尾排结构和具有其的LPCVD设备的制作方法

尾排结构和具有其的lpcvd设备
技术领域
1.本实用新型涉及lpcvd(low pressure chemical vapor deposition，低压化学气相沉积)系统领域，特别涉及尾排结构和具有其的lpcvd设备。


背景技术：

2.lpcvd是指通过气体化学反应，在衬底(硅片、晶圆等)表面沉积一层薄膜。广泛用于沉积多晶硅、氧化硅、掺杂多晶硅、氮化物及氧化锌等，同时lpcvd 设备也可以制备遂穿氧化层(以下简称氧化层)，该氧化层对光伏电池的光电转换效率影响非常大，是高效光伏电池的最关键结构之一。
3.上述沉积反应是在反应室中进行的，尾排结构的作用是将反应室的废气等气体有效输送到尾气处理厂务系统中，并使反应室内形成合适的工艺压力，确保沉积品质及效率，属于设备较为关键的结构单元。炉管内的工艺气体大都对人体有害，且易燃易爆，其中磷烷、硼烷等气体有剧毒性。目前尾排结构，当真空泵组件卡死、设备断电等异常情况时，气体会被封死在炉管及尾排管路内，或者当炉管内气压大等异常情况，也有通过厂务排风管道排出废气的方式，这些情况还是存在安全风险的，因此，异常处理较繁琐，耗时较久。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本实用新型提出一种尾排结构，可以作为一条备用管路，还可以提高控制调节阀使用寿命，安全、有效地处理设备异常时的气体排放问题，提高产品品质和产能。
6.本实用新型还提出一种具有上述尾排结构的lpcvd设备。
7.根据本实用新型的第一方面实施例的尾排结构，包括：
8.第一管路组件，所述第一管路组件的进气端用于与炉管的出气端连通，所述第一管路组件包括顺气流方向依次设置的第一阀门和控制调节阀；
9.第二管路，所述第二管路的进气端用于与炉管的出气端连通，所述第二管路上设置有第二阀门，所述第二阀门的出气端与所述控制调节阀的出气端连通；
10.真空泵组件，所述真空泵组件的进气端与所述控制调节阀的出气端连通；
11.第三管路，所述第三管路与所述第一管路组件和/或所述真空泵组件并联，所述第三管路上设置有第三阀门。
12.根据本实用新型实施例的尾排结构，至少具有如下有益效果：通过在尾排结构中增加第三管路，可以作为其他管路损坏后的备选通路；可以在不需要精准控制气压时使用，以减少控制调节阀的使用，增加控制调节阀的使用寿命；可以更加安全、有效地处理设备异常时的气体排放问题，将炉管中的废气等气体输送到尾气处理装置中。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述第三管路与所述第一管路组件和所述真空泵组件并联，所述第三阀门的进气端用于与所述炉管的出气端连通，所述第三阀门的出气端与所述真空泵组件的出气端连通。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述第三管路与所述第一管路组件并联，所述第三阀门的进气端用于与所述炉管的出气端连通，所述第三阀门的出气端与所述控制调节阀的出气端连通。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述第三管路与所述真空泵组件并联，所述第三阀门进气端与所述控制调节阀的出气端连通，所述第三阀门的出气端与所述真空泵组件的出气端连通。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述尾排结构包括第四管路，所述第四管路上设置有第四阀门，所述第四阀门的进气端与所述控制调节阀的出气端连通，所述第四阀门的出气端与所述真空泵组件的出气端连通。
17.在本实用新型的一些实施例中，所述真空泵组件的进气端连通有泵前过滤器。
18.在本实用新型的一些实施例中，所述第三管路上设置有单向阀，第一单向阀的气流方向为炉管向尾气处理装置。
19.根据本实用新型的第二方面实施例的lpcvd设备，包括顺次连通的炉管、根据本实用新型上述第一方面实施例的尾排结构、尾气处理装置。
20.根据本实用新型实施例的lpcvd设备，至少具有如下有益效果：通过采用上述尾排结构，减少了控制调节阀的使用，有效提高了产品品质，大大缩短了停机维护时间，大大缩短了制备产品工艺的时长，大大提高了整体产能，还有利于安全、有效地处理设备异常时的气体排放问题，将炉管中的废气等气体输送到尾气处理装置中。
21.在本实用新型的一些实施例中，所述炉管和所述尾排结构之间通过可拆卸的工艺管道连通。
22.在本实用新型的一些实施例中，所述工艺管道与所述炉管之间通过法兰装置连接。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1为本实用新型实施例的第一种尾排结构的示意图；
26.图2为本实用新型实施例的第二种尾排结构的示意图；
27.图3为本实用新型实施例的第三种尾排结构的示意图；
28.图4为本实用新型实施例的尾排结构与炉管尾部连接示意图。
29.附图标记：
30.压力开关110；
31.第一管路组件121、第一阀门122、控制调节阀123；
32.第二管路131、第二阀门132、第一流量调节阀133、第二单向阀134；
33.真空泵组件140、泵前过滤器141；
34.第三管路151、第三阀门152、第二流量调节阀153、第一单向阀154；
35.第四管路161、第四阀门162；
36.炉管201、工艺管道301、法兰装置302、波纹管303、尾气处理装置401。
具体实施方式
37.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，多个的含义是两个以上，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
39.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
40.参照图1-图3，根据本实用新型实施例的尾排结构，包括第一管路组件121、第二管路131、真空泵组件140和第三管路151。
41.第一管路组件121的进气端用于与炉管201的出气端连通，第一管路组件 121包括顺气流方向依次设置的第一阀门122和控制调节阀123，其中，第一阀门122用于控制流经第一管路组件121的气体的通止，控制调节阀123用于高精度控制气压；第二管路131的进气端用于与炉管201的出气端连通，第二管路 131上设置有第二阀门132，第二阀门132的出气端与控制调节阀123的出气端连通，其中，第二阀门132用于控制流经第二管路131的气体的通止；真空泵组件140的进气端与控制调节阀123的出气端连通，其中，真空泵组件140用于抽出炉管201内气体；第三管路151，第三管路151与第一管路组件121和/或真空泵组件140并联，第三管路151上设置有第三阀门152。
42.需要说明的是，如图1-图3所示，真空泵组件140的出气端与尾气处理装置 401的进气端连通。
43.具体地，如图1所示，第三管路151与第一管路组件121和真空泵组件140 并联，第三阀门152的进气端用于与炉管201的出气端连通，第三阀门152的出气端与真空泵组件140的出气端连通。
44.具体地，如图2所示，第三管路151与第一管路组件121并联，第三阀门 152的进气端用于与炉管201的出气端连通，第三阀门152的出气端与控制调节阀123的出气端连通。
45.具体地，如图3所示，第三管路151与真空泵组件140并联，第三阀门152 的进气端与控制调节阀123的出气端连通，第三阀门152的出气端与真空泵组件 140的出气端连通。
46.可以理解的是，如图1和图3所示，第三阀门152的出气端可以与真空泵组件140的出气端连通，气体汇集后流往尾气处理装置401；第三阀门152的出气端还可以与尾气处理装置401的进气端直接连通。
47.需要说明的是，控制调节阀123优选为蝶阀，蝶阀结构简单，能够高精密控制气压。
48.具体地，当图1所示的尾排结构用于排出废气时，打开第三阀门152，氮气从炉管201的进气端进入炉管201，与炉管201中的废气一同从炉管201的出气端进入尾排结构，氮
气和废气在尾排结构中流经第三管路151，由尾气处理装置 401的进气端进入尾气处理装置401；当炉管201内气体压力过大时，在打开第三阀门152的同时，还可以打开第一阀门122和第二阀门132辅助泄压，以避免炉管201破损，氮气从炉管201的进气端进入炉管201，与炉管201中的废气一同从炉管201的出气端进入尾排结构，经尾排结构的进气端分别进入第一管路组件121、第二管路131和第三管路151，进入第一管路组件121和第二管路131 的气体流经真空泵组件140后，在真空泵组件140的出气端与流出第三管路151 的气体汇集，由尾气处理装置401的进气端进入尾气处理装置401。
49.具体地，当图2所示的尾排结构用于排出废气时，打开第三阀门152，氮气从炉管201的进气端进入炉管201，与炉管201中的废气一同从炉管201的出气端进入尾排结构，氮气和废气在尾排结构中流经第三管路151、真空泵组件140，由尾气处理装置401的进气端进入尾气处理装置401；当炉管201内气体压力过大时，在打开第三阀门152的同时，还可以打开第一阀门122和第二阀门132 辅助泄压，以避免炉管201破损，氮气从炉管201进气端进入炉管201，与炉管 201中的废气一同从炉管201出气端进入尾排结构，经尾排结构进气端后分别进入第一管路组件121、第二管路131和第三管路151，而后汇集到真空泵组件140 的进气端，流经真空泵组件140后，由尾气处理装置401进气端进入尾气处理装置401。
50.具体地，当图3所示的尾排结构用于排出废气时，打开第一阀门122、第二阀门132和第三阀门152，氮气从炉管201进气端进入炉管201，与炉管201中的废气一同从炉管201出气端进入尾排结构，经尾排结构进气端后分别进入第一管路组件121和第二管路131，在第三管路151的进气端汇集后流经第三管路 151，由尾气处理装置401的进气端进入尾气处理装置401。
51.可以理解的是，当出现真空泵组件140发生异常时，如图2所示的尾排结构不适于排出废气。
52.具体地，当图1所示的尾排结构用于氧化层制备工艺时，包括以下步骤：s1：待处理材料置于炉管201内的石英舟上，此时为常压状态；s2：仅打开第一阀门 122和真空泵组件140，抽真空至第一预设气压范围(例如，第一预设气压范围 10-50mbar)，其中，炉管201内气体由炉管201出气端进入尾排结构，流经第一管路组件121、真空泵组件140，最后经尾气处理装置401的进气端进入尾气处理装置401；s3：对管路进行检漏；s4：若步骤s3的检漏结果显示气体未泄漏，则升温至制备氧化层的工艺温度，并保温1min，以确保炉管201中的温度精度，否则暂停制备氧化层；s5：关闭第一阀门122和真空泵组件140，打开第三阀门152，快速向炉管201内通入氧气，使炉管201压力升至第二预设气压范围(例如：第二预设气压范围为800-1000mbar)，其中，氧气从炉管201进气端进入炉管201，由炉管201出气端进入尾排结构，流经第三管路151，最后经尾气处理装置401进气端进入尾气处理装置401；s6：关闭第三阀门152，以制备氧化层。
53.具体地，图2所示的尾排结构用于氧化层制备工艺时，包括以下步骤：s1：待处理材料置于炉管201内的石英舟上，此时为常压状态；s2：仅打开第一阀门 122和真空泵组件140，抽真空至第一预设气压范围(例如，第一预设气压范围 10-50mbar)，其中，炉管201内气体由炉管201出气端进入尾排结构，流经第一管路组件121、真空泵组件140，最后经尾气处理装置401进气端进入尾气处理装置401；s3：对管路进行检漏；s4：若步骤s3的检漏结果显示气体未泄漏，则升温至制备氧化层的工艺温度，并保温1min，以确保炉管201中的温度
精度，否则暂停制备氧化层；s5：关闭第一阀门122和真空泵组件140，打开第三阀门 152，快速向炉管201内通入氧气，使炉管201压力升至第二预设气压范围(例如：第二预设气压范围为800-1000mbar)，其中，氧气从炉管201进气端进入炉管201，由炉管201出气端进入尾排结构，流经第三管路151、真空泵组件140，最后经尾气处理装置401进气端进入尾气处理装置401；s6：关闭第三阀门152，以制备氧化层。
54.具体地，图3所示的尾排结构用于氧化层制备工艺时，包括以下步骤：s1：待处理材料置于炉管201内的石英舟上，此时为常压状态；s2：仅打开第一阀门 122和真空泵组件140，抽真空至第一预设气压范围(例如，第一预设气压范围 10-50mbar)，其中，炉管201内气体由炉管201出气端进入尾排结构，流经第一管路组件121、真空泵组件140，最后经尾气处理装置401进气端进入尾气处理装置401；s3：对管路进行检漏；s4：若步骤s3的检漏结果显示气体未泄漏，则升温至制备氧化层的工艺温度，并保温1min，以确保炉管201中的温度精度，否则暂停制备氧化层；s5：关闭真空泵组件140，打开第三阀门152，快速向炉管201内通入氧气，使炉管201压力升至第二预设气压范围(例如：第二预设气压范围为800-1000mbar)，其中，氧气从炉管201进气端进入炉管201，由炉管 201出气端进入尾排结构，流经第一管路组件121、第三管路151，最后经尾气处理装置401进气端进入尾气处理装置401；s6：关闭第三阀门152，以制备氧化层。
55.需要说明的是，图3所示的尾排结构用于氧化层制备工艺时，控制调节阀 123损耗较大，会增加设备维护成本和工时。
56.需要说明的是，图1-图3所示的任一尾排结构用于氧化层制备工艺时，实施步骤s2时，可以先打开第二阀门132和真空泵组件140，当炉管201内气压降至接近第一预设气压范围时，关闭第二阀门132，打开第一阀门122，以进一步精准调控炉管201内气压。这可以减少控制调节阀123的使用时间，提高控制调节阀123的使用寿命及精度，减少设备维护成本和工时。
57.如图1-图3所示，尾排装置包括压力开关110，压力开关110的出气端与第一管路组件121的进气端连通，压力开关110的进气端用于与炉管201的出气端连通。压力开关110可用于检测炉管201内气体的压力信号，实现压力监测和控制。需要说明的是，压力开关的连接方式包括但不限于上述方式，可以按需进行调整。
58.在本实用新型的一些具体实施例中，第二管路131上还设置有第一流量调节阀133，第一流量调节阀133的进气端与第二阀门132的出气端连通，第一流量调节阀133的出气端与控制调节阀123的出气端连通，用于调节流经第二管路 131的气体流量。例如，当炉管201内气体压力过大时，使用如图3所示的尾排结构排出炉管201内的气体，通过调节第一流量调节阀133来调节流经第二管路 131的气体流量，可以避免因炉管201内气体泄出过快而导致的炉管201内气压变低，减少异常情况导致的时间损耗，提高产能。
59.在本实用新型的一些具体实施例中，如图1-图2所示，第三管路151上还设置有第二流量调节阀153，用于调节流经第三管路151的气体流量。如图1所示，第二流量调节阀153的进气端与第三阀门152的出气端连通，第二流量调节阀 153的出气端与真空泵组件140的出气端连通；如图2所示，第二流量调节阀153 的进气端与第三阀门152的出气端连通，第二流量调节阀153的出气端与控制调节阀123的出气端连通。例如，当炉管201内气体压力过大时，使用图1所示的尾排结构用于排出炉管201内的废气时，调节第二流量调节阀153来调节
流经第三管路151的气体流量，可以避免因炉管201内气体泄出过快而导致的炉管201 内气压变低，减少异常情况导致的时间损耗，提高产能。
60.需要说明的是，第三阀门152为电动阀门，以避免排出废气时，管路废气泄漏对人体健康造成的威胁。
61.在本实用新型的一些具体实施例中，如图2所示，尾排结构还包括第四管路 161，第四管路161上设置有第四阀门162，第四阀门162的进气端与控制调节阀123的出气端连通，第四阀门162的出气端与真空泵组件140的出气端连通。其中，第四管路161可用于排气，也可以作为一条备用管路，第四阀门162用于控制流经第四管路161的气体的通止。例如，当如图2所示的尾排结构用于排出废气时，打开第三阀门152和第四阀门162，氮气从炉管201进气端进入炉管201，与炉管201中的废气一同从炉管201出气端进入尾排结构，氮气和废气在尾排结构中流经第三管路151、第四管路161，由尾气处理装置401进气端进入尾气处理装置401，可以避免因真空泵组件140卡死无法运作导致废气无法排出的情况，也可以减少真空泵组件140的损耗，延长真空泵组件140的使用寿命。
62.需要说明的是，第四阀门162为电动阀门，以避免排出废气时，管路废气泄漏对人体健康造成的威胁。
63.在本实用新型的一些具体实施例中，如图1-图3所示，真空泵组件140的进气端还连通有泵前过滤器141，其中，泵前过滤器141用于过滤气体粉尘杂质，减轻粉尘杂质对真空泵组件140的损害，降低真空泵组件140的维护难度和维护成本，同时减少气体粉尘杂质对产品品质的影响。
64.在本实用新型的一些具体实施例中，第三管路151上设置有第一单向阀154，第一单向阀154的气流方向为炉管201向尾气处理装置401。第一单向阀154可用于防止尾气倒灌，避免影响产品的制备和品质。第一单向阀154在第三管路 151上设置的具体位置可按需进行调整。
65.需要说明的是，第二管路131上可设置有第二单向阀134，第二单向阀134 的气流方向为炉管201向尾气处理装置401。第二单向阀134可用于防止尾气倒灌，避免影响产品的制备和品质。第二单向阀134在第二管路131上设置的具体位置可按需进行调整。
66.需要说明的是，本实用新型提供的尾排结构不仅适用于lpcvd设备，也适用于等离子体增强化学汽相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition, pecvd)、原子层沉积(atomic layer deposition,ald)等设备。
67.根据本实用新型第二方面实施例的lpcvd设备，包括炉管201、上述的尾排结构、尾气处理装置401。
68.根据本实用新型实施例的lpcvd设备，通过采用上述的尾排结构，可以减少控制调节阀123的使用，有效提高了产品品质，大大缩短了停机维护时间，大大缩短了制备产品工艺的时长，大大提高了整体产能，还有利于安全、有效地处理设备异常时的气体排放问题，将炉管201中的废气等气体输送到尾气处理装置 401中。
69.参照图4，炉管201和尾排结构之间通过可拆卸的工艺管道301连通。以便于拆装炉管，有利于操作，也可以降低拆装炉管对生产的影响。
70.可以理解的是，工艺管道301的数量可以为多个，多根工艺管道301顺次连接，工艺管道301间的连接方式为可拆卸地连接或一体成型，可拆卸地连接方便对管道进行维护，一
体成型拥有良好的气密性。其中，可拆卸地连接可以为法兰连接或螺纹连接等。
71.在本实用新型的一些具体实施例中，工艺管道301与炉管201出气端通过法兰装置302连接，以便于炉管201的拆装。
72.可以理解的是，工艺管道301与炉管201出气端的连接方式包括但不限于法兰连接。
73.可以理解的是，如图4所示，lpcvd设备还包括波纹管303，波纹管303 的进气端与炉管201出气端连通，波纹管303的出气端与工艺管道301的进气端连通，以便于安装，同时还可以适应炉管201与尾排结构的位置偏差。
74.可以理解的是，真空泵组件140等其他装置的设置需要避开拆装炉管201 的位置，以便于拆装炉管201。
75.以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。