真空过滤装置及系统的制作方法

本实用新型涉及一种过滤器和过滤系统，特别涉及一种用于真空设备的冷凝过滤器和系统。

背景技术：

在半导体工业中，真空泵的使用是非常频繁的。为了适应不同真空度的需求，可以采用不同类型的真空泵(分子泵、干泵及油泵)。在半导体掺杂工艺中，真空腔中除了会存在磷、锑、砷、癸硼烷(b10h14)、十六硼烷(b16h20)等掺杂剂，还会有水汽、油蒸汽等杂质的存在。由此一来，在抽真空时，这些杂质会进入真空腔下游的真空泵中，对真空泵造成污染，影响真空泵的抽真空效率，缩短真空泵的保养周期，严重者，甚至影响了真空泵的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种真空过滤装置及系统。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种真空过滤装置，其特点在于，其包括：

一箱体；

分别位于所述箱体两端的进气口和排气口；

位于所述进气口和所述排气口之间的过滤器，所述过滤器连接于所述箱体的顶板和底板之间；以及，

设置于所述顶板和所述底板中的介质通路，

其中，所述过滤器包括：相互交错间隔排列的梳状板，所述梳状板用于提供之字形的气体通路。在较低真空下，气体分子的平均自由程(气体分子在相互碰撞的间隔断平均所经过的路程)较长，如果平均自由程接近或大于所述真空腔体尺寸时，气体分子的运动方向在分子碰到腔壁前一般有很少的概率会与其它气体分子发生碰撞或运动方向受到干扰，通过使用本装置，气流在上下交错的梳状板间走的是“之”字形路线，气体分子在没有经过无数次运动方向变换的情况下是无法从抽气孔到达排气孔的，所以那些动能较大的气体分子也会在每次与冷却板碰撞后，损失部分能量，经过多次碰撞分子动能丧失殆尽，最终被梳状板捕获。

优选地，所述进气口连接于真空腔室，或者连接于靠近真空腔室的高真空度的真空泵的排气口，所述高真空度的真空泵的真空范围为10^-7torr–10^-1torr(压强单位，760torr为一个标准大气压)。在不同真空级别的真空泵串接应用情况下，优先地进气口连接于靠近真空腔室的高真空级别真空泵的排气口。在几种不同真空级别真空泵串接应用时(例如：分子泵–干泵–气环泵–排风扇)，高真空级别的真空泵通常以分子泵为典型代表。

优选地，所述排气口连接于初级泵的进气口，所述初级泵的真空范围为10^-3torr–10torr。

优选地，所述过滤器可拆卸的连接于所述顶板和所述底板之间。

优选地，相邻所述梳状板之间的间隙为1mm-5mm。主要目的是让气体分子最大限度地流经整个过滤器路径，并在两相邻梳状板间隙中的气体分子流动方向是相反的，从而增加气体分子对冷却板的碰撞几率，有效降低气体分子温度，达到冷凝沉积效果。

优选地，所述介质通路中用于通入冷却介质，所述冷却介质的温度低于进入所述进气口的气体的液化温度或固化温度。

优选地，所述真空过滤装置还包括设置于所述箱体外部的隔热保温层。

优选地，所述介质通路中用于通入加热介质，所述加热介质的温度高于进入所述进气口的化合物气体的气体分解温度。在这种方案中所述真空过滤装置对一些气体进行加热分解，这些气体包括磷烷、硼烷、锗烷等。这种情况下，通常需要与通入冷却介质的真空过滤装置连用。

优选地，所述进气口和所述过滤器之间设置有用于放置过滤网和/或吸附剂的第一腔室，所述排气口和所述过滤器之间设置有用于放置过滤网和/或吸附剂的第二腔室。其中过滤网用于过滤粉尘颗粒物质，吸附剂可以用来防止一些气体物质比如初级油泵的油汽倒灌进入真空腔室。

优选地，所述梳状板为铜、铝、铜铝合金或不锈钢。其他导热性良好的金属材料亦可被使用。

本实用新型还提供一种真空过滤系统，其特点在于，其包括第一真空过滤装置以及连接于所述第一真空过滤装置下游的第二真空过滤装置，所述第一真空过滤装置为如上所述通加热介质的真空过滤装置，所述第二真空过滤装置为如上所述通冷却介质的真空过滤装置。在所述把多个真空过滤装置串联起来的系统中，对一些不宜冷凝或冷凝温度较低的气体，进行先加热分解再冷凝，从而更有效地达到冷凝效果，诸如磷烷、硼烷、锗烷等。避免此类气体在后段真空泵中分解沉积从而导致泵体卡堵问题。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：将所述真空过滤装置设置于真空腔和下游的真空泵之间，或者设置于高真空度的真空泵(例如分子泵)和低真空度的真空泵之间，通过梳状板所提供的之字形气体通路和冷却介质的作用，使得自真空腔排出的含有掺杂剂的气体能冷凝于梳状板上，保护下游的真空泵组件，延长真空泵的保养周期。

另外，对于掺杂剂采用一些不宜冷凝或冷凝温度较低的气体的情况，可以采用两个所述真空过滤装置(或两个以上)串联使用，上游的真空过滤装置中，介质通路中通入加热介质，使得掺杂剂气体(诸如磷烷、硼烷、锗烷)先加热分解，再经过下游的真空过滤装置(介质通路中通入冷却介质)，使得分解后的气体冷凝于梳状板上，从而避免了此类气体在后段真空泵中分解沉积从而导致泵体卡堵问题。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的真空过滤装置的示意图。

图2为本实用新型一实施例的真空过滤装置的另一视角的示意图。

图3为本实用新型一实施例的真空过滤装置内部结构示意图。

图4为图3的主视图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

参考图1-图4，所述真空过滤装置包括一箱体1，箱体1包括顶板11和底板12；分别位于所述箱体1两端的进气口21和排气口22；位于所述进气口和所述排气口之间的过滤器3，所述过滤器3可拆卸地连接于所述箱体的顶板11和底板12之间；以及，设置于所述顶板和所述底板中的介质通路(在图2中仅示出介质通路的出入口13)，在本实施例中介质通路中通入冷却介质。其中，所述过滤器3包括：多片相互交错间隔排列的梳状板31，所述梳状板31用于提供之字形的气体通路，相邻梳状板31之间的间隙为1mm-5mm。

所述进气口21连接于真空腔室，所述排气口22连接于初级泵的进气口，所述初级泵的真空范围为10^-3torr。真空腔室中以癸硼烷为掺杂剂来进行半导体掺杂，冷却介质的温度低于癸硼烷的液化温度或者固化温度，在冷却介质的作用下箱体1和过滤器3的温度都会降低，由此在梳状板的设置下进入进气口21后癸硼烷气体将会经过之字形的气体通路，这使得气体分子最大限度地流经整个梳状板路径，并在量相邻间隙中的气体分子流动方向是相反的，从而增加气体分子对梳状板的碰撞几率，有效降低气体分子温度，达到冷凝沉积效果。

与此同时，如果采用温度较低的冷却介质，并且进气口21和排气口22之间还通过下游的真空泵在抽气的话，来自真空腔室的含有癸硼烷的气体中的癸硼烷将被快速冷凝于梳状板上，这样排气口22排出的、到达下游真空泵的气体中的癸硼烷的含量将会大大减少，由此保护了下游的真空泵。在使用一段时间之后，梳状板31上沾有较多癸硼烷时，只需要更换过滤器清洗即可，而避免了频繁拆卸真空泵的繁琐步骤。另外在采用低温冷却介质的情况下，为了防止箱体外冷凝水的形成，所述真空过滤装置还包括设置于所述箱体外部的隔热保温层。

在另一实施例中，真空腔室的下游先设置有高真空度的真空泵，例如分子泵，那么所述进气口21就连接于所述分子泵的排气口。另外，所述进气口21和所述过滤器3之间设置有用于放置过滤网和吸附剂的第一腔室41，所述排气口22和所述过滤器3之间设置有用于放置过滤网和吸附剂的第二腔室42。过滤网用于过滤粉尘颗粒物质，吸附剂可以用来防止一些气体物质比如初级油泵的油汽倒灌进入真空腔室。在本实施例中，梳状板采用铜铝合金制成。

对于使用磷烷、硼烷、锗烷等不宜冷凝或冷凝温度较低的气体的情况，可以采用两个或两个以上的真空过滤装置，以下称之为第一真空过滤装置以及连接于所述第一真空过滤装置下游的第二真空过滤装置。所述第一真空过滤装置连接真空腔室或者连接分子泵的排气口(分子泵连接于真空腔室)，第二真空过滤装置的进气口连接于第一真空过滤装置的排气口，第二真空过滤装置的排气口连接于初级泵的进气口。第二真空过滤装置依然通入冷却介质以使气体液化或者固化而被梳状板所捕获，而第一真空过滤装置的介质通路中用于通入加热介质，所述加热介质的温度高于进入所述进气口的气体的气化温度。这样不宜冷凝或冷凝温度较低的气体会被先分解，而后再被下游的第二真空过滤装置的用于冷凝的梳状板捕获，从而避免了此类气体在后段真空泵中分解沉积从而导致泵体卡堵问题。具体来说，这些不易冷却或者冷却温度较低的气体化合物分子在加热过程中气体分子的化学键在吸收热能后断裂，被分解成次分子结构或单质元素，不少单质元素的冷凝温度较低，所以更容易被冷却捕获。以硼烷为例，加热后较易分解成单质元素硼和氢气，分解出来的硼元素在经过冷却过滤器后将以固态形式解析出来，为了避免硼烷这类物质在经过高温泵体情况下在泵体内分解，在泵体内产生无法排除的固体物质，导致泵体损坏或卡死，所以可以先对其加热分解，之后再冷却，从而实现对泵的保护。

本实用新型采用了上下交错的梳状板结构，气流被强制地经过所有梳状板的冷却面，达到了气流与冷却面的最大化接触，增强了凝聚物(磷，锑，砷，癸硼烷(b10h14)，十六硼烷(b16h20))等沉积效果；也可以反向保护不让初级油泵的油蒸汽扩散到真空腔或分子泵。另外，为了增强过滤效果，过滤器在横向上(图4中垂直纸面的方向)可以无限加宽，在实际应用中，以允许的安装尺寸为最大限度，这样可以达到最大的横向通气面积，从而降低其气体流动的阻力，发挥真空泵的抽气效率。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。