CN110314461A - 固态颗粒过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固态颗粒过滤装置，包括壳体、进气部、排气部以及设置在所述壳体内的过滤部和支架部。沿所述壳体的轴向方向依次设置有相互平行的N个结构相同的子过滤部，且同一子过滤部的表面分布有M种过滤孔径的复数个过滤网孔，沿所述子过滤部径向方向分布的相邻过滤网孔的孔径不相等，使得所述过滤部能够拦截所述待处理废气中不同平均粒径的固态颗粒，减小气体运行过程中的阻力，从而减少真空泵的能耗和维修次数，有利于提高生产效率。所述子过滤部的径向尺寸与所述壳体的内径相适应，且所述支架部的底部支架使所述过滤部的下端面高于所述进气口的顶端水平面，使所述待处理废气全部流经所述过滤部，以对固态颗粒进行有效的过滤处理。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种固态颗粒过滤装置。
背景技术
在太阳能电池硅片的制造过程中，以原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)工艺为例，将两种或两种以上的前驱气体在流量控制和脉冲控制下导入工艺腔，并对工艺腔内进行温度控制和压力控制，使基板的表面发生物理吸附和表面化学反应，以控制生成的功能膜，例如氧化铝或氧化硅等场效应钝化膜的厚度和均匀度，有效弥补基板表面的缺陷。
然而，由于沉积反应在真空条件下进行，前驱体之间发生化学反应生成的产和副产物，以及工艺腔内的粉尘等固态颗粒会被设置在工艺腔外的真空泵抽出，未反应的前驱气体经真空泵抽出工艺腔后，由于腔外的温度和压力变化也会转变为固态颗粒。这些固态颗粒一旦进入真空泵的泵体内，会影响真空泵的使用寿命。真空泵一旦反复出现故障，停机检修不仅会增加维护成本，更重要的是会影响整个生产线的工作效率。
公告号为CN104107601A的中国发明专利申请公开了一种颗粒收集装置，该颗粒收集装置内部设置有滤网，以拦截尾气中的固态颗粒。然而，该颗粒收集装置的各层滤网均为80目规格，一旦尾气中的固态颗粒的平均粒径分布很宽，且排放量加大，气体在真空泵的抽力作用下自下而上流经滤网的过程中遇到的阻力明显加大，从而增加真空泵的能耗，并影响真空泵的使用寿命。
因此，需要开发一种新型的固态颗粒过滤装置以避免现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固态颗粒过滤装置，以用于在有效拦截待处理废气中的固态颗粒的同时能够减少真空泵的能耗和维修次数，有利于提高生产效率。
本发明的固态颗粒过滤装置包括壳体、进气部、排气部以及设置在所述壳体内的过滤部和支架部，所述支架部包括底部支架；所述进气部通过所述壳体侧壁的进气口与所述壳体内部相通，所述排气部贯穿所述壳体的顶部以与所述壳体内部相通；所述底部支架设置于所述壳体的底部与所述过滤部之间，以支撑所述过滤部，使所述过滤部的下端面高于所述进气口的顶端水平面；所述过滤部包括沿所述壳体的轴向方向依次设置，且相互平行的N个结构相同的子过滤部，N为大于等于3的自然数；所述子过滤部的径向尺寸与所述壳体的内径相适应；同一子过滤部的表面分布有M种过滤孔径的复数个过滤网孔，沿所述子过滤部径向方向分布的相邻过滤网孔的孔径不相等，M为大于等于3的自然数。
本发明的所述固态颗粒过滤装置的有益效果在于：所述固态颗粒过滤装置中，沿所述壳体的轴向方向依次设置有相互平行的N个结构相同的子过滤部，且同一子过滤部的表面分布有M种过滤孔径的复数个过滤网孔，沿所述子过滤部径向方向分布的相邻过滤网孔的孔径不相等，M为大于等于3的自然数，使得所述过滤部能够拦截所述待处理废气中不同平均粒径的固态颗粒，减小气体运行过程中的阻力，从而减少真空泵的能耗和维修次数，有利于提高生产效率。另外，所述子过滤部的径向尺寸与所述壳体的内径相适应，且所述底部支架使所述过滤部的下端面高于所述进气口的顶端水平面，能够保证所述待处理废气全部流经所述过滤部，以对固态颗粒进行有效的过滤处理。
优选的，同一子过滤部的复数个过滤网孔中，最大过滤孔径为4-6毫米，最小过滤孔径为1-1.5毫米。其有益效果在于：能够拦截所述待处理废气中不同平均粒径的固态颗粒，减小气体运行过程中的阻力。
优选的，相邻过滤网孔的最小边距为1.5-3.5毫米。其有益效果在于：通过设置合适的网孔密度，在保证对不同粒径固态颗粒具有良好拦截能力的同时有利于气流的顺利通过。
优选的，所述支架部还包括支撑支架，相邻子滤部之间设置有所述支撑支架。其有益效果在于：加强对每个子过滤部的支撑作用，从而保证气流通道的稳定。
优选的，复数个所述过滤网孔沿所述子过滤部的中心以环形阵列的形式分布。其有益效果在于：进一步提升对固态颗粒的拦截能力。
进一步优选的，同一环形阵列的过滤网孔的孔径相等。
优选的，所述过滤部的上端面还设置有孔径为5-10微米的微孔滤膜。其有益效果在于：进一步阻隔所述待处理废气中的粒度很小的固态颗粒，提升所述固态颗粒过滤装置的过滤能力。
优选的，还包括设置在所述壳体内的提拉导向部，所述提拉导向部的固定端与所述底部支架固定连接，提拉端贯穿所述过滤部，以与所述过滤部固定连接。其有益效果在于：便于通过所述提拉导向部将所述过滤部和所述支架部一次性提出所述壳体，以快速清理拦截的固态颗粒。
优选的，所述壳体包括上盖、下盖和筒体，所述上盖与所述筒体顶部之间以及所述下盖与所述筒体底部之间均通过锁紧结构可拆卸固定连接，以加强所述壳体的密封性能。
进一步优选的，所述上盖与所述筒体顶部之间以及所述下盖与所述筒体底部之间均具有密封结构，以进一步加强所述壳体的密封性能。
进一步优选的，所述支架部还包括顶部支架，所述顶部支架设置于所述过滤部的上端面，且高度与所述过滤部的上端面与所述上盖的下端面之间限定空间的垂直高度相适应。其有益效果在于：所述顶板支架与所述支架部共同进一步加强对所述过滤部的支撑作用。
进一步优选的，所述筒体的内侧壁具有防粘结层，以避免所述固态颗粒因堆积固结而影响气体通道。
更进一步优选的，所述支架部的表面或所述过滤部的表面具有所述防粘结层。
优选的，所述进气部的接口端以及所述排气部的接口端还分别设置有进气转接部和排气转接部。
附图说明
图1为本发明实施例1的第一固态颗粒过滤装置的工作状态示意图；
图2为本发明实施例2的第二固态颗粒过滤装置的剖视图；
图3为本发明实施例3的一种过滤网的结构示意图；
图4为本发明实施例4的第二底部支架的结构示意图；
图5为本发明实施例5的支撑支架的结构示意图；
图6为本发明实施例6的第一顶部支架的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种固态颗粒过滤装置。
图1为本发明实施例1的第一固态颗粒过滤装置的工作状态示意图。
参照图1，第一固态颗粒过滤装置11位于工艺腔体12和集气设备13之间，进气通道14的两端分别连通所述工艺腔体12的底部和所述第一固态颗粒过滤装置11的侧壁，排气通道15分别连通所述第一固态颗粒过滤装置11的顶部和所述集气设备13内设置的真空泵(图中未标示)。
所述真空集气设备13的真空泵启动后，所述工艺腔体12内对基板(图中未标示)进行镀膜工艺，同时产生包含固体颗粒的待处理废气；所述待处理废气沿所述进气通道14进入所述第一固态颗粒过滤装置11，以对所述固体颗粒进行过滤处理，形成净化废气；所述净化废气经所述排气通道15进入所述集气设备13内，以进行后续的气体处理。
本发明一些实施例中，所述工艺腔体为ALD沉积设备的反应腔体。
本发明实施例中，所述固态颗粒过滤装置为单一腔体结构，包括壳体、进气部、排气部以及设置在所述壳体内的过滤部和支架部。所述支架部包括底部支架、顶部支架和支撑支架。
所述过滤部包括沿所述壳体的轴向方向依次设置，且相互平行的N个结构相同的子过滤部，N为大于等于3的自然数。
同一子过滤部中的复数个所述过滤网孔具有至少M种过滤孔径，沿所述过滤部的径向方向分布的相邻过滤网孔的过滤孔径不相等，M为大于等于3的自然数。
本发明一些实施例中，所述固态颗粒过滤装置还包括提拉导向部。本发明一些具体的实施例中，所述提拉导向部为导向柱。
图2是本发明实施例2的第二固态颗粒过滤装置的剖视图。
参照图2，第二固态颗粒过滤装置2具有筒体21、盖体(图中未标示)、排气部23和进气部24，且所述第二固态颗粒过滤装置2内部为空腔结构，设置有底部支架25、过滤部26、中部支架27、顶部支架28以及导向柱29。所述过滤部26具有结构相同的第一子过滤部261、第二子过滤部262、第三子过滤部263和第四子过滤部264。所述盖体(图中未标示)具有上盖221、下盖223以及四个结构相同的锁紧块222。
具体的，参照图1和图2，所述排气部23和所述进气部24均为柱形结构的管道，所述进气部24从所述筒体21侧壁的进气口(图中未标示)贯穿所述筒体21的侧壁，以与所述第二固态颗粒过滤装置2内部相通；所述排气部23沿所述筒体21的中心轴线方向贯穿所述盖体22，以与所述第二固态颗粒过滤装置2内部相通，使得所述待处理废气流经所述第二固态颗粒过滤装置2以进入所述集气设备13的过程中，所述待处理废气中含有的大粒径固态颗粒还未经所述过滤部26的过滤，就能够因自身的重力作用沉降在所述筒体21的底部。
所述底部支架25设置在所述筒体21底部与所述过滤部26下端面之间，且与所述进气部24相对设置，所述过滤部26的下端面高于所述进气口(图中未标示)的顶端水平面241，使得所述待处理废气能够全部流经过滤部26，以有效进行所述过滤处理。
所述第一子过滤部261、所述第二子过滤部262、所述第三子过滤部263和所述第四子过滤部264沿所述筒体21的中心轴线方向朝向所述筒体21的底部依次设置，每个子过滤部为一个过滤网，每个过滤网的外径均与所述筒体21的内径相适应，以使所述筒体21的内侧壁与每个过滤网的边缘相接触，避免由于所述筒体21的内侧壁与所述过滤网边缘之间存在缝隙造成的无法有效拦截固态颗粒的问题。
图3为本发明实施例3的一种过滤网的结构示意图。
参照图3，第一过滤网3的过滤面为圆形，中心开设有第一通孔31，以供导向柱(图中未标示)贯穿。所述第一过滤网3表面开设的复数个过滤网孔，复数个过滤网孔沿所述第一过滤网3的中心以环形阵列的形式分布。
具体的，同一环形阵列的过滤网孔之间的过滤孔径相等，沿所述第一过滤网3的径向方向分布的相邻过滤网孔的过滤孔径不相等。
本发明一些实施例中，第一过滤网3的复数个过滤网孔具有5种过滤孔径，最大过滤孔径为6mm，最小过滤孔径为1.5mm，其他三种过滤孔径分别为5mm、4mm和3mm。
本发明一些实施例中，同一过滤网的相邻过滤网孔的最小边距为1.5-3.5毫米。所述最小边距定义为相邻过滤网孔的边缘之间的最小直线距离。本发明一些具体的实施例中，所述最小边距为2毫米。
本发明一些实施例中，参照图2，为了进一步提高所述过滤部26对平均粒度很小的固态颗粒的拦截能力，所述第一子过滤部261的上端面设置有微孔滤膜(图中未标示)，所述微孔滤膜的孔径为5-10微米。
本发明一些实施例中，所述上盖221和所述下盖223分别与所述筒体21通过锁紧结构可拆卸固定连接，以加强所述壳体的密封性能。
具体的，参照图2，所述上盖221与所述筒体21的顶部凸起部211通过两个锁紧块可拆卸固定连接；所述下盖223与所述筒体21的底部凸起部212通过另外两个锁紧块可拆卸固定连接。
本发明一些具体的实施例中，所述锁紧块222通过螺栓螺母固定的方式可拆卸固定连接所述上盖221和所述下盖223。
本发明一些实施例中，所述上盖221与所述筒体21之间，以及所述下盖223与所述筒体21之间均具有密封结构，以进一步加强所述壳体的密封性能。
具体的，所述顶部凸起部211与所述上盖221之间以及所述底部凸起部212与所述下盖223之间分别还设置有密封圈(图中未标示)，以进一步加强所述筒体21与所述盖体(图中未标示)之间的密封关系。
本发明一些实施例中，参照图1和图2，所述进气部24的接口端还设置有进气转接部(图中未标示)，以使所述工艺腔体12内部与所述第二固态颗粒过滤装置2内部快速连通。所述排气部23的接口端还设置有排气转接部(图中未标示)，以快速连通所述第二固态颗粒过滤装置2内部与所述集气设备13内的泵端管路。
本发明一些具体的实施例中，所述进气转接部和所述排气转接部均为转接法兰，所述转接法兰的具体实现形式为本领域技术人员使用的常规技术手段，在此不做赘述。
本发明一些实施例中，参照图2，所述导向柱29沿所述筒体21的轴向方向设置，且贯穿所述过滤部26的每层过滤网的中心。所述导向柱29的底部与所述底部支架25的底部固定连接，顶部设置有提拉结构(图中未标示)。
由于所述过滤部26的每层过滤网的直径均与所述筒体21的径向尺寸相适应，但所述过滤部26的每层过滤网的边缘部位与所述筒体21的内侧壁不是固定设置，通过解除所述上盖221与所述顶部凸起部211之间的锁定关系，使所述筒体21与外部相通后，提拉所述导向柱29，能够将所述过滤部26、设置在相邻过滤部之间的所有支撑支架以及所述底部支架25整体移出所述筒体21，以便于后续对所述过滤部26以及所述筒体21内部进行快速的清洁处理。
图4为本发明实施例4的第二底部支架的结构示意图。
参照图4，第二底部支架4为顶部开口的圆柱结构，具有形状相同且直径相等的顶部固定环41和底部固定板42，以及固定在所述顶部固定环41和所述底部固定板42之间的12条结构相同的垂直固定杆43。
参照图2和图4，所述底部固定板42设置在所述筒体21内的底部，且所述导向柱29的一端与所述底部固定板42固定连接。所述顶部固定环41与所述第四子过滤部264的下端面，即所述第四子过滤部264的距离所述筒体21底部直线距离最近的过滤网的下端面固定连接。所述第二底部支架4的高度大于等于所述筒体21的底部至所述进气口(图中未标示)的顶端水平面241的垂直距离，使得所述待处理废气能够全部流经过滤部26，以有效进行所述过滤处理。
本发明一些实施例中，所述中部支架设置在相邻过滤部之间，以对相邻过滤部起到支撑作用。参照图2，所述中部支架27具有第一支撑支架271、第二支撑支架272以及第三支撑支架273，所述第一子过滤部261、所述第二子过滤部262、所述第三子过滤部263以及所述第四子过滤部264的相邻的两个子过滤部之间分别设置有所述第一支撑支架271、所述第二支撑支架272以及所述第三支撑支架273。
本发明一些具体的实施例中，所述第一支撑支架271、第二支撑支架272以及第三支撑支架273具有相同的结构。
图5为本发明实施例5的支撑支架的结构示意图。
参照图4和图5，支撑支架5与所述第二底部支架4的区别在于：所述支撑支架5的底部和顶板均为固定环结构，且所述支撑支架5的高度与相邻子过滤部之间限定的空间高度相适应，即所述支撑支架5的顶部固定环和底部固定环分别与相邻的子过滤部固定连接，以加强对相邻子过滤部的支撑作用。
本发明一些实施例中，每个子过滤部的相邻过滤网之间限定的空间内均设置有支撑结构，所述支撑结构具有与所述支撑支架5相同的结构。
本发明一些实施例中，所述子过滤部上端面固定连接有顶部支架，所述顶部支架收容于所述固态颗粒过滤装置内，以进一步加强对所述过滤部的支撑作用。参照图2，所述过滤部26的上端面固定连接有收容于所述筒体21内部的顶部支架28，以进一步加强对所述第一子过滤部261的支撑作用。
图6为本发明实施例6的第一顶部支架的结构示意图。
参照图2、图5和图6，第一顶部支架6与所述支撑支架5的区别在于：所述第一顶部支架6的高度与所述第一子过滤部261的上端面与所述上盖221的下端面之间限定空间的垂直高度相适应，以在所述上盖221通过所述锁紧块222将所述筒体21密封后，所述第一顶部支架6和所述底部支架25能够将所述过滤部26相对固定在所述筒体21的内部，当所述待处理废气(图中未标示)流经所述过滤部26的过程中，所述过滤部26能够相对所述筒体21不发生相对移动。
本发明一些实施例中，参照图2，所述筒体21的内侧壁、所述支架部(图中未标示)的表面或所述过滤部26的表面具有防粘结层，以避免所述固态颗粒因堆积固结而影响气体通道。
本发明一些实施例中，相邻所述过滤网之间的支撑支架表面具有所述防粘结层。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (14)
1.一种固态颗粒过滤装置，其特征在于，包括壳体、进气部、排气部以及设置在所述壳体内的过滤部和支架部，所述支架部包括底部支架；
所述进气部通过所述壳体侧壁的进气口与所述壳体内部相通，所述排气部贯穿所述壳体的顶部以与所述壳体内部相通；
所述底部支架设置于所述壳体的底部与所述过滤部之间，以支撑所述过滤部，使所述过滤部的下端面高于所述进气口的顶端水平面；
所述过滤部包括沿所述壳体的轴向方向依次设置，且相互平行的N个结构相同的子过滤部，N为大于等于3的自然数；
所述子过滤部的径向尺寸与所述壳体的内径相适应；
同一所述子过滤部的表面分布有M种过滤孔径的复数个过滤网孔，沿所述子过滤部径向方向分布的相邻所述过滤网孔的孔径不相等，M为大于等于3的自然数。
2.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，同一所述子过滤部的复数个所述过滤网孔中，最大过滤孔径为4-6毫米，最小过滤孔径为1-1.5毫米。
3.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，相邻所述过滤网孔的最小边距为1.5-3.5毫米。
4.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述支架部还包括支撑支架，相邻所述子滤部之间设置有所述支撑支架。
5.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，复数个所述过滤网孔沿所述子过滤部的中心以环形阵列的形式分布。
6.根据权利要求5所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，同一所述环形阵列的过滤网孔的孔径相等。
7.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述过滤部的上端面还设置有孔径为5-10微米的微孔滤膜。
8.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，还包括设置在所述壳体内的提拉导向部，所述提拉导向部的固定端与所述底部支架固定连接，提拉端贯穿所述过滤部，以与所述过滤部固定连接。
9.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述壳体包括上盖、下盖和筒体，所述上盖与所述筒体顶部之间以及所述下盖与所述筒体底部之间均通过锁紧结构可拆卸固定连接，以加强所述壳体的密封性能。
10.根据权利要求9所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述上盖与所述筒体顶部之间以及所述下盖与所述筒体底部之间均具有密封结构，以进一步加强所述壳体的密封性能。
11.根据权利要求9所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述支架部还包括顶部支架，所述顶部支架设置于所述过滤部的上端面，且高度与所述过滤部的上端面与所述上盖的下端面之间限定空间的垂直高度相适应。
12.根据权利要求9所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述筒体的内侧壁具有防粘结层，以避免所述固态颗粒因堆积固结而影响气体通道。
13.根据权利要求12所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述支架部的表面或所述过滤部的表面具有所述防粘结层。
14.根据权利要求1所述的固态颗粒过滤装置，其特征在于，所述进气部的接口端以及所述排气部的接口端还分别设置有进气转接部和排气转接部。
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