一种用于低压扩散炉的炉门装置及低压扩散炉制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术具有结构可靠、密封性能好、使用寿命长等优点。

A Door Device and Low Pressure Diffusion Furnace for Low Pressure Diffusion Furnace

The invention discloses a furnace door device for low-pressure diffusion furnace, which comprises a sealed extension tube, an outer sealing furnace door and an inner sealing furnace door used to insulate the heat in the reaction tube of the low-pressure diffusion furnace. The sealed extension tube is sleeved around the reaction tube, the end of the sealed extension tube is sealed with the reaction tube, and a sealing element is arranged between the outer end and the outer sealing furnace door. The outer sealed furnace door is provided with a switch door driving mechanism, and an elastic connection mechanism is arranged between the inner sealed furnace door and the outer sealed furnace door. The invention further discloses a low-pressure diffuser, including a reaction tube, and also includes the furnace door device for the low-pressure diffuser. The invention has the advantages of reliable structure, good sealing performance and long service life.

【技术实现步骤摘要】
一种用于低压扩散炉的炉门装置及低压扩散炉
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术采用以下技术方案：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。作为上述技术方案的进一步改进：所述开关门驱动机构包括驱动臂、炉门支座、球面轴承、连接轴、第二弹性件及轴承座，所述轴承座设于所述外密封炉门上，所述球面轴承安装于所述轴承座内，所述连接轴一端设于所述球面轴承内，另一端与所述炉门支座相连，所述第二弹性件套设于所述连接轴上，第二弹性件两端分别与所述轴承座和炉门支座相抵，所述驱动臂与所述炉门支座相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述密封延长管、外密封炉门和所述内密封炉门之间形成压力补偿腔，所述压力补偿腔配置有补气组件。作为上述技术方案的进一步改进：所述补气组件包括进气管、排气管、压力控制仪、以及用于检测所述反应管和所述压力补偿腔之间压差的压差传感器，所述进气管上设有流量计，所述压力控制仪的输入端与所述压差传感器相连，压力控制仪的输出端与所述流量计相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述补气组件包括进气管、排气管、以及用于检测所述反应管和所述压力补偿腔之间压差的压差传感器，所述进气管上设有用于调节进气量的手动调节阀。作为上述技术方案的进一步改进：所述外密封炉门内侧设有密封槽，所述密封件设于所述密封槽内，所述外密封炉门配置有主动散热结构，所述主动散热结构包括冷却风机和/或设于外密封炉门外侧并与所述密封槽对应的冷却液槽，所述冷却液槽中通冷却液。作为上述技术方案的进一步改进：所述密封延长管为石英管，所述外密封炉门为金属炉门，所述内密封炉门为石英炉门。作为上述技术方案的进一步改进：所述内密封炉门包括筒体，所述筒体靠近所述反应管的一端设有端板并于筒体内设有隔板，所述端板与所述隔板之间形成隔热腔。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。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术公开的用于低压扩散炉的炉门装置，设置有外密封炉门和导热性能差的内密封炉门，反应管外周套设密封延长管，密封延长管内端与反应管密封连接，外端与外密封炉门之间设置密封件，从而形成内外两级密封结构，内密封炉门与外密封炉门之间通过弹性连接机构实现柔性连接，可保证内密封炉门与反应管、外密封炉门与密封延长管均紧密贴合，结构可靠，保证密封效果；内密封炉门实现对低压扩散炉的反应管密封的同时减少反应管中的热量辐射至反应管外，使得密封件的温度得到有效降低，避免因高温而导致密封失效，延长了其使用寿命。本专利技术公开的低压扩散炉因含有上述的炉门装置，因而同样具有上述优点。附图说明图1是本专利技术用于低压扩散炉的炉门装置的结构示意图。图2是本专利技术中的弹性连接组件的放大结构示意图。图3是本专利技术中的开关门组件的放大结构示意图。图4是本专利技术中的补气组件第一种实施例的结构示意图。图5是本专利技术中的补气组件第二种实施例的结构示意图。图6是本专利技术低压扩散炉的结构示意图。图中各标号表示：1、密封延长管；2、外密封炉门；21、密封槽；22、冷却液槽；3、反应管；31、保温棉；4、内密封炉门；41、筒体；42、端板；43、隔板；44、隔热腔；5、密封件；6、开关门驱动机构；61、驱动臂；62、炉门支座；63、球面轴承；64、连接轴；65、第二弹性件；66、轴承座；7、弹性连接机构；71、导向柱；72、滑套；73、第一弹性件；74、限位件；8、压力补偿腔；81、进气管；82、排气管；83、压力控制仪；84、压差传感器；85、流量计；86、压力表；87、手动调节阀。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例一图1至图5示出了本专利技术用于低压扩散炉的炉门装置的一种实施例，本实施例的用于低压扩散炉的炉门装置，包括密封延长管1、外密封炉门2，以及用于隔绝低压扩散炉的反应管3内热量的内密封炉门4，密封延长管1套设于反应管3外周，密封延长管1内端（附图中为左端）与反应管3密封连接，具体是通过密封延长管1内端与反应管3外周的保温棉31抵紧实现，密封延长管1外端（附图中为右端）与外密封炉门2之间设有密封件5，密封件5可通过O型密封圈、密封胶或密封条等实现功能，本实施例中密封件5为O型密封圈，外密封炉门2配置有开关门驱动机构6，开关门驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低压扩散炉的炉门装置，其特征在于：包括密封延长管（1）、外密封炉门（2），以及用于隔绝低压扩散炉的反应管（3）内热量的内密封炉门（4），所述密封延长管（1）套设于所述反应管（3）外周，密封延长管（1）内端与所述反应管（3）密封连接，外端与所述外密封炉门（2）之间设有密封件（5），所述外密封炉门（2）配置有开关门驱动机构（6），所述内密封炉门（4）与所述外密封炉门（2）之间设有弹性连接机构（7）。

【技术特征摘要】
1.一种用于低压扩散炉的炉门装置，其特征在于：包括密封延长管（1）、外密封炉门（2），以及用于隔绝低压扩散炉的反应管（3）内热量的内密封炉门（4），所述密封延长管（1）套设于所述反应管（3）外周，密封延长管（1）内端与所述反应管（3）密封连接，外端与所述外密封炉门（2）之间设有密封件（5），所述外密封炉门（2）配置有开关门驱动机构（6），所述内密封炉门（4）与所述外密封炉门（2）之间设有弹性连接机构（7）。2.根据权利要求1所述的用于低压扩散炉的炉门装置，其特征在于：所述弹性连接机构（7）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（71）、滑套（72）、第一弹性件（73）及限位件（74），所述导向柱（71）沿反应管（3）轴向布置，导向柱（71）一端与所述内密封炉门（4）固定连接，另一端与所述限位件（74）固定连接，所述滑套（72）和所述第一弹性件（73）套设于所述导向柱（71）上，所述外密封炉门（2）与所述滑套（72）固定连接。3.根据权利要求2所述的用于低压扩散炉的炉门装置，其特征在于：所述开关门驱动机构（6）包括驱动臂（61）、炉门支座（62）、球面轴承（63）、连接轴（64）、第二弹性件（65）及轴承座（66），所述轴承座（66）设于所述外密封炉门（2）上，所述球面轴承（63）安装于所述轴承座（66）内，所述连接轴（64）一端设于所述球面轴承（63）内，另一端与所述炉门支座（62）相连，所述第二弹性件（65）套设于所述连接轴（64）上，第二弹性件（65）两端分别与所述轴承座（66）和炉门支座（62）相抵，所述驱动臂（61）与所述炉门支座（62）相连。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于低压扩散炉的炉门装置，其特征在于：所述密封延长管（1）、外密封炉门（2）和所述内密封炉门（4）之...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晖，舒勇东，杨彬，黄志海，赵志然，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43