[发明专利]一种工艺管排气装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体立式热处理设备的排气装置，更具体地，涉及一种可通过隔离高温尾气实现有效密封和降温、调节排气管路内部温度和压力并进行净化的半导体立式热处理设备的工艺管排气装置。

背景技术

半导体立式炉热处理设备是集成电路装备的一种，可以包括中温热处理设备、高温热处理设备等。

半导体立式热处理设备在对晶圆进行热处理的过程中，工艺管内的工艺尾气会经排气管路排出。因为是中高温热处理制程，所以，经由排气管路排出的尾气温度一般会在600℃以上。当工艺尾气从半导体热处理设备工艺管的排气口排出后，进入排气管，并沿排气管路经尾气冷却装置冷却后回收。由于工艺气体的尾气为特种气体，所以，对整个排气管路要求具有优异的密封性能。而由于工艺尾气的温度过高，因此，在排气管路的连接处、特别是在半导体热处理设备工艺管的排气口与排气管的连接处，需要设计既能密封又能耐高温的结构。

目前，现有的工艺管排气装置在排气口与排气管的连接处，通常采用密封圈形式进行密封。而即使是性能优异的密封圈材料，其最高耐温也只能达到300℃以下。所以，单一的密封圈密封结构并不能满足实际需求。由于工艺管、排气口以及排气管路一般采用石英材料，并且在排气口附近的管路线路比较复杂，因此，要求在排气口处的连接及密封结构设计需要尽量的简单。上述半导体立式炉热处理设备工艺排气的特殊需求，造成现有的工艺管排气装置在设计上的困难，因而缺乏有效的改进措施。这造成现有的工艺管排气装置的密封圈不但使用寿命短、更换频率高，而且增添了尾气泄露的风险。针对半导体立式炉热处理设备工艺排气的需求，需要设计出满足高密封性、高耐温性、结构简单的排气装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种新型的工艺管排气装置，通过在连接工艺管排气口与排气管的法兰内设计冷却气体吹扫结构，可以一方面在具有间隙的法兰连接处形成一个气隔离效果，阻隔高温尾气，另一方面对法兰之间的密封圈表面进行降温，并通过可以调整压紧量的法兰夹紧调节机构调整法兰连接面之间的间隙，以改善密封圈周围的冷却环境，实现对密封圈周围的高温尾气进行隔离、冷却密封圈及调节排气管内部温度和压力的作用；此外，在工艺处理前，通过气体吹扫，还可以达到净化排气管路的效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种工艺管排气装置，包括半导体立式热处理设备工艺管的排气口，连接排气口的排气管，所述排气管通过排气管路连接至尾气冷却装置，所述排气口与所述排气管的连接处设有密封圈，其特征在于，所述排气口与所述排气管采用法兰相对接，排气口侧法兰与排气管侧法兰的法兰连接面之间具有一定间隙，所述法兰连接面之间通过环绕法兰圆周设置的密封圈相密封；二侧法兰中的其中一侧法兰的连接面位于所述密封圈与法兰内壁之间处设有吹气口，所述吹气口连通该侧法兰本体内的吹气腔道，所述吹气腔道设有通向该侧法兰本体外的吹气进气口；所述二侧法兰通过夹紧调节机构相固连；其中，可由所述吹气进气口吹入不同的冷却吹扫气体，经由所述吹气腔道、所述吹气口进入所述二侧法兰连接面之间的所述间隙，并由所述间隙进入所述法兰内壁，沿所述排气管通过所述排气管路排向所述尾气冷却装置。

由于工艺尾气排放时最高温度可达到600℃，而即使是性能优异的密封圈材料，其最高耐温也只能达到300℃以下，本发明为解决密封圈耐温低于尾气温度的问题，在连接工艺管排气口与排气管的法兰内，设计了气体吹扫结构。当工艺尾气排出，高温气流流经法兰连接处时，一方面法兰受热使与之接触的密封圈温度上升，另一方面高温气流经由法兰连接面处的间隙与密封圈直接接触。此时，可向吹气进气口通入低温吹扫气体，对法兰相关部位进行冷却并隔离高温尾气。由吹气口吹出的低温气体吹向法兰连接面，一方面能阻止高温气流与密封圈接触，起到气隔离的作用，另一方面，低温气体与密封圈直接接触，可降低密封圈的温度。根据半导体热处理设备的不同工艺，可以选择使用不同的吹扫气体，例如可以使用氮气、空气、氩气等。并且，可通过控制吹扫气体的温度和流量，对排气管的内部温度和压力进行调节。此外，排气管路在使用过程中，工艺尾气中的颗粒会在管路的内壁逐渐沉积，对排气管路造成污染，需要对排气管路定期进行净化。因此，在工艺处理之前，可以在吹气进气口接入吹扫气体，通入的吹扫气体经由吹气腔道、吹气口进入二侧法兰连接面之间的间隙，并由间隙进入法兰内壁，沿排气管通过排气管路排向尾气冷却装置，从而实现对工艺管外的整个排气管路的净化处理。