一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置制造方法
【專利摘要】一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其包括用于接收減壓擴(kuò)散系統(tǒng)輸出尾氣的石英反應(yīng)管（1），該石英反應(yīng)管底部設(shè)有尾氣導(dǎo)出管（2），該尾氣導(dǎo)出管（2）經(jīng)尾氣冷凝裝置（3）、尾氣中和瓶（4）連接用于向外抽取尾氣的真空泵（5）。本發(fā)明裝置通過尾氣冷凝裝置完成尾氣偏磷酸的冷卻、氣液分離和收集，通過尾氣中和瓶對(duì)尾氣中殘余的酸性成分進(jìn)一步進(jìn)行中和處理，能夠高效、簡便的對(duì)減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣進(jìn)行處理，一方面可大幅減少了高溫腐蝕性尾氣對(duì)真空泵的影響，提升了真空泵的使用壽命、延長維護(hù)周期，另一方面，尾氣經(jīng)過處理后排放更清潔環(huán)保。
【專利說明】—種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電子半導(dǎo)體工藝，特別是晶體硅太陽能電池生產(chǎn)專用裝備領(lǐng)域的減壓擴(kuò)散系統(tǒng)尾氣處理裝置，用于對(duì)減壓擴(kuò)散系統(tǒng)高溫酸性尾氣進(jìn)行冷凝和中和處理。

【背景技術(shù)】
[0002]擴(kuò)散爐主要用途是在高溫條件下對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行摻雜，即將元素磷、硼擴(kuò)散入硅片，從而改變和控制半導(dǎo)體內(nèi)雜質(zhì)的類型、濃度和分布，以便建立起不同的電特性區(qū)域。在太陽能光伏行業(yè)中，擴(kuò)散爐用于太陽能電池PN結(jié)的制備，擴(kuò)散PN結(jié)的質(zhì)量對(duì)于太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率有重要影響，是太陽能電池性能的決定性因素。
[0003]目前傳統(tǒng)的太陽能生產(chǎn)線主要采用常壓擴(kuò)散工藝制備太陽能電池的PN結(jié)，即擴(kuò)散爐反應(yīng)管內(nèi)為常壓或微正壓。隨著太陽能電池向高效、低成本方向發(fā)展，娃片表面摻雜濃度不斷降低，PN結(jié)的結(jié)深越來越淺，方塊電阻越來越高，常壓擴(kuò)散對(duì)硅片摻雜均勻性的控制越來越差，難以制備高質(zhì)量的淺表面PN結(jié)。減壓擴(kuò)散工藝擴(kuò)散爐反應(yīng)管內(nèi)為低壓，爐管內(nèi)分子自由行程長，氣流的均勻性好，PN結(jié)制備質(zhì)量高，此外，減壓擴(kuò)散還具有化學(xué)品的吸收效率高，產(chǎn)能大、成本省的優(yōu)點(diǎn)，是未來擴(kuò)散工藝發(fā)展的趨勢(shì)。
[0004]減壓擴(kuò)散與傳統(tǒng)常壓擴(kuò)散最大的不同在于尾氣的處理。在傳統(tǒng)常壓擴(kuò)散過程中，尾氣排放主要依靠石英反應(yīng)管內(nèi)外壓差從尾氣導(dǎo)出管“擠出”(即工藝氣體源源不斷地通過進(jìn)氣口送入到石英反應(yīng)管內(nèi)，使石英管內(nèi)產(chǎn)生微正壓，而尾氣導(dǎo)出管處是大氣壓，管內(nèi)外產(chǎn)生了壓差)，尾氣處理方式簡單。而在減壓擴(kuò)散中，為了形成石英反應(yīng)管內(nèi)的負(fù)壓環(huán)境，需要通過真空泵增加尾部排風(fēng)(即往石英管外抽氣)，并配備壓力調(diào)節(jié)器，形成管內(nèi)特定的負(fù)壓環(huán)境。真空泵為減壓擴(kuò)散爐的關(guān)鍵部件，由于氣體剛導(dǎo)出石英反應(yīng)管時(shí)溫度很高，且具有很強(qiáng)的酸性和腐蝕性，尾氣直接進(jìn)入真空泵容易造成真空泵內(nèi)零部件的腐蝕，影響真空泵的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致真空泵損壞，此外，未經(jīng)處理的高溫酸腐蝕性氣體直接通過真空泵抽出排放至外界會(huì)造成空氣污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種能夠高效、簡便地對(duì)減壓擴(kuò)散系統(tǒng)尾氣進(jìn)行處理，且大幅減少高溫腐蝕性尾氣對(duì)真空泵的影響，提升了真空泵的使用壽命、延長維護(hù)周期的尾氣處理裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，包括用于接收減壓擴(kuò)散系統(tǒng)輸出尾氣的石英反應(yīng)管，該石英反應(yīng)管底部設(shè)有尾氣導(dǎo)出管，該尾氣導(dǎo)出管與尾氣冷凝裝置的進(jìn)氣接口相連接，尾氣冷凝裝置的排氣接口與尾氣中和瓶的進(jìn)氣接口相連接，尾氣中和瓶的排氣接口與用于向外抽取尾氣的真空泵相連接。
[0007]該尾氣導(dǎo)出管、尾氣冷凝裝置、尾氣中和瓶、真空泵之間的連接采用聚四氟接頭。
[0008]該尾氣冷凝裝置由多圈螺旋管纏繞而成，該多圈螺旋管的中部設(shè)有尾氣冷凝裝置的進(jìn)氣接口，該多圈螺旋管的上管口和下管口分別構(gòu)成尾氣冷凝裝置的排氣接口和廢液排放口。尾氣冷凝裝置的主要作用是實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散系統(tǒng)高溫尾氣偏磷酸的冷卻、氣液分離和收集。
[0009]該尾氣冷凝裝置的螺旋管外徑為20mm，壁厚為2mm。
[0010]該尾氣冷凝裝置的多圈螺旋管的中心直徑為190mm，圈數(shù)為12。
[0011]該尾氣冷凝裝置的多圈螺旋管之間設(shè)有支撐柱。
[0012]該尾氣中和瓶的瓶底設(shè)置進(jìn)氣接口，瓶口設(shè)置排氣接口，且該尾氣中和瓶的瓶底和瓶口位置均設(shè)有網(wǎng)孔板，兩網(wǎng)孔板之間放置有尾氣吸附劑。
[0013]該尾氣吸附劑采用堿性的NaOH顆粒和活性炭，當(dāng)尾氣通過尾氣中和瓶時(shí)，在尾氣吸附劑的作用下，尾氣中殘余的酸性成分、氯氣等有毒氣體進(jìn)一步被中和。
[0014]該尾氣中和瓶的瓶蓋為可拆卸的法蘭式結(jié)構(gòu)，瓶蓋與瓶體之間設(shè)有橡膠密封，使尾氣吸附劑的更換和網(wǎng)孔板的清潔十分方便，維護(hù)過程簡單。
[0015]該尾氣冷凝裝置和尾氣中和瓶均采用氣煉石英材料制成，防腐蝕，透明也便于尾氣處理過程的監(jiān)測(cè)。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案中，擴(kuò)散系統(tǒng)高溫尾氣由石英反應(yīng)管底部的尾氣導(dǎo)出管導(dǎo)出，然后從尾氣冷凝裝置的進(jìn)氣接口進(jìn)入至尾氣冷凝裝置，在尾氣冷凝裝置中經(jīng)過多圈螺旋管后從尾氣冷凝裝置的排氣接口排出，在此過程中，尾氣排放路徑得到延長，在風(fēng)冷的作用下，高溫尾氣得以充分冷卻，尾氣中的偏磷酸(h3po4)完成氣液分離凝結(jié)成液體，液態(tài)的偏磷酸沿螺旋管道向下沉淀至尾氣冷凝裝置的底部，匯集于廢液排放口處。廢液排放口設(shè)有堵頭裝置，當(dāng)尾液收集到一定量時(shí)，擰開堵頭裝置即可方便的完成偏磷酸尾液的排出，裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。
[0017]擴(kuò)散尾氣經(jīng)過尾氣冷凝裝置后，雖然尾氣中的大部分偏磷酸進(jìn)行了氣液分離，但尾氣中還殘留有酸性成分，本發(fā)明通過尾氣中和瓶完成對(duì)尾氣中殘留酸性成分的中和處理。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
(1)減少了擴(kuò)散尾氣對(duì)減壓擴(kuò)散爐關(guān)鍵元件一真空泵的腐蝕，提升了真空泵的使用壽命、延長維護(hù)周期。
[0019]本發(fā)明在石英反應(yīng)管的尾氣導(dǎo)出管與真空泵之間設(shè)置尾氣冷凝裝置和尾氣中和瓶，分別用于完成高溫酸性尾氣的冷凝和中和處理，通過處理以后的尾氣對(duì)真空泵的影響減小，真空泵的使用壽命和維護(hù)周期延長。
[0020](2)使擴(kuò)散尾氣排放更清潔、環(huán)保。
[0021]本發(fā)明的擴(kuò)散尾氣經(jīng)過處理后，尾氣中的大部分偏磷酸進(jìn)行了氣液分離，再經(jīng)過尾氣中和瓶后，尾氣中殘余的酸性成分進(jìn)一步進(jìn)行中和處理，尾氣處理后，擴(kuò)散尾氣排放更清潔、環(huán)保。
[0022](3)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便
尾氣冷凝裝置通過多圈螺旋管纏繞結(jié)構(gòu)使尾氣排放路徑得到延長，在風(fēng)冷的作用下即可對(duì)高溫尾氣進(jìn)行充分冷卻，無需復(fù)雜的水冷結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)施簡便，推廣容易。
[0023]尾氣冷凝裝置設(shè)有廢液排放口，當(dāng)尾液收集到一定量時(shí)，擰開堵頭裝置即可方便的完成偏磷酸尾液的排出，尾氣中和瓶的瓶蓋為可拆卸的法蘭式結(jié)構(gòu)，尾氣吸附劑的更換和網(wǎng)孔板的清潔十分方便，維護(hù)過程簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置總體結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2為本發(fā)明尾氣冷凝裝置的主視圖。
[0026]圖3為本發(fā)明尾氣冷凝裝置的俯視圖。
[0027]圖4為本發(fā)明尾氣冷凝裝置的三維效果圖。
[0028]圖5為本發(fā)明尾氣中和瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖6為本發(fā)明尾氣中和瓶的網(wǎng)孔板結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做以下描述。
[0031 ] 如圖1-圖6所示，本發(fā)明一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置由石英反應(yīng)管1、置于所述石英反應(yīng)管底部的尾氣導(dǎo)出管2、尾氣冷凝裝置3、尾氣中和瓶4、真空泵5、連接管道及接頭6等組成。裝置中各部件的連接關(guān)系為:石英反應(yīng)管1的尾氣導(dǎo)出管2與尾氣冷凝裝置3的進(jìn)氣接口 31相連接，尾氣冷凝裝置3的排氣接口 32與尾氣中和瓶4的進(jìn)氣接口 41相連接，尾氣中和瓶4的排氣接口 42與真空泵5相連接，即在石英反應(yīng)管1的尾氣導(dǎo)出管2與真空泵5之間先后設(shè)置尾氣冷凝裝置3和尾氣中和瓶4。各接口的連接采用聚四氣接頭。
[0032]該尾氣冷凝裝置3由多圈螺旋管纏繞而成，采用氣煉石英材料制成，中間設(shè)有一玻璃直管與多圈螺旋管相連，裝置整體呈彈簧狀，其中，中間玻璃直管構(gòu)成尾氣冷凝裝置3的進(jìn)氣接口 31，多圈螺旋管上管口和下管口分別構(gòu)成尾氣冷凝裝置的排氣接口 32和廢液排放口 33。具體設(shè)計(jì)時(shí)，螺旋管的管徑根據(jù)擴(kuò)散系統(tǒng)尾氣流量參數(shù)確定，尾氣排風(fēng)(真空泵往石英管外抽氣)流量越大，螺旋管通徑也應(yīng)相應(yīng)增大，對(duì)于太陽能行業(yè)擴(kuò)散爐而言，尾氣冷凝裝置3取外徑20_，壁厚2_ —般能夠滿足要求。尾氣冷凝裝置3另外兩個(gè)重要的參數(shù)是螺旋管中心直徑和圈數(shù)，增大螺旋管中心直徑并增加圈數(shù)可以延長尾氣排放路徑，在同樣的風(fēng)冷空氣對(duì)流條件下可以提升冷卻效果，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置空間及冷卻要求來確定，一般螺旋管中心直徑取190mm，圈數(shù)取12能夠滿足要求。為了增強(qiáng)尾氣冷凝裝置3的螺旋盤管強(qiáng)度，在氣煉石英螺旋盤管各圈之間可采用直徑為5_的玻璃支撐圓柱進(jìn)行增焊加強(qiáng)，此外，為了方便現(xiàn)場(chǎng)布置，尾氣冷凝裝置3的進(jìn)氣接口 31、排氣接口 32、廢液排放口 33的朝向、長度可根據(jù)實(shí)際布局情況進(jìn)行調(diào)整。
[0033]該尾氣中和瓶4采用氣煉石英材料制成，尾氣中和瓶4的瓶底和瓶口位置均設(shè)有網(wǎng)孔板43，兩網(wǎng)孔板之間放置有尾氣吸附劑44，以對(duì)尾氣中殘余的酸性成分進(jìn)一步進(jìn)行中和處理。在實(shí)際實(shí)施時(shí)，尾氣吸附劑44可采用堿性的NaOH顆粒，以中和尾氣中殘留的酸性元素，并可摻加活性炭，用于消除尾氣中的氯氣等有毒氣體。尾氣中和瓶4的瓶蓋45為可拆卸的法蘭式結(jié)構(gòu)，瓶蓋45與瓶體46之間設(shè)有橡膠密封圈47，用于瓶蓋45的密封，拆開后尾氣吸附劑44的更換和網(wǎng)孔板43的清潔十分方便。
[0034]上面對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式做了說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在了解上述方案的內(nèi)容后還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出種種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其包括用于接收減壓擴(kuò)散系統(tǒng)輸出尾氣的石英反應(yīng)管(1)，該石英反應(yīng)管底部設(shè)有尾氣導(dǎo)出管(2 )，其特征在于，該尾氣導(dǎo)出管(2 )與尾氣冷凝裝置(3 )的進(jìn)氣接口( 31)相連接，尾氣冷凝裝置的排氣接口( 32 )與尾氣中和瓶(4)的進(jìn)氣接口(41)相連接，尾氣中和瓶的排氣接口(42)與用于向外抽取尾氣的真空泵(5)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣冷凝裝置由多圈螺旋管纏繞而成，該多圈螺旋管的中部設(shè)有尾氣冷凝裝置的進(jìn)氣接口(31)，該多圈螺旋管的上管口和下管口分別構(gòu)成尾氣冷凝裝置的排氣接口(32)和廢液排放口(33)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣冷凝裝置的螺旋管外徑為20mm,壁厚為2_。
4.如權(quán)利要求2所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣冷凝裝置的多圈螺旋管的中心直徑為190_，圈數(shù)為12。
5.如權(quán)利要求2所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣冷凝裝置的多圈螺旋管之間設(shè)有支撐柱。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣中和瓶(4 )的瓶底設(shè)置進(jìn)氣接口( 41)，瓶口設(shè)置排氣接口( 42 )，且該尾氣中和瓶(4 )的瓶底和瓶口位置均設(shè)有網(wǎng)孔板(43 )，兩網(wǎng)孔板之間放置有尾氣吸附劑(44 )。
7.如權(quán)利要求6所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣吸附劑采用堿性的NaOH顆粒和活性炭。
8.如權(quán)利要求6所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣中和瓶的瓶蓋(45)為可拆卸的法蘭式結(jié)構(gòu)，瓶蓋與瓶體之間設(shè)有橡膠密封。
9.如權(quán)利要求1所述的一種用于減壓擴(kuò)散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣冷凝裝置和尾氣中和瓶均采用氣煉石英材料制成。
【文檔編號(hào)】F27D17/00GK104404625SQ201410658151
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】劉良玉, 陳暉 , 張寶鋒, 閆海蓮, 曹騫 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所