专利名称：兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置的制作方法
技术领域：
兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，尤指一种供气相反应设备废气温度冷却并同步使整体设备与大气形成阻隔的防护装置。
背景技术：
[0002]一般有机金属化学气相沉积系统(MOCVD)是以III族、II族元素的有机化合物和 V、VI族元素的氢化物等作为晶体生成源材料，以热分解反应方式在基板上生成半导体薄膜的一种方法。而MOCVD生成使用的反应源(precusor)会通过载流气体(Carrier gas),例如氢气，将反应源的饱和蒸汽带至反应室中与其它反应气体混合，然后在被加热的基板上面发生化学反应促成薄膜的生成，而所有通过系统的有毒气体，则通过设置在系统最末端的废气处理系统(Scrubber)来负责吸附及处理。[0003]前述反应源分成两种，第一种是有机金属反应源,第二种是氢化物(Hydride)气体反应源，不论是有机金属反应源或是氢化物气体，都是属于具有毒性的物质。有机金属在接触空气之后会发生自然氧化，所以毒性较低，而氢化物气体则是毒性相当高的物质，所以在使用时务必要特别注意安全。[0004]此外，该载流气体(氢气)是一种极易燃的气体，氢气混比占4%至74%的浓度而与空气混合时，会组合成极易爆炸的气体，容易在热、日光或火花的刺激下易引爆，因此有机金属化学气相沉积系统(MOCVD)的相关防护措施都必须非常完备，以防止发生工安意外。[0005]公知反应源与载流气体通常分别收容在特殊的容器(钢瓶)中，再将容器(钢瓶) 排列设置在一种气瓶柜内，并通过管路及必要的监控机制连通到反应系统，例如中国台湾公告第1233140号的远程控制供气系统、中国台湾公告第578789号的钢瓶固定装置，及中国 台湾公告第200918688号的氟气及氢气产生装置等。但是反应源与载流气体通过管路流出气瓶柜，再流通到反应室的过程中，仍然有在各转接点或分接点发生泄漏的危机，是以公知的气瓶柜及监控机制仍存有极大的风险，还不足够完全防制爆炸发生。[0006]另外，现今虽有一种空气隔绝技术，通常应用在化学实验室中，其主要是利用惰性气体(例如氮气)或抽取真空的方式形成第二道防护机制，确实防制反应源与载流气体与空气接触。但如果将这种惰性气体的空气隔绝技术应用在上述的有机金属化学气相沉积系统(MOCVD)中，其单纯输入惰性气体而不增加其附加价值时，将导致防护机制的成本过高。 为此，如何应用惰性气体隔绝技术克服习知气瓶柜或反应室外部管路泄漏的风险，同时可以用来降低有机金属化学气相沉积系统(MOCVD)所排出的反应生成气体的高热与将之净化，将是本实用新型所要揭露的技术课题。实用新型内容[0007]有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，克服公知氢气与硅甲烷气使用过程中的风险，达到预防爆炸燃烧的第二道防护目的，同时，本实用新型能利用液态氮冷却从反应室输出的高热气体，并使高热气体中的有毒物质(例如氯化氢，HCL)结晶，达到安全排出反应气体及除去酸性化学物质的净化功效。[0008]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的一种兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其包含用于对一反应室形成空气隔绝状态的一围体及一冷却装置，该围体为内部形成一密室的密闭结构体，使该反应室设置在该密室内；该冷却装置包含一冷凝器，一设置在该冷凝器上并连通该密室的气排出口，一设置在该冷凝器内的内胆， 一连通于该反应室与该内胆的高温排气管路，及一用以输入液态氮至该冷凝器的液氮输入管。[0009]作为优选方案，该围体为金属板材组合而成的密闭结构体，其选定侧设有一活动门体。[0010]作为优选方案，该围体设有泄压口。[0011]作为优选方案，该围体包含一系统控制面板，该系统控制面板设有阀门开关、管路气体流量与温度的设定及数字显示装置。[0012]作为优选方案，该系统控制面板包含氧气侦测器。[0013]作为优选方案，该反应室为化学气相沉积反应装置。[0014]作为优选方案，该内胆具有一设置有复数个障板的捕集腔，该高温排气管路连通于该捕集腔。[0015]作为优选方案，该冷却装置包含一连通于该捕集腔的低温排气管路。[0016]作为优选方案，该液氮输入管连接于一液氮储存桶。[0017]本实用新型达到的技术效果如下本实用新型兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置使用时，汽化的充满围体内的密室，使密室形成正压状态，用以防止围体外部含氧大气进入该围体内，通过杜绝大气中的助燃气体(氧气)与围体内反应室所使用的氢气或其他反应气体接触混合，进而达到预防爆炸的目的。另外，本实用新型从该高温排气管路流通至该捕集腔的高温反应气体被冷却后，在该捕集腔的障板凝结高温反应气体中的酸性物质，达到安全排出气体同·时除去酸性化学物质的净化毒性功效。
[0018]图1为本实用新型兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置较佳实施例的组合状态不意图；[0019]图2为本实用新型兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置较佳实施例的立体示意图；[0020]图3为本实用新型兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置较佳实施例的使用状态参考图。[0021] 部件名称[0022] 10反应室20气体钢瓶[0023] 201载流气瓶202反应源钢瓶[0024] 203反应气体管路I围体[0025] 11 密室12活动门体[0026] 13系统控制面板14泄压口[0027]2冷却装置21冷凝器[0028]22气排出口23内胆[0029]231障板232捕集腔[0030]24高温排气管路25液氮输入管[0031]26低温排气管路3液态氮桶[0032]4真空汲引设备。
具体实施方式
[0033]参阅图1及图2所示，本实用新型兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其较佳的实施例包含用于包围一反应室10 (Reactor Chamber)及一气体钢瓶20以形成空气隔绝状态的一围体I，以及一用于产生氮气及冷却作用的冷却装置2，其中[0034]该反应室10为气体混合与发生反应的化学气相反应装置，其室体通常是由不锈钢或是石英构成，而且室体的内壁具有由石英或是高温陶瓷所构成的内衬。在室体中会有乘载盘用来乘载基板，乘载盘必须能够有效率地吸收从加热器所提供的能量而达到薄膜生成时所需要的温度，而且不能与反应气体发生反应，所以乘载盘多半是用石墨制造而成。另外还具有加热装置，依照设计的不同，加热装置可以是设置在反应室10之内，也可以设置在反应室10之外，其种类则有红外线灯管、热阻丝及微波等。[0035]该气体钢瓶20较佳的实施例包含一装有载流气体(氢气)的载流气瓶201及一个或一个以上装有反应源的反应源钢瓶202，并分别通过反应气体管路203连通到反应室10， 用以输出反应源饱和蒸汽与载流气体到反应室10。[0036]该围体I为内部形成有一密室11的密闭结构体，为金属板材或其他复合板材组合而成的矩形或其他形状的密闭结构体，使上述该反应室10及气体钢瓶20全部设置在围体I的密室11内，而围体I的选定侧(前侧)设有一用于密闭及开启的活动门体12及一系统控制面板13，其他选定侧设有一个或一个以上的泄压口 14，泄压口 14设置一泄压阀，用以排出围体I内过高的氮气压力。其中，该系统控制面板13上设有阀门开关、各个管路气体流量、温度的设定及数字显示装置，特别是设有连通到围体I密室11内的氧气侦测器， 氧气侦测器是电子式侦测器或化学反应试剂/纸等，通过氧气侦测器及时监控密室11内的氧气状况，如有异常时系统控制面板13会自动警报，使操作者能及时了解反应室10运转的情况。[0037]该冷却装置2设置在围体I的密室11内，其较佳的实施例包含一冷凝器21 (冷阱)，一设置在冷凝器21上并连通密室11的气排出口 22，一设置在冷凝器21内的内胆23， 一连通于反应室10与内胆23的高温排气管路24，及一用以输入液态氮至冷凝器21的液氮输入管25。其中，该内胆23具有一设置有复数个障板231的捕集腔232，使高温排气管路 24连通于捕集腔232与反应室10 ;另外，更设有一连通于捕集腔232并延伸出围体I的低温排气管路26，该低温排气管路26连接于真空汲引设备4 (真空机)。此外，上述该液氮输入管25的另一端连接于一液氮储存桶3，用以供应极低温的液态氮。[0038]参阅图3所示，本实用新型兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置使用时，由气体钢瓶20 (载流气瓶201与反应源钢瓶202)通过反应气体管路203输出反应气体到反应室10，并通过高温(约1400°C )及其他条件将反应气体热分解反应镀在基板上。同时，从该液氮储存桶3及液氮输入管25输入液态氮至冷却装置2的冷凝器21内。因此，该反应室10运作后所产生的高温反应气体则从该高温排气管路24流通至内胆23的捕集腔232 中，因此，能够使高温反应气体被冷凝器21内的低温液态氮冷却。由于冷凝器21中的低温液态氮与高热气体进行热交换的作用下，将汽化形成用于隔绝及抑制火花的氮气，并通过气排出口 22逐渐充满围体I内的密室11，使密室11形成正压状态，因此就能隔绝氧气进入围体I内与氢气接触混合，进而达到预防爆炸燃烧的功能。[0039]另外，本实用新型从该高温排气管路24流通(排出)至捕集腔232中的高温反应气，其通常具有有害的酸性物质，例如氯化氢(HCL)，当高温反应气在捕集腔232内被外部的液态氣冷却后，在障板231上凝结反应气中的酸性物质结晶，达到抓酸的功能，其后 再使冷却后的反应气自低温排气管路26排出围体I，因此，本实用新型能够同时达到安全排出反应气及除去酸性化学物质的功效。[0040]以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其包含用于对一反应室形成空气隔绝状态的一围体及一冷却装置，其特征在于，该围体为内部形成一密室的密闭结构体，使该反应室设置在该密室内；该冷却装置包含一冷凝器，一设置在该冷凝器并连通该密室的气排出口，一设置在该冷凝器内的内胆，一连通于该反应室与该内胆的高温排气管路，及用以输入液态氮至该冷凝器的液氮输入管。
2.根据权利要求1所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该围体为金属板材组合而成的密闭结构体，其选定侧设有一活动门体。
3.根据权利要求1所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该围体设有泄压口。
4.根据权利要求1所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该围体包含一系统控制面板，该系统控制面板设有阀门开关、管路气体流量与温度的设定及数字显示装置。
5.根据权利要求4所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该系统控制面板包含氧气侦测器。
6.根据权利要求1所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该反应室为化学气相沉积反应装置。
7.根据权利要求1所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该内胆具有一设置有复数个障板的捕集腔，该高温排气管路连通于该捕集腔。
8.根据权利要求7所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该冷却装置包含一连通于该捕集腔的低温排气管路。
9.根据权利要求1所述的兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其特征在于，该液氮输入管连接于一液氮储存桶。
专利摘要本实用新型公开了一种兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置，其包含一围体及一冷却装置；该围体内部形成密室，使气相反应设备的反应室及气体钢瓶设置在密室内；该冷却装置包含冷凝器，设置在冷凝器上并连通密室的气排出口，设置在冷凝器内的内胆，连通于反应室与内胆的排气管路，及连通冷凝器的液氮输入管。这样从液氮输入管输入液态氮，使冷却装置利用液态氮冷却内胆的废气高温，同时在冷凝器中汽化的氮气充满围体的密室形成正压，达到防止含氧大气侵入的防爆作用。本实用新型兼容气相反应设备的废气冷却与围护装置还能够安全排出反应气体及除去酸性化学物质。
文档编号C23C16/44GK202849540SQ20122044029
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者李茂碷, 李承恩 申请人:李承恩