耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝置的製作方法

2023-07-12 18:16:56

專利名稱：耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體工業機械製造設備元部件技術領域，具體指一種能耐真 空及高壓有氣體保護的可移動密封裝置。
背景技術：
半導體材料和器件的生長製作已經有多年歷史，由於其特殊要求，比如潔 淨度、真空、高壓以及特種氣體使用等等對半導體機械的設計製造使用提出了
更高更複雜的要求。比如n-iv族化合物半導體的富滎生長，材料的生長溫度
達到470'C左右，而融化所需溫度更是達到50(TC以上，在這個溫度下，母液 中富汞的蒸汽壓達到接近lOatm.，生長過程中為了不使母液沸騰還需要腔體內 充入高壓氫氣或者惰性氣體，氫氣是一種可燃危險氣體，若腔體密封不好會導 致腔體內的氫氣和汞蒸汽流出，從而嚴重汙染環境。在生長之前裝樣取樣則需 要抽真空使生長腔體中不存在大氣中的水分和灰塵，生長過程中更是需要升降 樣品，以上的種種要求單獨實現並不困難，如果同時需要一種裝置完全滿足這 些條件卻提出了一個難題。工業中一般要求的密封方式採用的0型圈方式較 多，也有油封或者其他密封方式，但是O型圈無法滿足多次升降的要求，而且 密封圈的材料一般易掉落雜質汙染腔體和腔體中高純材料。油封由於密封油脂 的揮發更是無法滿足上述要求。同時，上述方法無法解決腔體內部有害氣體洩 露的問題，氫氣是易燃易爆氣體，而汞蒸汽則會嚴重汙染環境， 一旦發生洩露， 將會對生產安全和環境構成重大威脅。 發明內容鑑於上述半導體材料生產用機械提出的複雜的要求，本發明提出了一種能 耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝置。
本發明的裝置如圖l所示，該裝置既能滿足真空、高壓的密封要求，還能 夠進行上下移動，並且能夠阻止有害氣體的洩露。該裝置的工作原理是當系 統抽真空的時候由下Y型密封圈6的上圈完成密封作用，當抽真空的時候，腔
體內壓力要小於外部壓力，這樣受到氣體壓力的影響，下Y型密封圈6的上圈 就會朝外膨脹，裡圈緊貼不鏽鋼旋轉升降軸1，外圈則會緊貼外不鏽鋼套2， 真空度越高下Y型密封圈6和二者之間的密封程度越好;反之，若腔體內加壓， 則下Y型密封圈6的下圈起到密封作用。上Y型密封圈3主要起到對保護氣 體的密封作用，原理與Y型密封圈6相同。裝置與密封高壓腔體9的結合部位 不鏽鋼連接平臺8由O型圈7來密封。
採用這種密封方法後，半導體材料生產用機械主要由一下幾個方面的改
進
a) 機械運動靈活性增加，可以在高溫狀態下對該腔體內部件實現上下、 旋轉功能，並不會對腔體的密封造成影響，也不會造成腔體內有害氣 體洩露；
b) 增加了保護氣體。再好的密封技術也無法完全阻止氣體的逸出，可燃 可爆以及對人體危險的氣體都會對環境造成影響，本裝置增加了洩露 氣體保護裝置，這樣即使腔體內有害氣體有微量洩露的情況下也不會 汙染環境。 —
c) 採用聚四氟乙烯製作的Y型密封圈3和6有非常好的耐磨性能，在機 械部件運動的情形下也不易掉落雜質和碎屑，保證了腔體內潔淨材料 的純度。


圖l:耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝置結構原理圖；. 圖中 ——
1——不鏽鋼旋轉升降軸； 、 2——不鏽鋼外套；
3——上Y型密封圈；
4——保護氣體進氣管；
5——保護氣體出氣管；
6——下Y型密封圈；
7——O型密封圈；
8——不鏽鋼連接平臺；
9——高壓腔體。
具體實施例方式
1)該裝置是為滿足高純和高壓環境的要求設計， 一般而言，裝置中不 鏽鋼旋轉升降軸1和不鏽鋼外套2都需要採用優質不鏽鋼1Crl8Ni9Ti製作， 並且不鏽鋼旋轉升降軸1的外表面以及不鏽鋼外套2的內表面需要進行精細拋 光，要求表面粗糙度低於1微米，以使Y型密封圈3和6與兩者緊密結合，達 到最好的密封效果；
2)上Y型密封圈3和下Y型密封圈6組合之間需要用聚四氟乙烯圈隔開， 以保證密封效果，選用聚四氟乙烯是為了防止在(1)升降旋轉拉杆運動時既 不會而這摩擦產生劃痕也不會因為掉落殘渣汙染腔體。在上Y型密封圈3上邊 同樣需要用聚四氟乙烯材料製作壓圈，用於緊壓上Y型密封圈，然後用不鏽鋼 壓圈壓住聚四氟乙烯圈，緊固在不鏽鋼外套2上。3) 上Y型密封圈3與下Y型密封圈6的兩個Y型圈要背向放置，這樣才 會起到應有的密封作用。
4) 保護氣體管道均採用EP級不鏽鋼管道，保證潔淨度的同時可以承受較 高壓力。管道接頭需採用VCR連接方式，該種連接方式可以拆卸並能夠保證 高壓下的氣密性。
權利要求
1. 一種耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝置，它由可以上下升降和旋轉的不鏽鋼旋轉升降軸(1)、Y型密封圈(3)和(6)、O型密封圈(7)、不鏽鋼外套(2)和保護氣體進氣管(4)與保護氣體出氣管(5)構成，其特徵在於所述的裝置通過O型密封圈(7)與高壓腔體(9)上的不鏽鋼連接平臺(8)之間實現密封連接；不鏽鋼旋轉升降軸(1)與不鏽鋼外套(2)之間由上Y型密封圈(3)和下Y型密封圈(6)來密封；不鏽鋼外套(2)上安裝有可以通保護氣體的進氣管(4)和出氣管(5)。
2. 根據權利要求1所述的一種耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝 置，其特徵在於所述的不鏽鋼旋轉升降軸(1)和不鏽鋼外套(2)採用 lCrl8M9Ti不鏽鋼材料。
3. 根據權利要求1所述的一種耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝 置，其特徵在於所述的不鏽鋼旋轉升降軸(1)的外表面和不鏽鋼外套(2) 的內表面的表面粗糙度低於1微米。
4.根據權利要求1所述的一種耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝 置，其特徵在於所述的上Y型密封圈(3)和下Y型密封圈(6)各有兩個 背向放置的Y形密封圈組成，上Y型圈(3)和下Y型密封圈(6)中間用聚 四氟乙烯圈隔開。
全文摘要
本發明公開了一種耐真空及高壓有氣體保護的可移動密封裝置，其特徵是裝置與密封腔體的結合部位由O型圈密封，上下移動由連接移動機械部分的精拋光的不鏽鋼旋轉升降軸完成，不鏽鋼旋轉升降軸與外壁之間採用兩組Y型密封圈進行密封，每組Y型圈可以獨立完成對高壓和真空的保持，當下方有高壓存在時，由於壓力的作用會使兩組Y型圈中的朝下的一個向外擴張，從而緊貼外套和提拉杆的表面，壓力越大，密封圈的接觸面積就越大，結合的越緊密阻止氣體流出。真空時則相反，兩組密封圈中的上邊的一隻則起到密封作用。若氣體有微漏時，有毒有害氣體會隨保護氣體流入尾氣，防止汙染環境。
文檔編號H01L21/00GK101447414SQ20081020456
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月15日 優先權日2008年12月15日
發明者張傳傑, 徐慶慶, 楊建榮, 魏彥鋒 申請人:中國科學院上海技術物理研究所