專利名稱：一種液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擴(kuò)散爐領(lǐng)域，尤其是涉及一種液態(tài)源擴(kuò)散爐的安全防護(hù)裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
公知的，在半導(dǎo)體器件及太陽能電池片生產(chǎn)過程中，擴(kuò)散工序就是對P型或N型襯底進(jìn)行摻雜以形成PN結(jié)，目前最主要也最普遍使用的摻雜設(shè)備就是以P0C13、BBr3和C3H9O3B等作為液態(tài)雜質(zhì)源進(jìn)行摻雜的液態(tài)源擴(kuò)散爐；在實際操作時，為了在摻雜過程中保證液態(tài)雜質(zhì)源的溫度恒定，一般均采用將盛放液態(tài)雜質(zhì)源的石英源瓶放置于恒溫裝置內(nèi)進(jìn)行摻雜操作，然而，由于目前的干式恒溫裝置價格十分昂貴，因此，一般在摻雜操作時對源瓶都是采用水浴恒溫；但是，由于POCl3屬無色透明有刺激性氣味的毒性液體，其遇水會產(chǎn)生劇烈反應(yīng)生成HC1，且其在摻雜的過程中還會生成有毒的Cl2、PCl5, HPO3和P2O5，同時，BBr3和 C3H9BO3及在摻雜時的化學(xué)反應(yīng)中生成的Br2和B2O3也有毒性，再加上BBr3遇水及受熱后分解釋放出的有毒氣體HBr還可能會引起爆炸，故鑒于這些液態(tài)雜質(zhì)源本身的危險性，及其一旦泄露就極易與源瓶外用于恒溫的水份發(fā)生危險的化學(xué)反應(yīng)，因此，如何在摻雜過程中避免液態(tài)雜質(zhì)源發(fā)生泄露及保證操作安全，就顯得十分重要了。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，應(yīng)用所述的裝置及其使用方法時，能夠使液態(tài)源擴(kuò)散爐及時有效的避免擴(kuò)散爐中的源瓶在摻雜過程中發(fā)生泄露，從而保障了摻雜過程的操作安全。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，所述的裝置包含擴(kuò)散爐本體；所述的擴(kuò)散爐本體中的運(yùn)載N2氣路、O2氣路和吹掃N2氣路中均安裝有對應(yīng)的用于測量和控制的流量計、以及用于接通或關(guān)閉氣路的隔膜閥，其中，在運(yùn)載隊氣路中安裝的N2隔膜閥設(shè)置于安裝在該氣路的N2流量計和源瓶進(jìn)氣閥之間的管路中，且在位于N2隔膜閥與源瓶進(jìn)氣閥之間的管路設(shè)有用于檢測源瓶壓力值的源瓶壓力傳感器；所述的源瓶壓力值設(shè)定為30 IOOkPa ；所述的O2氣路設(shè)有O2流量計和O2隔膜閥；此外，所述的擴(kuò)散爐本體中的反應(yīng)爐設(shè)有設(shè)定值不低于550°C的溫度傳感器，反應(yīng)爐爐門的開關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)有爐門傳感器，反應(yīng)爐的尾氣排放管路中設(shè)有用于檢測管路內(nèi)壓力值的尾氣管壓力傳感器；所述的尾氣排放管路的壓力值設(shè)定為不大于-IOOkPa ;所述的N2流量計、O2流量計、N2隔膜閥、源瓶壓力傳感器、尾氣管壓力傳感器以及溫度傳感器均連接至具有檢測、傳輸信號及控制、報警功能的控制裝置；
所述裝置的使用方法如下當(dāng)所述的源瓶壓力傳感器檢測出源瓶的壓力值大于其設(shè)定值時，源瓶壓力傳感器將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置，控制裝置自動報警提示源瓶壓力過高，并同時控制N2隔膜閥關(guān)閉運(yùn)載N2氣路；當(dāng)所述的O2流量計檢測出O2氣路中O2流量的設(shè)定值不大于0 sccm時，或是檢測出O2流量的波動偏差超出O2流量設(shè)定值的土 15%時，O2流量計將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置，控制裝置自動報警并同時關(guān)閉運(yùn)載N2氣路；所述的溫度傳感器檢測出反應(yīng)爐的溫度小于其設(shè)定值時，溫度傳感器將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置，控制裝置自動報警并同時關(guān)閉運(yùn)載N2氣路；當(dāng)爐門傳感器檢測出反應(yīng)爐的爐門正常關(guān)閉時，爐門傳感器將檢測出的正常信號傳遞至控制裝置，從而正常進(jìn)入下一工序，若控制裝置沒有接收到爐門關(guān)閉的正常信號則自動報警并同時關(guān)閉運(yùn)載N2氣路；當(dāng)尾氣管壓力傳感器檢測出反應(yīng)爐的尾氣排放管路的壓力值大于其設(shè)定值時，尾氣管壓力傳感器將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置，控制裝置自動報警并使反應(yīng)爐進(jìn)入待機(jī)模式，停止工藝運(yùn)行。進(jìn)一步，所述的源瓶壓力值設(shè)定為60kPa。進(jìn)一步，所述的尾氣管排放管路的壓力值設(shè)定為不大于_200kPa。進(jìn)一步，所述的溫度傳感器的設(shè)定值在液態(tài)源為POCl3時設(shè)定為不低于650°C，溫度傳感器的設(shè)定值在液態(tài)源為BBr3或C3H9O3B時設(shè)為不低于550°C。進(jìn)一步，所述的控制裝置為PLC、工控機(jī)或單片機(jī)。 由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果
應(yīng)用本發(fā)明所述的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法時，不但能夠避免擴(kuò)散爐的源瓶因內(nèi)部壓力過大而發(fā)生爆瓶，而且還能夠防止擴(kuò)散爐中的反應(yīng)爐因尾氣排放不暢或爐門關(guān)閉不及時而造成的氣體泄露；同時，由于所述的安防裝置能夠?qū)Ψ磻?yīng)爐爐內(nèi)的溫度以及N2流量和O2流量的設(shè)定與偏差進(jìn)行檢測，從而有效的預(yù)防了反應(yīng)爐因爐內(nèi)低溫而導(dǎo)致的POCl3^BBr3及C3H9O3B的不反應(yīng)，以及O2流量異常導(dǎo)致PCl5和B2O3反應(yīng)不充分的情況發(fā)生，進(jìn)而從源頭減少了液態(tài)源擴(kuò)散爐在應(yīng)用中氣體泄漏的風(fēng)險，相應(yīng)提高了擴(kuò)散工序中摻雜操作的安全性。

圖I是本發(fā)明的示意圖。圖中1、運(yùn)載N2氣路；2、02氣路；3、吹掃N2氣路；4、N2流量計；5、源瓶進(jìn)氣閥；6、N2隔膜閥；7、源瓶壓力傳感器；8、O2流量計；9、O2隔膜閥；10、反應(yīng)爐；11、溫度傳感器；12、爐門傳感器；13、尾氣排放管路；14、尾氣管壓力傳感器；15、控制裝置；16、源瓶。
具體實施方式
通過下面的實施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進(jìn)，本發(fā)明并不局限于下面的實施例；
結(jié)合附圖1，所述的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置包含擴(kuò)散爐本體；所述的擴(kuò)散爐本體中的運(yùn)載N2氣路I、O2氣路2和吹掃N2氣路3中均安裝有對應(yīng)的用于測量和控制的流量計、以及用于接通或關(guān)閉氣路的隔膜閥，其中，在運(yùn)載N2氣路I中安裝的用于接通或關(guān)閉運(yùn)載N2氣路I的N2隔膜閥6設(shè)置于安裝在N2氣路I的N2流量計4和源瓶進(jìn)氣閥5之間的管路中，且在位于N2隔膜閥6與源瓶進(jìn)氣閥5之間的管路設(shè)有用于檢測源瓶16壓力值的源瓶壓力傳感器7 ;所述的源瓶16的壓力值設(shè)定為30 IOOkPa ;所述的O2氣路2設(shè)有流量波動范圍為土 15%的O2流量計8和用于接通或關(guān)閉O2氣路2的O2隔膜閥9 ；
此外，所述的擴(kuò)散爐本體中的反應(yīng)爐10設(shè)有設(shè)定值不低于550°C的溫度傳感器11，反應(yīng)爐10爐門的開關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)有爐門傳感器12，反應(yīng)爐10的尾氣排放管路13中設(shè)有用于檢測管路內(nèi)壓力值的尾氣管壓力傳感器14 ;所述的尾氣排放管路13的壓力值設(shè)定為不大于-IOOkPa ;為便于控制，所述的N2流量計4、O2流量計8、N2隔膜閥6、源瓶壓力傳感器7、尾氣管壓力傳感器14以及溫度傳感器11的相應(yīng)信號端均連通至具有檢測、傳輸信號及控制、報警功能的控制裝置15，所述的控制裝置15包括但不限于PLC、工控機(jī)或單片機(jī)； 所述裝置的使用方法如下當(dāng)所述的源瓶壓力傳感器7檢測出源瓶16的壓力值大于其設(shè)定的30 IOOkPa時，因一般情況下是將源瓶16的壓力值設(shè)為60kPa，即源瓶壓力傳感器7檢測出源瓶16的壓力值超出60kPa時，源瓶壓力傳感器7就會將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置15，控制裝置15收到信號即自動報警提示源瓶16壓力過高，并同時自動控制N2隔膜閥6關(guān)閉運(yùn)載N2氣路I ;
當(dāng)所述的O2流量計8檢測出O2氣路2中O2流量的設(shè)定值不大于0 sccm，即O2流量不大于每分鐘0毫升時，或者是檢測出O2氣路2中O2流量的波動偏差超出O2流量設(shè)定值的±15%時，O2流量計8就會將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置15，控制裝置15收到信號即自動報警并同時自動控制N2隔膜閥6關(guān)閉運(yùn)載N2氣路I ;
實際操作時，在液態(tài)源為POCl3時將溫度傳感器11的設(shè)定值設(shè)為不低于650°C，在液態(tài)源為BBr3或C3H9O3B時將溫度傳感器11的設(shè)定值設(shè)為不低于550°C，當(dāng)溫度傳感器11檢測出反應(yīng)爐10的溫度超出溫度傳感器11的設(shè)定值時，溫度傳感器11將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置15，控制裝置15自動報警并同時自動控制N2隔膜閥6關(guān)閉運(yùn)載N2氣路I ;
當(dāng)爐門傳感器12檢測出反應(yīng)爐10的爐門正常關(guān)閉時，爐門傳感器12將檢測出的正常信號傳遞至控制裝置15，從而正常進(jìn)入下一工序，若控制裝置15沒有接收到反應(yīng)爐10爐門關(guān)閉的正常信號則自動報警，并同時自動控制N2隔膜閥6關(guān)閉運(yùn)載N2氣路I ;
當(dāng)反應(yīng)爐10的尾氣排放不順暢或抽風(fēng)壓力不足，尾氣管壓力傳感器14檢測出反應(yīng)爐10的尾氣排放管路13的壓力值大于其設(shè)定的-IOOkPa時，尾氣管壓力傳感器14將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置15，控制裝置15自動報警并使反應(yīng)爐10進(jìn)入待機(jī)模式，停止工藝運(yùn)行；根據(jù)需要，一般將尾氣管排放管路13的壓力值設(shè)定為不大于_200kPa。由于本發(fā)明所述的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置在應(yīng)用時能夠通過相應(yīng)的流量計與隔膜閥隨時控制運(yùn)載N2氣路I和O2氣路2中的氣流，從而由源頭減少了氣體泄露的機(jī)率；其次，利用源瓶壓力傳感器7預(yù)防了源瓶16在應(yīng)用中因出氣口不暢而造成內(nèi)壓過大及爆瓶的危險；同時，利用尾氣管壓力傳感器14預(yù)防了反應(yīng)爐10尾氣排放不暢的現(xiàn)象，利用爐門傳感器12避免了反應(yīng)爐10爐門關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，以及利用溫度傳感器11有效的控制了反應(yīng)爐10的溫度，避免了反應(yīng)爐10在應(yīng)用中出現(xiàn)不反應(yīng)或是反應(yīng)不充分的現(xiàn)象。本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)，故本發(fā)明未對其進(jìn)行詳述。
權(quán)利要求
1.一種液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，所述的裝置包含擴(kuò)散爐本體，其特征是所述的擴(kuò)散爐本體中的運(yùn)載N2氣路(I)、O2氣路(2)和吹掃N2氣路(3)中均安裝有對應(yīng)的用于測量和控制的流量計、以及用于接通或關(guān)閉氣路的隔膜閥，其中，在運(yùn)載N2氣路(I)中安裝的N2隔膜閥(6)設(shè)置于安裝在運(yùn)載N2氣路(I)的N2流量計(4)和源瓶進(jìn)氣閥(5)之間的管路中，且在位于N2隔膜閥(6)與源瓶進(jìn)氣閥(5)之間的管路設(shè)有用于檢測源瓶(16)壓力值的源瓶壓力傳感器(7);所述的源瓶(16)壓力值設(shè)定為30 IOOkPa ;所述的O2氣路⑵設(shè)有O2流量計⑶和O2隔膜閥(9);此外，所述的擴(kuò)散爐本體中的反應(yīng)爐(10)設(shè)有設(shè)定值不低于550°C的溫度傳感器(11)，反應(yīng)爐(10)爐門的開關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)有爐門傳感器(12)，反應(yīng)爐(10)的尾氣排放管路(13)中設(shè)有用于檢測管路內(nèi)壓力值的尾氣管壓力傳感 器(14);所述的尾氣排放管路(13)的壓力值設(shè)定為不大于-IOOkPa ;所述的N2流量計(4)、O2流量計(8)、N2隔膜閥(6)、源瓶壓力傳感器(7)、尾氣管壓力傳感器(14)以及溫度傳感器(11)均連接至具有檢測、傳輸信號及控制、報警功能的控制裝置(15)； 所述裝置的使用方法如下當(dāng)所述的源瓶壓力傳感器(7)檢測出源瓶(16)的壓力值大于其設(shè)定值時，源瓶壓力傳感器(7)將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置(15)，控制裝置(15)自動報警提示源瓶(16)壓力過高，并同時控制N2隔膜閥(6)關(guān)閉運(yùn)載N2氣路(I)；當(dāng)所述的O2流量計(8)檢測出O2氣路(2)中O2流量的設(shè)定值不大于0 sccm時，或是檢測出O2流量的波動偏差超出O2流量設(shè)定值的±15%時，O2流量計(8)將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置(15)，控制裝置(15)自動報警并同時關(guān)閉運(yùn)載N2氣路(I)； 所述的溫度傳感器(11)檢測出反應(yīng)爐(10)的溫度小于其設(shè)定值時，溫度傳感器(11)將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置(15)，控制裝置(15)自動報警并同時關(guān)閉運(yùn)載N2氣路(I);當(dāng)爐門傳感器(12)檢測出反應(yīng)爐(10)的爐門正常關(guān)閉時，爐門傳感器(12)將檢測出的正常信號傳遞至控制裝置(15)，從而正常進(jìn)入下一工序，若控制裝置(15)沒有接收到爐門關(guān)閉的正常信號則自動報警并同時關(guān)閉運(yùn)載N2氣路(I);當(dāng)尾氣管壓力傳感器(14)檢測出反應(yīng)爐(10)的尾氣排放管路(13)的壓力值大于其設(shè)定值時，尾氣管壓力傳感器(14)將檢測出的不正常信號傳遞至控制裝置(15)，控制裝置(15)自動報警并使反應(yīng)爐(10)進(jìn)入待機(jī)模式，停止工藝運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，其特征是所述的源瓶(16)壓力值設(shè)定為60kPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，其特征是所述的尾氣管排放管路(13)的壓力值設(shè)定為不大于_200kPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，其特征是所述的溫度傳感器(11)的設(shè)定值在液態(tài)源為POCl3時設(shè)定為不低于650°C，溫度傳感器(11)的設(shè)定值在液態(tài)源為BBr3或C3H9O3B時設(shè)定為不低于550°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，其特征是所述的控制裝置(15)為PLC、工控機(jī)或單片機(jī)。
全文摘要
一種涉及擴(kuò)散爐領(lǐng)域的液態(tài)源擴(kuò)散爐的安防裝置及其使用方法，所述的裝置在應(yīng)用時能夠通過相應(yīng)的流量計與隔膜閥隨時控制運(yùn)載N2氣路和O2氣路中的氣流，從而由源頭減少了氣體泄露的機(jī)率；其次，利用源瓶壓力傳感器預(yù)防了源瓶在應(yīng)用中因出氣口不暢而造成內(nèi)壓過大及爆瓶的危險；同時，利用尾氣管壓力傳感器預(yù)防了反應(yīng)爐尾氣排放不暢的現(xiàn)象，利用爐門傳感器避免了反應(yīng)爐爐門關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，以及利用溫度傳感器有效的控制了反應(yīng)爐的溫度，避免了反應(yīng)爐在應(yīng)用中出現(xiàn)不反應(yīng)或是反應(yīng)不充分的現(xiàn)象，從而保障了摻雜過程的操作安全。
文檔編號C30B31/16GK102965736SQ20121040971
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者霍得生, 張磊, 彭貴峰, 樊是昱 申請人:上海超日(洛陽)太陽能有限公司