一種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置制造方法
【專利摘要】一種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其包括用于接收減壓擴散系統(tǒng)輸出尾氣的石英反應管（1），該石英反應管底部設有尾氣導出管（2），該尾氣導出管（2）經尾氣冷凝裝置（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，通過尾氣中和瓶對尾氣中殘余的酸性成分進一步進行中和處理，能夠高效、簡便的對減壓擴散系統(tǒng)的尾氣進行處理，一方面可大幅減少了高溫腐蝕性尾氣對真空泵的影響，提升了真空泵的使用壽命、延長維護周期，另一方面，尾氣經過處理后排放更清潔環(huán)保。
【專利說明】—種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置

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

【背景技術】
[0002]擴散爐主要用途是在高溫條件下對半導體晶圓進行摻雜，即將元素磷、硼擴散入硅片，從而改變和控制半導體內雜質的類型、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，擴散爐用于太陽能電池PN結的制備，擴散PN結的質量對于太陽能電池的轉換效率有重要影響，是太陽能電池性能的決定性因素。
[0003]目前傳統(tǒng)的太陽能生產線主要采用常壓擴散工藝制備太陽能電池的PN結，即擴散爐反應管內為常壓或微正壓。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結的結深越來越淺，方塊電阻越來越高，常壓擴散對硅片摻雜均勻性的控制越來越差，難以制備高質量的淺表面PN結。減壓擴散工藝擴散爐反應管內為低壓，爐管內分子自由行程長，氣流的均勻性好，PN結制備質量高，此外，減壓擴散還具有化學品的吸收效率高，產能大、成本省的優(yōu)點，是未來擴散工藝發(fā)展的趨勢。
[0004]減壓擴散與傳統(tǒng)常壓擴散最大的不同在于尾氣的處理。在傳統(tǒng)常壓擴散過程中，尾氣排放主要依靠石英反應管內外壓差從尾氣導出管“擠出”(即工藝氣體源源不斷地通過進氣口送入到石英反應管內，使石英管內產生微正壓，而尾氣導出管處是大氣壓，管內外產生了壓差)，尾氣處理方式簡單。而在減壓擴散中，為了形成石英反應管內的負壓環(huán)境，需要通過真空泵增加尾部排風(即往石英管外抽氣)，并配備壓力調節(jié)器，形成管內特定的負壓環(huán)境。真空泵為減壓擴散爐的關鍵部件，由于氣體剛導出石英反應管時溫度很高，且具有很強的酸性和腐蝕性，尾氣直接進入真空泵容易造成真空泵內零部件的腐蝕，影響真空泵的使用壽命，嚴重時導致真空泵損壞，此外，未經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造成空氣污染。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種能夠高效、簡便地對減壓擴散系統(tǒng)尾氣進行處理，且大幅減少高溫腐蝕性尾氣對真空泵的影響，提升了真空泵的使用壽命、延長維護周期的尾氣處理裝置。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明一種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，包括用于接收減壓擴散系統(tǒng)輸出尾氣的石英反應管，該石英反應管底部設有尾氣導出管，該尾氣導出管與尾氣冷凝裝置的進氣接口相連接，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有尾氣冷凝裝置的進氣接口，該多圈螺旋管的上管口和下管口分別構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現擴散系統(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，圈數為12。
[0011]該尾氣冷凝裝置的多圈螺旋管之間設有支撐柱。
[0012]該尾氣中和瓶的瓶底設置進氣接口，瓶口設置排氣接口，且該尾氣中和瓶的瓶底和瓶口位置均設有網孔板，兩網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，當尾氣通過尾氣中和瓶時，在尾氣吸附劑的作用下，尾氣中殘余的酸性成分、氯氣等有毒氣體進一步被中和。
[0014]該尾氣中和瓶的瓶蓋為可拆卸的法蘭式結構，瓶蓋與瓶體之間設有橡膠密封，使尾氣吸附劑的更換和網孔板的清潔十分方便，維護過程簡單。
[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。
[0016]本發(fā)明技術方案中，擴散系統(tǒng)高溫尾氣由石英反應管底部的尾氣導出管導出，然后從尾氣冷凝裝置的進氣接口進入至尾氣冷凝裝置，在尾氣冷凝裝置中經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。廢液排放口設有堵頭裝置，當尾液收集到一定量時，擰開堵頭裝置即可方便的完成偏磷酸尾液的排出，裝置結構簡單，維護方便。
[0017]擴散尾氣經過尾氣冷凝裝置后，雖然尾氣中的大部分偏磷酸進行了氣液分離，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尾氣中殘留酸性成分的中和處理。
[0018]與現有技術相比，本發(fā)明的積極效果是:
(1)減少了擴散尾氣對減壓擴散爐關鍵元件一真空泵的腐蝕，提升了真空泵的使用壽命、延長維護周期。
[0019]本發(fā)明在石英反應管的尾氣導出管與真空泵之間設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真空泵的影響減小，真空泵的使用壽命和維護周期延長。
[0020](2)使擴散尾氣排放更清潔、環(huán)保。
[0021]本發(fā)明的擴散尾氣經過處理后，尾氣中的大部分偏磷酸進行了氣液分離，再經過尾氣中和瓶后，尾氣中殘余的酸性成分進一步進行中和處理，尾氣處理后，擴散尾氣排放更清潔、環(huán)保。
[0022](3)結構簡單、維護方便
尾氣冷凝裝置通過多圈螺旋管纏繞結構使尾氣排放路徑得到延長，在風冷的作用下即可對高溫尾氣進行充分冷卻，無需復雜的水冷結構，結構簡單，實施簡便，推廣容易。
[0023]尾氣冷凝裝置設有廢液排放口，當尾液收集到一定量時，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構，尾氣吸附劑的更換和網孔板的清潔十分方便，維護過程簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置總體結構圖。
[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)明尾氣中和瓶的結構示意圖。
[0029]圖6為本發(fā)明尾氣中和瓶的網孔板結構圖。

【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做以下描述。
[0031 ] 如圖1-圖6所示，本發(fā)明一種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置由石英反應管1、置于所述石英反應管底部的尾氣導出管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系為:石英反應管1的尾氣導出管2與尾氣冷凝裝置3的進氣接口 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，即在石英反應管1的尾氣導出管2與真空泵5之間先后設置尾氣冷凝裝置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，中間玻璃直管構成尾氣冷凝裝置3的進氣接口 31，多圈螺旋管上管口和下管口分別構成尾氣冷凝裝置的排氣接口 32和廢液排放口 33。具體設計時，螺旋管的管徑根據擴散系統(tǒng)尾氣流量參數確定，尾氣排風(真空泵往石英管外抽氣)流量越大，螺旋管通徑也應相應增大，對于太陽能行業(yè)擴散爐而言，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另外兩個重要的參數是螺旋管中心直徑和圈數，增大螺旋管中心直徑并增加圈數可以延長尾氣排放路徑，在同樣的風冷空氣對流條件下可以提升冷卻效果，可根據現場布置空間及冷卻要求來確定，一般螺旋管中心直徑取190mm，圈數取12能夠滿足要求。為了增強尾氣冷凝裝置3的螺旋盤管強度，在氣煉石英螺旋盤管各圈之間可采用直徑為5_的玻璃支撐圓柱進行增焊加強，此外，為了方便現場布置，尾氣冷凝裝置3的進氣接口 31、排氣接口 32、廢液排放口 33的朝向、長度可根據實際布局情況進行調整。
[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有網孔板43，兩網孔板之間放置有尾氣吸附劑44，以對尾氣中殘余的酸性成分進一步進行中和處理。在實際實施時，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構，瓶蓋45與瓶體46之間設有橡膠密封圈47，用于瓶蓋45的密封，拆開后尾氣吸附劑44的更換和網孔板43的清潔十分方便。
[0034]上面對本發(fā)明的一實施方式做了說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，本領域的普通技術人員在了解上述方案的內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。
【權利要求】
1.一種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其包括用于接收減壓擴散系統(tǒng)輸出尾氣的石英反應管(1)，該石英反應管底部設有尾氣導出管(2 )，其特征在于，該尾氣導出管(2 )與尾氣冷凝裝置(3 )的進氣接口( 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.如權利要求1所述的一種用于減壓擴散系統(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有尾氣冷凝裝置的進氣接口(31)，該多圈螺旋管的上管口和下管口分別構成尾氣冷凝裝置的排氣接口(32)和廢液排放口(33)。
3.如權利要求2所述的一種用于減壓擴散系統(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.如權利要求2所述的一種用于減壓擴散系統(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_，圈數為12。
5.如權利要求2所述的一種用于減壓擴散系統(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有支撐柱。
6.如權利要求1所述的一種用于減壓擴散系統(tǒng)的尾氣處理裝置，其特征在于，該尾氣中和瓶(4 )的瓶底設置進氣接口( 41)，瓶口設置排氣接口( 42 )，且該尾氣中和瓶(4 )的瓶底和瓶口位置均設有網孔板(43 )，兩網孔板之間放置有尾氣吸附劑(44 )。
7.如權利要求6所述的一種用于減壓擴散系統(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.如權利要求6所述的一種用于減壓擴散系統(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構，瓶蓋與瓶體之間設有橡膠密封。
9.如權利要求1所述的一種用于減壓擴散系統(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】F27D17/00GK104404625SQ201410658151
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】劉良玉, 陳暉 , 張寶鋒, 閆海蓮, 曹騫 申請人:中國電子科技集團公司第四十八研究所