14、隔离阀15和炉体6依次从上到下安装在一起,隔离阀15可以通过开关内部的隔离阀门将副室14和炉体6导通或隔离。晶体生长在炉体6内低压下进行,通过籽晶部分浸入熔化后的硅熔液诱导后生成。晶体生长完成后,由籽晶提拉机构16将晶体提升到副室14中。关闭隔离阀15后,副室14内气压可以通过充入氩气恢复到大气压,然后打开副室14将晶体取出。
在单晶硅的生长过程中,N型硅依据其用途不同可能掺入含磷(P)、锑(Sb)和/或砷(As)元素的掺杂剂。长期接触以上元素(P、Sb、As)及其化合物对人类是有毒害作用的。在C Z法晶体生产过程中,接触的过程主要在开炉和清炉的时候。在生产完成后,需要将炉体6打开冷却并进行清理。由于炉子内部热场暴露在车间的空气中冷却,强烈的热对流会将含有少量有毒掺杂元素的粉尘带入空气并扩散到整个车间,造成污染。针对这种情况,以住常用的做法有两种:一、增加开炉之前的冷却时间,但这种方法会加长生产周期。二、炉体打开之后,在炉体上方加装吸尘罩,将上升的热气流通过吸尘罩,用吸尘罩内的风机作为动力排出车间。这种方法需要机构将吸尘罩放在炉体上方,对操作和设备的布置带来困难。同时在效果上也未能完全防止有毒粉尘的扩散。
发明内容
本实用新型提供一种使用方便、结构简单用于硅晶体生长炉的的尾气导走装置。
一种硅晶体生长设备的尾气导走装置,包括入口端并联接入硅晶体生长炉的尾气出口的真空管路***和尾气处理管路***,真空管路***的出口端和尾气处理管路***的出口端均接入喷淋***;
所述的真空管路***从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘筒、真空泵和油烟净化器;真空管路***的入口端与硅晶体生长炉的尾气出口之间设有管路阀门用于隔离炉体和真空管路***。
所述的尾气处理管路***从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘器和风机。尾气处理管路***的入口端与硅晶体生长炉的尾气出口之间设有管路阀门用于隔离炉体和尾气处理管路***;该管路阀门和吸尘器之间的管路上设有吸尘管,吸尘管入口处设有管路阀门。
如果需要的话,可配备若干个吸尘管及吸尘管上的阀门。
所述的管路阀门可以采用常用的真空球阀或其他形式的有真空密封性能的阀门。
所述的除尘筒为晶体炉常用的钢制容器,一般内部放置金属过滤网来除尘,容器可以承受内部真空产生的压力。
所述的油烟净化器为通过高压静电原理除油烟的净化器。
在真空管路***中,除尘筒、真空泵和油烟净化器通过连接管依次连接。在真空泵的带动下,当真空管路阀门打开并且尾气管路阀门关闭时,尾气即可依次通过除尘筒、真空泵和油烟净化器,最后排到油烟净化器出口处。
所述的尾气处理管路***当风机开启时,如果尾气处理管路阀门打开并且真空管路阀门关闭时,从炉体排气口出来的尾气在风机的带动下通过除尘器时,粉尘就会被除尘器内部的过滤装置挡住。通常采用布袋式粉尘过滤装置要优于其他过滤装置。当粉尘量到一定程度时,可以通过振动布袋的方式落灰除尘。
所述的喷淋***由一个或多个串/并联的喷淋塔组成。喷淋***对真空管路***出来的尾气(处于油烟净化器出口)和尾气处理管路***出来的尾气(处于风机出口)进行收集后喷淋。喷淋液可针对掺杂剂(N、P、As)专门设计,常用的方法有氧化法(例如采用KMnO4溶液)和碱液吸附法(例如采用NaOH和/或Ca(OH)2溶液),最后将通过喷淋处理的无害尾气向大气排放。
本实用新型尾气导走装置的各个组成部分,可以根据需要在管路的各个位置,以及每个装置的入、出口设置管路阀门。
本实用新型用于硅晶体生长炉的尾气导走装置能有效地解决掺杂元素的粉尘在开炉时随热对流扩散带来的问题,同时这套装置提供了真空***抽气时产生的尾气处理方案,并将这两套***有机地整合在一起。使用本实用新型所提供的尾气导走装置可以缩短生产周期,在保证人员健康的前提下简化操作工艺,而且不需要改变原有的拉晶炉的结构
附图说明
图1是本实用新型尾气导走装置结构示意图。
图中标号为:
1.尾气处理管路阀门    2.真空管路阀门     3.真空管路***
4.尾气处理管路***    5.喷淋***         6.炉体
7.除尘筒              8.真空泵           9.油烟净化器
10.除尘器             11.吸尘管          12.风机
13.三通接管           14.副室            15.隔离阀
16.籽晶提拉机构
具体实施方式
参见图1,本实用新型尾气导走装置包括入口端并联的尾气处理管路***4和真空管路***3。
尾气处理管路***4和真空管路***3的入口通过三通接管13接入硅晶体生长炉的炉体6的尾气出口,尾气处理管路***4和真空管路***3的出口均接入喷淋***5。
为了便于尾气处理管路***4和真空管路***3分别控制,在真空管路***3的入口端与硅晶体生长炉的尾气出口之间设有管路阀门2,尾气处理管路***4的入口端与硅晶体生长炉的尾气出口之间设有管路阀门1。
真空管路***3从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘筒7、真空泵8和油烟净化器9;
尾气处理管路***4从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘器10和风机12。
在真空管路***3中,除尘筒(7)为内置不锈钢过滤网的钢制容器。除尘筒7放置在真空泵8之前,油烟净化器9放置在真空泵8之后。真空泵通常为滑阀式真空泵,也可以采用其他方式的真空泵。油烟净化器9优先采用通过静电吸附原理除油烟的净化器,但也可以采用其他方式除油烟的净化器。
在尾气处理管路***4中,除尘器10放置在吸尘管11的后面,风机12放置在除尘器10的后面。其中除尘器优先选用布袋式除尘器,也可以采用其他方式的除尘器。
喷淋***5由一个或多个串/并联的喷淋塔组成。喷淋塔采用水泵将喷淋液提升到喷淋塔的顶部并喷淋。在塔内中间填料的作用下,从下部通入塔内的含尘气体以尽可能大面积地与喷淋液接触,使有毒粉尘被吸收到喷淋液中。喷淋液对有毒粉尘有吸收作用,可针对掺杂剂(N、P、As)专门设计,常用的方法有氧化法(例如采用KMnO4溶液)和碱液吸收法(例如采用NaOH和/或Ca(OH)2溶液),最后将通过喷淋处理的无害尾气向大气排放。
本实用新型尾气导走装置工作过程如下:
当单晶炉处于工作状态时,炉体6应处于低压状态,通常真空度在200~2000Pa之间。该真空度由两个参数决定。一是从籽晶提拉机构16处导入的氩气流量。二是真空泵8的抽真空速率。通过平衡以上两个因素即可实现一定压力的真空度。例如当真空泵8的抽气速率保持不变时,提高氩气流量即可改变炉体6内的真空度。这时,真空管路阀门2应处于打开的状态,尾气处理管路阀门1应处于关闭的状态。当氩气通过炉体6内高温的晶体生长区时,有毒粉尘会挥发出来并被携带到氩气中,形成有毒尾气进入真空管路***3。当尾气经过除尘筒7时,因为速度突然下降,并在除尘筒7内的金属过滤网的作用下,大部分粉尘被层积下来。将除尘筒7置于真空泵8的前面大大改善了真空泵的工作环境。将尾气从真空泵8导出时,尾气中还夹带有少量的真空泵油烟和少量的有毒粉尘。这些尾气在油烟净化器9中通过过滤和静电吸附得到进一步去除。
单晶炉停炉后,当炉内温度下降到500℃以下时,为了加快冷却过程同时保证炉内的尾气不扩散到车间,需要进行以下操作(而不是按以前的做法将炉体直接打开)。
一、将真空管路阀门2关闭。
二、用充入氩气或氮气的方法将炉内压力与大气压力相平衡。
三、打开尾气处理管路阀门1和风机12,将炉内气体导走,并冷却炉体。在换气时,可以从隔离阀15处导入氩气、氮气或空气,通过炉体6后,尾气流过尾气处理阀门1,在除尘器10内完成除尘,最后在风机12的带动下排入喷淋塔。注意此时吸尘管11上的阀门应处于关闭状态。
四、炉体6在气体强制对流的情况下可以很快完全冷却,冷却后打开炉体。这时不会因为炉体内外的温差导致热对流引起的有毒粉尘的扩散。
五、关闭尾气处理管路阀门1和真空管路阀门2。打开吸尘管11上的阀门。同时风机12保持运行状态。此时吸尘管可以用来清理吸附在炉体内的有毒粉尘。在没有安装吸尘管的情况下,吸附在炉体内的粉尘清理也可用专用的独立吸尘器或其他方式代替。
六、清理完成后,停用风机12并关闭尾气处理管路阀门1。以上操作即可将尾气处理管路***与单晶炉运作的真空***隔离,为下一次单晶炉运作做准备。

Claims (9)

1、一种硅晶体生长设备的尾气导走装置,包括入口端并联接入硅晶体生长炉的尾气出口的真空管路***(3)和尾气处理管路***(4),真空管路***(3)的出口端和尾气处理管路***(4)的出口端均接入喷淋***(5);
所述的真空管路***(3)从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘筒(7)、真空泵(8)和油烟净化器(9);
所述的尾气处理管路***(4)从入口端至出口端依次包括通过管路连接的除尘器(10)和风机(12)。
2、如权利要求1所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的真空管路***(3)的入口端与硅晶体生长炉的尾气出口之间设有管路阀门(2)。
3、如权利要求1所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的尾气处理管路***(4)的入口端与硅晶体生长炉的尾气出口之间设有管路阀门(1)。
4、如权利要求3所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的管路阀门(1)和吸尘器(10)之间的管路上设有若干个吸尘管(11)。
5、如权利要求4所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的吸尘管(11)的入口处设有管路阀门。
6、如权利要求1所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的喷淋***由一个或多个通过串/并联的喷淋塔组成。
7、如权利要求1所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的除尘筒(7)为内部放置金属过滤网的金属容器。
8、如权利要求1所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的油烟净化器(9)为静电吸附净化器。
9、如权利要求1所述的尾气导走装置,其特征在于:所述的除尘器(10)为布袋除尘器。
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