氣體過濾處理結構、尾氣處理系統的製作方法
2023-05-11 06:40:16
專利名稱：氣體過濾處理結構、尾氣處理系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及化學氣相沉積(CVD)技術領域，特別涉及用於化學氣相沉積工藝的氣體過濾處理結構、尾氣處理系統。
背景技術：
MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)是在氣相外延生長(VPE)的基礎上發展起來的一種化學氣相外延沉積工藝。它以III族、II族元素的有機化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長的源材料，以熱分解反應方式在石墨盤上進行沉積工藝，生長各種III-V族、II-VI族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。在化學氣相工藝過程中反應腔室中氣體需要經過過濾系統，將氣體中的顆粒等物 質過濾，然後經過相應的化學處理過後才能向外部排放。具體地，請結合圖I所示的現有的MOCVD設備的尾氣處理系統的結構示意圖。彎管30的一端與上遊反應腔室10相連接，另一端與下遊過濾器20相連，所述彎管30與過濾器20共同構成了 MOCVD設備的過濾系統。來自上遊反應腔室10的氣體經過彎管30進入過濾器20，經過過濾器20過濾後的氣體流向對應的化學處理部件。在實際中，發現現有的MOCVD設備的利用率(uptime)偏低，無法滿足應用的要求。
實用新型內容本實用新型實施例解決的問題是提供了用於化學氣相沉積工藝的氣體過濾處理結構、尾氣處理系統、延長MOCVD設備的尾氣處理系統的過濾器的濾芯的使用壽命的方法和MOCVD設備的尾氣處理方法，減小了流向下遊過濾器的濾芯中的顆粒，從而延長了過濾器以及濾芯的使用周期，減少了化學氣相沉積設備(包括MOCVD設備)因為清洗和或/更換過濾器而產生的停機時間，因而提高了化學氣相沉積設備的利用率。為了解決上述問題，本實用新型提供一種氣體過濾處理結構，包括彎管，所述彎管的一端與上遊反應腔室相連接，另一端與帶有濾芯的過濾器相連接，所述彎管的轉彎處設置有預收集過濾部件，所述預收集過濾部件沿氣體流動的方向設置，所述預收集過濾部件的一端與彎管相連接，另一端封閉，用於對氣體中的顆粒進行預收集過濾處理。可選地，所述氣體過濾處理結構用於MOCVD設備的尾氣處理系統。可選地，所述彎管上遊設置有冷卻結構，所述冷卻結構用於對來自反應腔室的氣體進行冷卻處理，所述預收集過濾部件對所述冷卻結構冷卻後的氣體進行預收集過濾處理。可選地，所述預收集過濾部件與所述彎管結合為一體或可以相互分離。可選地，所述預收集過濾部件採用一體成型的方式製作。可選地，所述預收集過濾部件為管狀。可選地，所述預收集過濾部件內還設置有過濾網或濾芯。可選地，所述過濾網或濾芯能夠與所述預處理過濾部件相互分離。[0014]可選地，所述預收集過濾部件的一端與所述彎管通過可拆卸聯接方式結合為一體，所述預收集過濾部件的另一端封閉或所述預收集過濾部件的另一端具有可拆卸的端蓋，該端蓋使得預收集過濾部件形成容納顆粒物質的空間。可選地，所述預收集過濾部件的一端與所述彎管結合為一體，所述預收集過濾部件的另一端具有可拆卸的端蓋，該端蓋使得所述預收集過濾部件形成容納顆粒物質的空間。相應地，本實用新型還提供一種用於化學氣相沉積工藝的尾氣處理系統，包括所述的氣體過濾處理結構。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點本實用新型提供的氣體過濾處理結構中設置的彎管相連接的預收集過濾部件，氣體自上遊反應腔室流向下遊的過濾器時，在設置於轉彎處的預收集過濾部件中進行預收集處理，氣體中的顆粒物質因為自身重力作用沉降於預收集過濾部件中，從而減少了對下遊 的過濾器及濾芯的沾汙，延長了過濾器的使用壽命，減少了化學氣相沉積設備(包括MOCVD設備)因為清洗或更換過濾器的停機時間，因而提高了化學氣相沉積設備的利用率；進一步優化地，所述彎管的上遊設置有冷卻結構，該冷卻結構能夠對氣體進行冷卻，有利於氣體中的顆粒凝結，從而預收集過濾部件能夠收集更多的顆粒，進一步減少流向下遊的過濾器及濾芯的顆粒，進一步延長過濾器的使用壽命；進一步優化地，所述預收集過濾部件與所述彎管結合為一體,這樣整個氣體過濾處理結構更加簡化，並且預收集過濾部件可以與彎管採用一體成型的方式製作，不僅節約工藝步驟，而且也能夠防止外部對預收集過濾部件的汙染，保證了預收集過濾部件內的真空度和潔淨度；並且當預收集過濾部件與彎管採用一體成型的方式製作的時候，可以在預收集過濾部件的另一端設置可拆卸端蓋，該端蓋能夠將預收集過濾部件封閉，並且該端蓋能夠從預收集過濾部件上移除，從而實現對預收集過濾部件的清潔維護；進一步優化地，所述預收集過濾部件與彎管可以相互分離，在預收集過濾部件使用一段時間後，可以採用乾淨的預收集過濾部件的備件進行替換，操作簡單、方便，也不需要化學氣相沉積設備停機；進一步優化地，所述預收集過濾部件中還可以設置過濾網或濾芯，所述過濾網或濾芯用於對氣體進行進一步的過濾，獲得更好的過濾效果，進一步減少對下遊過濾器和濾芯的沾汙，延長下遊過濾器和濾芯的使用壽命。
圖I是現有的MOCVD設備的尾氣處理系統的結構示意圖；圖2是本實用新型第一實施例的MOCVD設備的結構示意圖；圖3是本實用新型第二實施例的MOCVD設備的結構示意圖；圖4是本實用新型第三實施例的MOCVD設備的結構示意圖。
具體實施方式
現有的MOCVD設備的利用率偏低，無法滿足應用的要求。經過發明人研究發現，由於需要頻繁停機對過濾器(主要是其中的濾芯)進行清潔維護，佔用了 MOCVD設備原本用於工藝的時間。過濾器的結構通常較為複雜，其清潔維護的時間很長。但是基於現有的技術，無法對過濾器的結構進行優化以減小對其清潔維護的時間，因此發明人考慮延長現有的過濾器的使用壽命，減少對過濾器進行清潔維護的次數。如圖I所示，在現有的化學氣相沉積設備的尾氣處理系統中，上遊反應腔室10與下遊過濾器20通常通過彎管30相連接，反應腔室10的水平位置通常高於過濾器20的水平位置，尾氣自反應腔室10垂直向下流出，然後經過彎管30水平地流向下遊過濾器20，過濾器20的濾芯對尾氣中的顆粒進行過濾處理。發明人考慮在彎管30的轉彎處設置預收集過濾部件，該預收集過濾部件應沿氣體流動方向設置，並且設置在彎管和氣體流動方向的下方，以滿足氣體流經轉彎處時其中的顆粒因為自身重力作用能夠沉降於預收集過濾部件中，從而減小流向下遊過濾器30的顆粒的數目，減少對過濾器30及其濾芯的沾汙。具體地，本實用新型提出的預收集過濾部件的一端應與彎管的轉彎相連接，且設置在氣體流動方向的下方，氣體中的顆粒能夠因為重力沉降於該預收集過濾部件中，並且該預收集過濾部件的另一端應保持封閉，從而能夠容納沉降的顆粒物質。需要說明的是本實用新型所述的氣體過濾處理結構和尾氣處理系統適用於各種需要對尾氣進行過濾處理的化學氣相沉積設備。作為一個實施例，本實用新型以應用於MOCVD工藝的MOCVD設備為例進行說明，在其他的實施例中，本實用新型所述的氣體過濾處理結構和尾氣處理系統也適用於其他的化學氣相沉積設備。下面結合具體的實施例對本實用新型的技術方案進行詳細的說明。為了更好地說明本實用新型的技術方案，請結合圖2所示的本實用新型第一實施例的MOCVD設備的結構示意圖。彎管300的一端與上遊反應腔室100相連接，另一端與下遊過濾器200相連接。如圖所示，圖中反應腔室100設置於過濾器200的上方。在其他的實施例中，反應腔室100還可以設置於過濾器200的下方。但是無論反應腔室100與過濾器200的相對位置關係如何，反應腔室100始終作為氣體的上遊，過濾器200還作為氣體的下遊，即氣體自反應腔室100經過彎管300流向過濾器200。本實施例中，彎管300包括第一彎管3001和第二彎管3002，所述第一彎管3001的一端與上遊反應腔室100相連接，另一端與第二彎管3002的一端相連接，所述第二彎管3002的另一端與下遊過濾器200相連接。所述第一彎管3001與第二彎管3002之間具有一定的角度。本實施例中，所述第一彎管3001垂直於所述第二彎管3002，兩者之間的角度為90度，從而所述第一彎管3001沿垂直方向分布，第二彎管3002沿水平方向分布。在其他的實施例中，所述第一彎管3001和第二彎管3002之間的角度還可以為其他角度，比如所述第一彎管3001與第二彎管3002之間角度可以為30度、45度或60度等。本實用新型所述的第一彎管3001和第二彎管3002的材質可以相同，也可以不同。本實施例中，所述第一彎管3001和第二彎管3002的材質相同。比如，所述第一彎管3001和第二彎管3002的材質可以為金屬、陶瓷等。作為一個實施例，所述第一彎管3001和第二彎管3002的材質為不鏽鋼。請繼續參考圖2，預收集過濾部件400設置於彎管300的轉彎處，且所述預收集過濾部件400的方向沿氣體流動的方向設置，預收集過濾部件400的一端與彎管300的轉彎相連接，另一端封閉。作為一個實施例，預收集過濾部件400為管狀，從而彎管300與預收集過濾部件400的結構形成類似三通管道的結構。作為其他的實施例，所述預收集過濾部件400還可以為立方體、長方體等其他具有一定容積、能夠容納顆粒物質的結構，在此不作說明。本實用新型所述的預收集過濾部件400沿氣體流動的方向設置在彎管300的轉彎處，主要是為了保證氣體在自上向下沿第一彎管3001流動的過程中，能夠將氣體中因為自身重力而沉降的物質沉降於預收集過濾部件400中，並且在預收集過濾部件400中停留，然後氣體在轉彎處轉彎繼續沿第二彎管3002向前流動，經過上述預收集過濾部件400的過濾作用，減少了流向過濾器200及其濾芯的顆粒，減少對過濾器200及其濾芯的沾汙，相應延長了過濾器200及其濾芯的使用壽命。作為一個實施例，所述預收集過濾部件400與彎管300之間的結合為兩者可以相互分離。預收集過濾部件400可以與彎管300分別製作，然後通過可拆卸連接方式結合為一體。本實施例中,所述預收集過濾部件400通過真空接頭401與彎管300結合為一體。這 樣，在預收集過濾部件400使用一段時間後，可以方便地更換新的潔淨的預收集過濾部件。當然，在其他的實施例中，所述預收集過濾部件400還可以與彎管300結合為一體，即兩者是不可分離的，這樣可以通過一體成型的方式預收集過濾部件400和彎管300，從而簡化整個尾氣處理系統的製作方法。當預收集過濾部件400與彎管300通過可拆卸聯接方式結合為一體時，所述預收集過濾部件400的另一端為封閉的結構，即該部分不能打開，以便容納顆粒；當然，所述預收集過濾部件400的另一端也可以為可拆卸的端蓋，該端蓋一方面能夠使得預收集過濾部件400形成容納顆粒的空間，另一方便能夠分離，實現對預收集過濾部件400的清潔保養。當預收集過濾部件400與彎管300結合為一體時，可以在預收集過濾部件400的另一端設置可拆卸的端蓋，該端蓋用於將預收集過濾部件400的另一端封閉，並且該端蓋能夠與所述預收集過濾部件400分離。在預收集過濾部件400使用一段時間需要清潔處理時,可以通過打開端蓋實現對預收集過濾部件400的清潔維護。本實用新型所述的預收集過濾部件400的材質應可以為金屬、陶瓷等材質。作為一個實施例，所述預收集過濾部件400的材質與彎管300的材質相同，所述預收集過濾部件400的材質為不鏽鋼。作為一個實施例所述預收集過濾部件400中還可以額外設置過濾部件(圖中未示出)，該過濾部件用於對氣體進行進一步的過濾處理，以獲得更好的過濾效果。所述過濾部件可以與預收集過濾部件400結合為一體，也可以與所述預收集過濾部件400保持相對的獨立(即兩者可以分離)。所述過濾部件可以為濾芯，也可以為過濾網。本實施例中，在所述預收集過濾部件400中設置濾芯。作為一個可選的實施例，所述預收集過濾部件400的另一端具有端蓋，該端蓋用於將所述預收集過濾部件400封閉，且該端蓋能夠與所述預收集過濾部件400分離，所述過濾部件與所述預收集過濾部件400可以分離。在需要對預收集過濾部件400進行清潔維護時,可以將端蓋打開,對預收集過濾部件400進行清潔，並且更換潔淨的過濾部件。作為本實用新型的又一可選實施例，所述過濾部件與預收集過濾部件400結合為一體，所述預收集過濾部件400與所述彎管300可以相互分離，在預收集過濾部件400需要清潔維護時，只需要直接將預收集過濾部件400連同過濾器一同更換即可。下面請參考圖3所示的本實用新型第二實施例的MOCVD設備的結構示意圖。與前一實施例相同的結構米用相同的標號表不。彎管300的一端與上遊反應腔室100相連接，另一端與下遊過濾器200相連接。本實施例與前一實施例的區別在於，彎管300包括自上遊向下遊依次連接的第一彎管3001、第三彎管3003、第四彎管3004、和第二彎管3002，相鄰的兩個彎管之間具有轉彎。本實施例中，相鄰的兩個彎管之間的角度為90度。在其他的實施例中，相鄰的兩個彎管之間的角度可以為其他任意的角度，在此不一一列舉。本實施例中，所述預收集過濾部件400可以設置於第三個轉彎處(即位於第四彎管3004與第二彎管3002之間的轉彎處)，所述預收集過濾部件400的方向為沿豎直方向。在其他的實施例中，在保證預收集過濾部件400的方向與氣體流動的方向一致的前提下，所述預收集過濾部件400還可以位於其他任意一個轉彎，比如所述預收集過濾部件400可以設置於第二個轉彎處(即第三彎管3003與第四彎管3004之間的轉彎處)，此時預收集過 濾部件400的方向與所述第三彎管3003的方向相同，即預收集過濾部件400沿水平方向布局。下面請參考圖4所示的本實用新型第三實施例的MOCVD設備的結構示意圖，與第一實施例相同的結構米用相同的標號表不。彎管300向下延伸,真空接頭401位於轉彎的下方，真空接頭401將第一彎管3001與預收集過濾部件400相連接，第一彎管3001、第二彎管3002將上遊反應腔室100與下遊過濾器200相連接。本實施例與第一實施例的區別在於，真空接頭401的位置位於彎管的轉彎的下方。本實用新型還提供一種延長MOCVD設備的尾氣處理系統的過濾器的濾芯的使用壽命的方法，所述方法在氣體自上遊反應腔室流向下遊過濾器時，在氣體流動的彎管的轉彎處對氣體進行預收集處理，利用氣體中顆粒的自身重力作用沉降，減少流向過濾器的濾芯中的顆粒，從而延長過濾器的濾芯的使用壽命。作為本實用新型的一個實施例，可以在彎管處設置預收集管道，所述預收集管道的一端與所述彎管相連接，另一端封閉，從而該預收集管道與彎管結合，呈三通管道狀。作為本實用新型的又一實施例，在氣體自上遊流向彎管之前，還可以對氣體進行冷卻，以使得氣體中的更多的顆粒物質能夠凝結，進一步減少流向過濾器的顆粒。利用所述方法對MOCVD設備的尾氣進行處理，不僅能夠減少對過濾器及其濾芯的沾汙，而且具有更好的過濾效果。綜上，本實用新型提供的氣體過濾處理結構中設置的彎管相連接的預收集過濾部件，氣體自上遊反應腔室流向下遊的過濾器時，在設置於轉彎處的預收集過濾部件中進行預收集處理，氣體中的顆粒物質因為自身重力作用沉降於預收集過濾部件中，從而減少了對下遊的過濾器及濾芯的沾汙，延長了過濾器的使用壽命，減少了化學氣相沉積設備(包括MOCVD設備)因為清洗或更換過濾器的停機時間，因而提高了化學氣相沉積設備的利用率；進一步優化地，所述彎管的上遊設置有冷卻結構，該冷卻結構能夠對氣體進行冷卻，有利於氣體中的顆粒凝結，從而預收集過濾部件能夠收集更多的顆粒，進一步減少流向下遊的過濾器及濾芯的顆粒，進一步延長過濾器的使用壽命；進一步優化地，所述預收集過濾部件與所述彎管結合為一體，這樣整個氣體過濾處理結構更加簡化，並且預收集過濾部件可以與彎管採用一體成型的方式製作，不僅節約工藝步驟，而且也能夠防止外部對預收集過濾部件的汙染，保證了預收集過濾部件內的真空度和潔淨度；並且當預收集過濾部件與彎管採用一體成型的方式製作的時候，可以在預收集過濾部件的另一端設置可拆卸端蓋，該端蓋能夠將預收集過濾部件封閉，並且該端蓋能夠從預收集過濾部件上移除，從而實現對預收集過濾部件的清潔維護；進一步優化地，所述預收集過濾部件與彎管可以相互分離，在預收集過濾部件使用一段時間後，可以採用乾淨的預收集過濾部件的備件進行替換，操作簡單、方便，也不需要化學氣相沉積設備停機；進一步優化地，所述預收集過濾部件中還可以設置過濾網或濾芯，所述過濾網或濾芯用於對氣體進行進一步的過濾，獲得更好的過濾效果，進一步減少對下遊過濾器和濾芯的沾汙，延長下遊過濾器和濾芯的使用壽命。雖然本實用新型己以較佳實施例披露如上，但本實用新型並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本實用·新型的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。
權利要求1.一種氣體過濾處理結構，包括彎管，所述彎管的一端與上遊反應腔室相連接，另一端與帶有濾芯的過濾器相連接，其特徵在於，所述彎管的轉彎處設置有預收集過濾部件，所述預收集過濾部件沿氣體流動的方向設置，所述預收集過濾部件的一端與彎管相連接，另一端封閉，用於對氣體中的顆粒進行預收集過濾處理。
2.如權利要求I所述的氣體過濾處理結構，其特徵在於，所述彎管上遊設置有冷卻結構，所述冷卻結構用於對來自反應腔室的氣體進行冷卻處理，所述預收集過濾部件對所述冷卻結構冷卻後的氣體進行預收集過濾處理。
3.如權利要求I所述的氣體過濾處理結構，其特徵在於，所述預收集過濾部件與所述彎管結合為一體或可以相互分離。
4.如權利要3所述的氣體過濾結構，其特徵在於，所述預收集過濾部件採用一體成型的方式製作。
5.如權利要求I所述的氣體過濾處理結構，其特徵在於，所述預收集過濾部件為管狀。
6.如權利要求4所述的氣體過濾處理結構，其特徵在於，所述預收集過濾部件內還設置有過濾網或濾芯。
7.如權利要求6所述的氣體過濾處理結構，其特徵在於，所述過濾網或濾芯能夠與所述預處理過濾部件相互分離。
8.如權利要求I所述的氣體過濾處理結構,其特徵在於,所述預收集過濾部件的一端與所述彎管通過可拆卸聯接方式結合為一體，所述預收集過濾部件的另一端封閉或所述預收集過濾部件的另一端具有可拆卸的端蓋，該端蓋使得預收集過濾部件形成容納顆粒物質的空間。
9.如權利要求I所述的氣體過濾處理結構,其特徵在於,所述預收集過濾部件的一端與所述彎管結合為一體，所述預收集過濾部件的另一端具有可拆卸的端蓋，該端蓋使得所述預收集過濾部件形成容納顆粒物質的空間。
10.一種用於化學氣相沉積工藝的尾氣處理系統，其特徵在於，包括如權利要求I所述的氣體過濾處理結構。
專利摘要本實用新型提供一種氣體過濾處理結構、尾氣處理系統，其中所述氣體過濾處理結構包括彎管，所述彎管的一端與上遊反應腔室相連接，另一端與帶有濾芯的過濾器相連接，所述彎管的轉彎處設置有預收集過濾部件，所述預收集過濾部件沿氣體流動的方向設置，所述預收集過濾部件的一端與彎管相連接，另一端封閉，用於對氣體中的顆粒進行預收集過濾處理。本實用新型延長了MOCVD設備的過濾器和濾芯的使用壽命，減少了因為清潔和更換過濾器及濾芯的停機時間，提高了MOCVD設備的利用率。
文檔編號B01D50/00GK202590560SQ20122017588
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者孫仁君, 田益西 申請人:光達光電設備科技(嘉興)有限公司