一种过滤结构及尾气管路系统的制作方法

1.本技术涉及半导体材料制造领域，尤其涉及一种过滤结构及尾气管路系统。


背景技术：

2.近年来，碳化硅材料由于耐高压、耐高温、低能耗的性能，满足现阶段功率器件的需求，成为当前半导体材料领域最具前景的材料之一。随着技术的进步，碳化硅晶圆作为衬底材料已逐步进入产业化的阶段，但因为碳化硅功率器件与传统硅功率器件不同，不能直接在单晶材料上制作，必须在高质量的碳化硅外延层上制造器件，所以，碳化硅外延层的质量和良率直接制约高功率器件的发展。
3.目前碳化硅外延的主要技术是化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)。但是化学气相沉积在单晶晶圆上沉积出高质量的外延层的同时，也会产出部分副产物，这些副产物会缩短碳化硅外延设备的维护周期，需要频繁的进行清理。尾气管路结构是cvd设备上对副产物进行排出的重要部分，结构上多采用蝶阀/节流阀控制抽速，配合流量计和真空计来实现反应腔室的压力控制。由于cvd工艺的性质，反应室排出的尾气中包含了多余的反应源、化学源载气、压力补充气体、和工艺反应的副产物。这些混合气体伴随着高温会在器件及管壁上沉积。而蝶阀作为限制流速的主要器件，其阀板受影响最大，长时间的副产物沉积会导致阀板卡死，导致蝶阀失效，需要定期拆卸进行清理维护，影响设备产能，而一些其他功能件的使用寿命也会变短。


技术实现要素：

4.为克服现有技术中的不足，本技术提供一种过滤结构及尾气管路系统。
5.本技术提供的一种过滤结构，用于尾气管路系统中，包括：壳体、进气接口、出气接口、冷却组件及过滤件，所述进气接口、所述出气接口、所述冷却组件及所述过滤件分别设于所述壳体上，所述进气接口及所述出气接口分别连接所述尾气管路系统中的管路，所述冷却组件用于对从所述进气接口进入所述壳体中的尾气进行冷却，所述过滤件位于所述出气接口与所述冷却组件之间，所述过滤件用于对冷却后的尾气进行过滤净化，所述出气接口用于使过滤后的尾气排出所述壳体。
6.在一种可能的实施方式中，所述过滤结构还包括设于所述壳体内的分隔架，所述分隔架将所述壳体分隔成冷却层及过滤层，所述进气接口、所述冷却组件位于所述冷却层，所述出气接口及所述过滤件位于所述过滤层。
7.在一种可能的实施方式中，所述分隔架包括分隔板及支撑柱，所述分隔板设于所述支撑柱上，所述分隔板将所述壳体分隔成位于所述分隔板下侧的所述冷却层及位于所述分隔板上侧的所述过滤层，所述分隔板上设有用于连通所述冷却层及所述过滤层的连通孔。
8.在一种可能的实施方式中，所述过滤结构还包括排污组件，所述排污组件位于所述冷却层，所述排污组件用于对所述壳体中的杂质进行回收。
9.在一种可能的实施方式中，所述排污组件包括排污接口及收集件，所述排污接口设于所述壳体的底部，所述排污接口一侧与所述壳体连接，另一侧连接所述收集件。
10.在一种可能的实施方式中，所述过滤结构还包括内衬层，所述内衬层设于所述壳体的内壁，所述内衬层用于防止杂质吸附于所述壳体内壁，以便于对杂质进行去除。
11.在一种可能的实施方式中，所述分隔架包括分隔板及连通管，所述分隔板设于所述过滤件上，所述分隔板将所述壳体分隔成位于所述分隔板上侧的所述冷却层及位于所述分隔板下侧的所述过滤层，所述连通管穿设于所述分隔板上，所述连通管一侧位于所述冷却层中且靠近壳体的顶部，另一侧位于所述过滤层中。
12.在一种可能的实施方式中，所述冷却组件包括冷却管路及密封法兰，所述密封法兰设于所述壳体的侧壁上，所述冷却管路设于所述冷却层中，所述冷却管路一侧与所述密封法兰连接，另一侧朝向所述进气接口延伸。
13.本技术还提供一种尾气管路系统，包括尾气管路及上述的过滤结构、蝶阀及第一泵，其中，所述过滤结构、所述蝶阀及所述第一泵依次设于所述尾气管路上。
14.在一种可能的实施方式中，所述过滤结构的进气端及出气端均设有手阀，所述过滤结构的管路上还并联设有单向阀。
15.相比现有技术，本技术的有益效果：
16.上述过滤结构通过冷却组件可对高温尾气进行有效的冷却，并过滤掉大部分吸附性强的冷凝物质及颗粒等副产物，过滤件对冷却后的尾气进行过滤净化，使得尾气管路系统后续的元器件接触的尾气温度降低，沉积在其上的副产物减少，较大程度的减少了由于副产物沉积而导致的元器件卡死现象，从而对其进行了保护，延长了元器件的维护周期，减少了元器件的损伤几率，并延长了元器件的使用寿命。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1示出了本技术实施例一提供的一种过滤结构的结构示意图；
19.图2示出了图1所示过滤结构的部分分解示意图；
20.图3示出了图1所示过滤结构的剖视图；
21.图4示出了本技术实施例二提供的一种过滤结构的结构示意图；
22.图5示出了图4所示过滤结构的部分分解示意图；
23.图6示出了图4所示过滤结构的剖视图；
24.图7示出了本技术实施例三提供的一种尾气管路系统的结构示意图。
25.主要元件符号说明：
26.100
‑
过滤结构；10
‑
壳体；11
‑
分隔架；111
‑
分隔板；112
‑
支撑柱；113
‑
连通孔；114
‑
连通管；12
‑
冷却层；13
‑
过滤层；20
‑
进气接口；30
‑
出气接口；40
‑
冷却组件；41
‑
冷却管路；42
‑
密封法兰；421
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冷却接口；50
‑
过滤件；60
‑
排污组件；61
‑
排污接口；62
‑
收集件；70
‑
内衬层；200
‑
尾气管路系统；201
‑
尾气管路；202
‑
蝶阀；203
‑
第一泵；204
‑
压力检测器；205
‑
本底
压力管路；206
‑
第二泵；207
‑
隔膜阀；208
‑
手阀；209
‑
单向阀；210
‑
截止阀；211
‑
检漏口。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
28.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.实施例一
33.请参阅图1至图3，本技术实施例一提供一种过滤结构100，应用于化学气相沉积设备的尾气管路系统200(如图7所示)中，尤其适用于碳化硅外延设备。所述过滤结构100用于对高温尾气进行初步过滤冷却处理，以对尾气管路系统200中的元器件进行保护，提高元器件的使用周期，并延长元器件的使用寿命。
34.所述过滤结构100包括壳体10、进气接口20、出气接口30、冷却组件40、过滤件50及排污组件60。所述进气接口20、出气接口30、冷却组件40、过滤件50及排污组件60分别设于所述壳体10上。进气接口20及出气接口30分别连接尾气管路系统200中的管路。冷却组件40用于对从进气接口20进入壳体10中的尾气进行冷却，并使得尾气中夹杂的副产物受冷却而迅速降温，在壳体10中冷凝或形成颗粒状的副产物。过滤件50用于对冷却后的尾气进行过滤净化，随后使过滤后的尾气通过出气接口30排出壳体10。所述排污组件60用于对壳体10中的杂质进行回收，以防止壳体10内杂质过多而影响过滤效果。
35.具体地，所述壳体10大致呈筒状，且所述壳体10竖直设置。
36.在本实施例中，所述壳体10为圆筒状，但不限于此，在其他实施例中，所述壳体10
还可为棱柱状或其他形状。
37.所述进气接口20设于所述壳体10的侧壁上，且靠近所述壳体10的底部。所述出气接口30设于所述壳体10的顶部。所述冷却组件40相对所述进气接口20设于所述壳体10的侧壁，且朝向所述进气接口20的方向延伸。所述过滤件50设于所述壳体10的内部，且位于所述出气接口30与所述冷却组件40之间。所述排污组件60设于所述壳体10的底部。
38.本实施例中，所述壳体10还包括设于壳体10内的分隔架11。所述分隔架11将所述壳体10分隔成下层的用于冷却尾气的冷却层12及上层的用于过滤尾气的过滤层13。所述进气接口20、所述冷却组件40及所述排污组件60位于所述冷却层12，所述出气接口30及所述过滤件50位于所述过滤层13。
39.具体的，所述分隔架11包括分隔板111及支撑柱112。所述分隔板111设于所述支撑柱112上。所述分隔板111的外径与所述壳体的内径大致相同，以将所述壳体10分隔成位于所述分隔板111下侧的冷却层12及位于所述分隔板111上侧的过滤层13。
40.所述分隔板111上设有连通孔113。所述连通孔113用于连通所述冷却层12及过滤层13。
41.所述冷却组件40包括冷却管路41及密封法兰42。所述密封法兰42设于所述壳体10的侧壁上。所述冷却管路41设于所述冷却层12中，所述冷却管路41一侧与所述密封法兰42连接，另一侧朝向所述进气接口20延伸。所述密封法兰42设有用于供冷却液体流通的冷却接口421。所述冷却接口421与所述冷却管路41连通。
42.本实施例中，所述冷却管路41为在所述壳体10中向所述进气接口20方向延伸的螺旋线圈状，以加大冷却效果，但不限于此。在其他实施例中，所述冷却管路41还可为波浪状、翅片状或其他形状。
43.本实施例中，所述过滤件50为滤芯。
44.在本实施例中，所述壳体10的底面大致为半椭球面，且所述排污组件60位于所述壳体10底面的中间位置，以便于冷凝或形成的颗粒状的副产物通过底面滑入排污组件60中。
45.所述排污组件60包括排污接口61及收集件62。所述排污接口61设于所述壳体10底面的中间位置。所述排污接口61一侧与所述壳体10连接，另一侧连接所述收集件62。所述排污接口61用于将壳体10中的杂质排出至收集件62中。所述收集件62用于将杂质收集，以便于对其进行集中处理。
46.本实施例中，所述过滤结构100还包括内衬层70。所述内衬层70设于所述壳体10的内壁。所述内衬层70能够防止杂质吸附于壳体10内壁，以便于通过拆卸清洗内衬层70的方式对壳体10中的杂质进行去除。
47.优选的，所述内衬层70经过表面处理，以便于对其进行清洁。
48.从进气接口20进入壳体10冷却层12中的尾气，在冷却组件40的作用下被冷却，使得尾气中夹杂的副产物受冷却而迅速降温，在冷却层12的内衬层70上冷凝或形成颗粒状的副产物，并通过壳体10的底部，从排污接口61进入收集件62。降温后的尾气通过连通孔113进入过滤件50中，过滤件50对冷却后的尾气进行过滤净化，随后过滤后的尾气通过出气接口30排出壳体10。
49.上述过滤结构100可对高温尾气进行有效的冷却，并过滤掉大部分吸附性强的冷
凝物质及颗粒等副产物，使得尾气管路系统200后续的元器件接触的尾气温度降低，沉积在其上的副产物减少，较大程度的减少了由于副产物沉积而导致的元器件卡死现象，从而对其进行了保护，延长了元器件的维护周期，减少了元器件的损伤几率，并延长了元器件的使用寿命。
50.实施例二
51.请参阅图4至图6，本技术实施例二提供一种过滤结构100，与实施例一的不同之处在于，壳体10的结构不同，且不存在排污组件60。
52.具体地，所述进气接口20设于所述壳体10的侧壁上，且靠近所述壳体10的顶部。所述出气接口30设于所述壳体10的侧壁上，且靠近所述壳体10的底部。所述冷却组件40相对所述进气接口20设于所述壳体10的侧壁，且朝向所述进气接口20的方向延伸。所述过滤件50设于所述壳体10的内部，且位于所述出气接口30与所述冷却组件40之间。
53.所述分隔架11将所述壳体10分隔成上层的用于冷却尾气的冷却层12及下层的用于过滤尾气的过滤层13。所述进气接口20、所述冷却组件40位于所述冷却层12，所述出气接口30及所述过滤件50位于所述过滤层13。
54.所述分隔架11包括分隔板111及连通管114。所述分隔板111设于所述过滤件50上。所述分隔板111的外径与所述壳体的内径大致相同，以将所述壳体10分隔成位于所述分隔板111上侧的冷却层12及位于所述分隔板111下侧的过滤层13。所述连通管114穿设于所述分隔板111上，所述连通管114一侧位于所述冷却层12中且靠近壳体10的顶部，另一侧位于过滤层13中。所述连通管114用于连通所述冷却层12及过滤层13。所述连通管114还能够将冷却层12中冷凝或形成的颗粒状的副产物隔离在所述分隔板111上，防止其随气流流入所述过滤层13中。
55.从进气接口20进入壳体10冷却层12中的尾气，在冷却组件40的作用下被冷却，使得尾气中夹杂的副产物受冷却而迅速降温，在冷却层12中冷凝或形成颗粒状的副产物。降温后的尾气通过连通管114进入过滤件50中，过滤件50对冷却后的尾气进行过滤净化，随后过滤后的尾气通过出气接口30排出壳体10。
56.可以理解的，在其他实施例中，所述壳体10的结构还可设为左右式的冷却层12及过滤层13，两层之间通过隔板隔离，并通过管路将两层连通，只要能够使冷却层12中冷凝后形成的颗粒无法通过气流流入过滤层13即可。
57.实施例三
58.请参阅图7，本技术实施例三提供一种尾气管路系统200，应用于化学气相沉积设备中。
59.本实施例提供的尾气管路系统200，包括尾气管路201、上述任意一个实施例提供的过滤结构100、蝶阀202及第一泵203。
60.所述尾气管路201与所述化学气相沉积设备的反应室连通。在化学气相沉积设备工作时，所述尾气管路201用于将尾气送出。
61.所述过滤结构100、所述蝶阀202及第一泵203依次设于所述尾气管路201上。所述第一泵203的出口侧用于尾气的排出处理，如连接尾气处理装置或尾气回收装置等对尾气进行净化或回收处理。
62.所述过滤结构100用于对反应室中产生的高温尾气进行初步过滤冷却处理，从而
对蝶阀202及第一泵203进行保护。所述第一泵203用于提供尾气管路系统200中尾气的抽速。所述蝶阀202用于控制系统中的气体流速、并控制反应室中的压力。
63.在一些实施例中，所述蝶阀202还可为节流阀。
64.在本实施例中，所述尾气管路系统200还包括压力检测器204。所述压力检测器204设于尾气管路201的进气端，用于检测进入尾气管路系统200中尾气的压力。
65.在一些实施例中，所述压力检测器204为真空规。
66.在本实施例中，所述尾气管路系统200还包括本底压力管路205、第二泵206。所述本底压力管路205并联设于所述过滤结构100、所述蝶阀202及第一泵203所在管路旁。所述第二泵206设于所述本底压力管路205上。所述第二泵206用于将反应室的气压抽至本底压力。
67.在一些实施例中，所述第二泵206为分子泵。
68.在本实施例中，所述尾气管路系统200还包括隔膜阀207、手阀208、单向阀209及截止阀210。所述手阀208用于所述尾气管路系统200的维护。所述单向阀209用于防止逆流及压力过大。
69.所述第二泵206的进气端设置所述隔膜阀207。所述第二泵206的出气端设有单向阀209。
70.所述过滤结构100的进气端及出气端均设有手阀208。所述过滤结构100的管路上还并联设有单向阀209。设有单向阀209的管路作为旁路，防止由于过滤结构100未维护，造成堵塞，而导致整体系统无法抽气的现象。
71.所述截止阀210设于所述过滤结构100与单向阀209的进气端。
72.在一些实施例中，所述隔膜阀207为气动隔膜阀。所述单向阀209为单向压力阀。
73.在本实施例中，所述尾气管路系统200还包括检漏口211。所述检漏口211用于外接检漏仪以进行漏率测试。所述检漏口211通过手阀208设于所述本底压力管路205上。
74.所述尾气管路系统200通过过滤结构100将尾气冷却过滤，可减少尾气中杂质在蝶阀202阀板和第一泵203的转子上的沉积，减少了由于副产物沉积而导致的卡死现象，有效的延长了蝶阀202和第一泵203的使用寿命，使尾气管路系统200的维护周期得到延长，并提高了化学气相沉积设备的产能。
75.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
76.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。