一種應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子半導體工藝專用裝備技術領域，尤其涉及一種應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝置。
【背景技術】
[0002]隨著集成電路進入特征線寬0.13um和0.08um的超大規模集成電路(VLSI)時代，人們對硅片的質量提出了更高的要求，即要求硅片的晶格缺陷更少以及對器件有害的雜質含量更低。在集成電路制造中，當硅中晶格缺陷的線度達到集成電路特征線寬的1/3以上時，就能成為致命的缺陷，導致器件失效。研究表明，硅中很多晶格缺陷大部分與氧有關，對于硅單晶，由于石英坩禍與熔融硅的作用，使氧進入硅單晶并處于過飽和狀態，在器件加工過程中，過飽和的氧容易凝聚，形成諸如氧化層位錯、氧沉淀等缺陷(BMD)。這些缺陷若處于器件的有源區，則會導致器件失效。此外，近十年來研究發現的硅中更微小的原生缺陷如晶體的原生顆粒缺陷(C0P)、激光散射層析缺陷(LSTD)等，都與硅中的氧有關。提升硅片質量的關鍵是制作器件的硅表層中形成低氧區，以減少晶格缺陷。途徑之一就是采用氫氣退火工藝，在氫氣中進行高溫退火，通過氫促進氧的外擴散，與氧反應將氧消耗掉，使硅片表層形成低氧區，以改善硅片質量。研究表明，氫氣退火能降低硅片中氧化層錯密度約一個數量級，對于減少硅片COP、LSTD等缺陷也有明顯效果。此外，在半導體器件表面金屬化以后也常采用氫氣退火工藝，這樣可以減少孔隙率，增加鍍層的致密度，增強電鍍層與底層金屬的結合力，以保證硅和金屬之間形成良好歐姆接觸，如在光伏電池生產中，采用退火工藝可有效降低電池Rs，提高FF，特別是對背A1電極工藝出了問題，接觸電阻偏高的電池片，可以試用F0G氫氣退火來彌補。
[0003]氫氣退火爐的安全性至關重要，這主要是由于在工藝過程中采用了易燃、易爆的氫氣作為工藝氣體，稍有不慎即有可能發生著火或爆炸事故。空氣中氫氣的爆炸極限為4%_72%，且著火點低，因此，安全使用氫氣進行退火工藝的核心就是讓氫氣和氧氣隔離或使混合氣體無法達到爆炸極限。傳統的氫氣退火爐使用混合性氣體，一般由量大的氮氣與量小的氫氣所組成(N:96%，0:4%)，用這種混合性氣體替換工藝腔的氫氣流，通過混合性氣體中微量氫氣與硅片中的氧發生反應，使硅片表層形成低氧區。這種混合性氣體具有非易爆性，屬于安全氣體，很多場合可以跟氮氣一樣來對待，對反應管的密封無特殊要求。氫氣退火形成的低氧區的質量和厚度除受退火溫度和退火時間影響外，還與氫氣濃度相關，氫氣純度越高，雜質越容易從金屬表面逸出，雜質去除的速度越快，效果越好，隨著現代半導體器件的發展，純氫氣退火的需求越來越多。在純氫氣退火中，反應管中的氫氣純度高達99.99%以上，一般情況下氮氣不進入反應管(氮氣僅用來吹掃退火空間，只有在故障處理等緊急情況下才用氮氣對反應管退火空間進行吹掃或充當保護氣體繼續完成退火過程)。保證純氫氣退火的安全性的關鍵在于，一方面要實現氫氣退火爐反應管在高溫環境下的可靠密封，防止氫氣泄漏，另一方面，須對工藝過程殘余氫氣進行處理，以防止廢氣中殘余氫氣聚集達到爆炸極限而發生安全事故。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種密封可靠、能實現廢氣處理且結構簡單的應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝置。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
一種應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝置，包括與反應管內部連通以排放廢氣的排氣法蘭，所述排氣法蘭固定套裝于反應管管口，一端與爐門密封抵接，另一端同軸緊貼水冷法蘭，所述水冷法蘭緊貼排氣法蘭的一端面開設錐形槽，所述錐形槽與水冷法蘭同軸布置且大端朝外，所述錐形槽的錐形面與排氣法蘭、反應管外壁圍成錐形環腔，所述錐形環腔內裝設第一密封圈，所述第一密封圈與錐形槽的錐形面、排氣法蘭以及反應管外壁均抵接。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進:
所述水冷法蘭遠離排氣法蘭的一端同軸緊貼輔助法蘭，所述水冷法蘭緊貼輔助法蘭的一端開設另一錐形槽，所述錐形槽的錐形面與輔助法蘭、反應管外壁圍成錐形空腔，所述錐形空腔內裝設第二密封圈，所述第二密封圈與錐形槽、輔助法蘭以及反應管管壁均抵接。
[0007]所述水冷法蘭內部設有冷卻水進口、冷卻水出口以及連通進、出口的冷卻通道，所述冷卻通道為平行于第一密封圈、第二密封圈的環形密閉回路。
[0008]所述爐門上設有爐門密封圈，所述爐門與排氣法蘭之間通過爐門密封圈密封抵接。
[0009]所述排氣法蘭內部設有將排氣法蘭抵靠于反應管端部的止口，所述排氣法蘭、水冷法蘭和輔助法蘭通過緊固件同軸緊固連接。
[0010]所述排氣法蘭內開設與反應管內部連通的廢氣排放通道，所述廢氣排放通道通過波紋管與遠離反應管的廢氣燃燒室連通。
[0011]所述廢氣燃燒室包括點火槍和圍設于點火槍外周的電阻加熱絲，所述點火槍的點火口與波紋管連通。
[0012]與現有技術相比，本發明的優點在于:
本發明的應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝置，排氣法蘭密封套裝于反應管管口，與反應管內部連通用于排放廢氣，防止廢氣中殘余氫氣聚集達到爆炸極限而發生安全事故；此排氣法蘭的一端與爐門密封抵接，實現反應管的軸向可靠密封，另一端與水冷法蘭之間通過第一密封圈密封，此第一密封圈裝設于錐形環腔內，與錐形槽的錐形面、排氣法蘭以及反應管1外壁均抵接，實現反應管的徑向可靠密封，此結構可直接應用于現有標準化的石英爐管中，無需對石英管進行改造，結構簡單、密封可靠。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝置的結構示意圖。
[0014]圖2圖1在A處的放大結構示意圖。
[0015]圖3是本發明中的水冷法蘭的結構示意圖。
[0016]圖4是本發明的廢氣燃燒室的結構示意圖。
[0017]圖中各標號表不: 1、反應管；2、爐門；20、爐門密封圈；3、排氣法蘭；31、止口 ；32、廢氣排放通道；4、水冷法蘭；40、錐形槽；400、錐形環腔；41、冷卻水進口 ；42、冷卻水出口 ；43、冷卻通道；5、輔助法蘭；6、第一密封圈；7、第二密封圈；8、緊固件；9、波紋管；10、廢氣燃燒室；11、點火槍；12、電阻加熱絲。
【具體實施方式】
[0018]以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0019]圖1至圖4示出了本發明的一種應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝置的實施例，其包括與反應管1內部連通以排放廢氣的排氣法蘭3，排氣法蘭3密封套裝于反應管1管口，一端與爐門2密封抵接，另一端同軸緊貼水冷法蘭4，水冷法蘭4緊貼排氣法蘭3的一端面開設錐形槽40，錐形槽40與水冷法蘭4同軸布置且大端朝外，錐形槽40的錐形面與排氣法蘭3、反應管1外壁圍成錐形環腔400，錐形環腔400內裝設第一密封圈6，第一密封圈6與錐形槽40的錐形面、排氣法蘭3以及反應管1外壁均抵接。本發明的應用于氫氣退火爐反應管的密封及廢氣處理裝