CN111036013B - 一种用于管式pecvd设备的尾气粉尘捕捉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，包括捕捉腔室，所述捕捉腔室内沿尾气的流动方向依次设有用于对尾气进行加热的加热区、用于对尾气进行冷却的冷却区、以及用于对尾气进行过滤的过滤区，所述加热区配设有水汽输入管。本发明具有有利于捕捉尾气中的粉尘，将尾气中的Al(CH₃)₃进行分解、反应并捕捉等优点。

Description

一种用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置

技术领域

本发明涉及管式PECVD设备，尤其涉及一种用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置。

背景技术

在背钝化管式PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)工艺过程中，由于要通入Al(CH₃)₃、N₂O等气体，在反应过程中，会产生大量的Al₂O₃、Al粉尘以及反应不充分而产生的Al(CH₃)₃、N₂O尾气。尾气中的Al(CH₃)₃在真空泵抽除过程中，会进行分解或者反应，生成大量的粉尘。尾气中的粉尘和尾气中的Al(CH₃)₃分解或者反应产生的粉尘，容易沉积在真空泵中或者堵塞尾排口，会大大缩短真空泵的使用寿命以及设备的有效工作时间。现有的粉尘捕捉装置通过螺旋片增加尾气的流动路径以及与尾气的接触面积，从而提高粉尘的沉积。同时利用过滤网对粉尘进行过滤。现有的粉尘捕捉装置的缺在于：1、Al(CH₃)₃反应产生的粉尘为颗粒状，并且粉尘捕捉装置紧连着真空泵，真空泵的抽力非常大，导致尾气中的粉尘很难附着在螺旋片上；2、Al(CH₃)₃反应产生的粉尘的颗粒直径非常小，而过滤网的孔径远大于颗粒直径，因此过滤网很难将粉尘进行过滤拦截。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种有利于捕捉尾气中的粉尘，将尾气中的Al(CH₃)₃进行分解、反应并捕捉的用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，包括捕捉腔室，所述捕捉腔室内沿尾气的流动方向依次设有用于对尾气进行加热的加热区、用于对尾气进行冷却的冷却区、以及用于对尾气进行过滤的过滤区，所述加热区配设有水汽输入管。

作为上述技术方案的进一步改进：所述加热区、所述冷却区和所述过滤区自下而上布置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述加热区内设有加热管及与加热管相连的多层加热隔板，各所述加热隔板倾斜布置，相邻两层所述加热隔板相互错开。

作为上述技术方案的进一步改进：所述加热管呈S型布置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述冷却区内设有冷却液输入管、以及多层水平布置的第一冷却隔板，所述第一冷却隔板下方设有多块倾斜布置的第二冷却隔板，多块所述第二冷却隔板对称布置于所述第一冷却隔板的两端，所述第一冷却隔板和所述第二冷却隔板上均设有流通孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述过滤区内设有过滤钢丝网。

作为上述技术方案的进一步改进：用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置还包括底板、捕捉罐及顶板，所述底板焊接于所述捕捉罐的下端，所述顶板焊接于所述捕捉罐的上端。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括用于测量加热区温度的测温部件及用于控制加热区温度的控温部件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，在捕捉腔室内沿尾气的流动方向依次设有加热区、冷却区、以及过滤区，也即尾气进入捕捉腔室后先后经过加热区、冷却区、以及过滤区，加热区配设有水汽输入管，也即可通过水汽输入管往加热区内输入水汽。工作时，Al(CH₃)₃在加热区分解并与水汽发生反应，同时利用水汽将粉尘颗粒粘结在一起，从而增加粉尘的粘性和颗粒直径，能够有效地促进粉尘沉降、粘结；然后冷却区将尾气冷却至真空泵允许的温度范围，同时进一步将一部分粉尘沉降、粘结；最后过滤区对尾气进行过滤，将尾气中的粉尘过滤掉，由于粉尘颗粒的增大，有利于保证粉尘的过滤效果。

附图说明

图1是本发明用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置的主视结构示意图。

图2是本发明用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置的侧视结构示意图。

图中各标号表示：1、捕捉腔室；11、加热区；12、冷却区；13、过滤区；14、底板；15、捕捉罐；16、顶板；2、加热管；3、加热隔板；41、第一冷却隔板；42、第二冷却隔板；43、流通孔；5、冷却液输入管；6、过滤钢丝网；7、水汽输入管；8、测温部件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图2示出了本发明用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置的一种实施例，本实施例的用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，包括捕捉腔室1，捕捉腔室1内沿尾气的流动方向依次设有用于对尾气进行加热的加热区11、用于对尾气进行冷却的冷却区12、以及用于对尾气进行过滤的过滤区13，加热区11配设有水汽输入管7。其中，捕捉腔室1例如可以通过底板14、捕捉罐15及顶板16焊接围合而成，尾气入口设于捕捉罐15的下端侧壁上，尾气出口设于顶板16上，底板14上设置脚轮，方便设备移动；当然在其他实施例中，也可采用其他结构形式。

该用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，在捕捉腔室1内沿尾气的流动方向依次设有加热区11、冷却区12、以及过滤区13，也即尾气进入捕捉腔室1后先后经过加热区11、冷却区12、以及过滤区13，加热区11配设有水汽输入管7，也即可通过水汽输入管7往加热区13内输入水汽。工作时，Al(CH₃)₃在加热区11分解并与水汽发生反应，同时利用水汽将粉尘颗粒粘结在一起，从而增加粉尘的粘性和颗粒直径，能够有效地促进粉尘沉降、粘结；然后冷却区12将尾气冷却至真空泵允许的温度范围，同时进一步将一部分粉尘沉降、粘结；最后过滤区13对尾气进行过滤，将尾气中的粉尘过滤掉，由于粉尘颗粒的增大，有利于保证粉尘的过滤效果。

进一步地，本实施例中，加热区11、冷却区12和过滤区13自下而上布置，可借助重力促进粉尘沉降、粘结在捕捉腔室1的底部，进一步提高粉尘的捕捉效率。

更进一步地，本实施例中，加热区11内设有加热管2及与加热管2相连(优选采用焊接连接)的多层加热隔板3，各加热隔板3倾斜布置，相邻两层加热隔板3相互错开。工作时，利用加热管2对加热隔板3加热，将热量传递到周边空气，增加尾气受热面积，促进Al(CH₃)₃的分解，并加长尾气的流动路径、停留时间。作为优选的技术方案，还包括用于测量加热区11温度的测温部件8(例如可以是常见的热偶)及用于控制加热区11温度的控温部件(图中未示出，例如可以是常见的温控仪)，利用热耦、温控仪将此加热区11的温度控制在设定温度。

更进一步地，本实施例中，加热管2呈S型布置。S型的加热管2便于布置更多的加热隔板3，同时增加尾气的受热面积。

进一步地，本实施例中，冷却区12内设有冷却液输入管5、以及多层水平布置的第一冷却隔板41，第一冷却隔板41下方设有多块倾斜布置的第二冷却隔板42，多块第二冷却隔板42对称布置于第一冷却隔板41的两端，第一冷却隔板41和第二冷却隔板42上均设有流通孔43。工作时，冷却液输入管5不断地循环流动冷却水，持续对第一冷却隔板41、第二冷却隔板42、以及周边环境进行冷却，将尾气的温度降至真空泵工作的允许温度，第一冷却隔板41、第二冷却隔板42可改变尾气的流动路径，将尾气打散，增加与尾气的接触面积及接触时间，并能够有效的将部分粉尘粘结到第一冷却隔板41、第二冷却隔板42上。

进一步地，本实施例中，过滤区13内设有过滤钢丝网6，通过过滤钢丝网6对尾气进行过滤。

本发明用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置的工作原理如下：

反应室中的尾气由A处进入粉尘捕捉装置中，尾气中含有粉尘、Al(CH₃)₃、N₂O、Ar等气体。在加热区11中，利用加热管2对加热隔板3加热，将热量传递到周边空气，增加尾气受热面积，促进Al(CH₃)₃的分解，并加长尾气的流动路径、停留时间，利用测温部件8、温控仪将此区域的温度控制在设定温度，通过水汽输入管7通入相适量的水汽与Al(CH₃)₃进行反应，Al(CH₃)₃分解以及与水汽、N₂O反应的方程式如下：

2【Al(CH₃)₃】+15H₂0＝Al₂O₃+6CO+24H₂

N₂O+Al(CH₃)₃→N₂+Al₂O_X+CO₂+H₂O

同时由于水汽与Al₂O₃、Al*(各种铝离子)、Al_xC_y(各种碳铝化合物)粉尘进行板结，将一部分的Al₂O₃、Al*、Al_xC_y粉尘凝结到底板14、加热隔板3上。

在冷却区12中，冷却液输入管5不断地循环流动冷却水，持续对冷却隔板4以及周边环境进行冷却，将尾气的温度降至真空泵工作的允许温度，冷却隔板4可改变尾气的流动路径，增加与尾气的接触面积，并能够有效的将部分粉尘粘结到冷却隔板4上，能够有效的将部分粉尘粘结到冷却隔板4上。

在过滤区13中，过滤钢丝网6对尾气进行过滤，将粉尘过滤，与此同时将尾气进一步冷却，真空泵将尾气从B处排入后续的尾气处理装置中。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，其特征在于：包括捕捉腔室（1），所述捕捉腔室（1）内沿尾气的流动方向依次设有用于对尾气进行加热的加热区（11）、用于对尾气进行冷却的冷却区（12）、以及用于对尾气进行过滤的过滤区（13），所述加热区（11）配设有水汽输入管（7），Al（CH₃）₃在加热区分解并与水汽发生反应，同时利用水汽将粉尘颗粒粘结在一起以增加粉尘的粘性和颗粒直径，所述加热区（11）、所述冷却区（12）和所述过滤区（13）自下而上布置，所述加热区（11）内设有加热管（2）及与加热管（2）相连的多层加热隔板（3），各所述加热隔板（3）倾斜布置，相邻两层所述加热隔板（3）相互错开，所述冷却区（12）内设有冷却液输入管（5）、以及多层水平布置的第一冷却隔板（41），所述第一冷却隔板（41）下方设有多块倾斜布置的第二冷却隔板（42），多块所述第二冷却隔板（42）对称布置于所述第一冷却隔板（41）的两端，所述第一冷却隔板（41）和所述第二冷却隔板（42）上均设有流通孔（43）。

2.根据权利要求1所述的用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，其特征在于：所述加热管（2）呈S型布置。

3.根据权利要求1或2所述的用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，其特征在于：所述过滤区（13）内设有过滤钢丝网（6）。

4.根据权利要求1或2所述的用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，其特征在于：还包括底板（14）、捕捉罐（15）及顶板（16），所述底板（14）焊接于所述捕捉罐（15）的下端，所述顶板（16）焊接于所述捕捉罐（15）的上端。

5.根据权利要求1或2所述的用于管式PECVD设备的尾气粉尘捕捉装置，其特征在于：还包括用于测量加热区（11）温度的测温部件（8）及用于控制加热区（11）温度的控温部件。

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