真空過濾器裝置的制作方法

專利名稱：真空過濾器裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及真空過濾器裝置，特別是涉及用機械方式清掃過濾元件、以從該 元件的表面清除一氧化硅的晶體生長真空過濾器。
背景技術：
單晶體為一種沒有晶界的結晶固體，其中全部樣品的晶格都為連續的并且至樣品 的邊緣都保持完整。采用直拉單晶制造法(CZ)，可利用晶體生長爐來生長單晶體。類似地， 可在多晶體凝固爐中形成多晶體。這些晶體通常為硅。硅在位于爐子中心的不銹鋼容器中 被熔化，由此生長出晶體。結晶生長過程是在真空環境下發生的。典型地，為了徹底吹洗任 何的雜質，向容器的頂部引入氬。真空管路連接至容器的底部，將吹掃用的氣體從容器中吸 出并保持期望的真空水平。在結晶化過程期間，一般采用石英坩鍋將硅保存在爐子的內部。該過程的不期望 的副產品為當一部分氧在高溫下于石英坩鍋外部被分解而形成的一氧化硅(SiO)。這種 SiO具有細粉的堅固性(consistency)。SiO還是一種不穩定的物質，當暴露于空氣時會同 氧發生反應，生成二氧化硅(SiO2)。在這種反應過程中，會產生熱量。在該應用中利用的真空泵可為幾個類型中的一種，包括活塞式、液環式或者干泵。 當今許多泵還利用吹風機來增加抽吸速度。在該過程中，當SiO傳送到真空管路并達到真 空泵時，會對運動部件之間具有窄縫隙的干泵或者吹風機造成損害。在活塞式或者液環泵 中，SiO會在油中被困住，并迫使油頻繁地變動。因此，為了消除SiO，對于晶體生長爐來說， 過濾器幾乎成為一必要部件。當前在市場上能夠獲得幾種不哦能夠的過濾器裝置。一種為簡單的不銹鋼殼體中 的褶紙元件。這是一種低成本的解決方案，但是存在以下缺陷。首先，清掃或者更換褶紙元 件是一種臟活，因為殼體必須被打開。第二，如果空氣很快地被引進，SiO反應變化為Si02 會在紙元件中燒出洞。褶紙元件的這種破裂會導致對真空泵的損害。另一傳統的過濾器裝置為利用殼體內部的起褶元件的脈沖反洗(backpulsing) 過濾器單元。通常有四個起褶元件。將氬脈沖引入過濾元件內部，以使得該元件彎曲并使 SiO粉末從該元件的外部脫落，而不是打開殼體來清掃這些元件。這種解決方案具有以下缺 陷(i)這種起褶過濾元件直徑為8-10英寸，因此，組合有4個元件的過濾器將需要直徑接 近2. 5-3英尺的很大的殼體；(ii)盛裝為清掃元件而產生壓力脈沖所必要的氬的容量，需 要單獨分離的桶；(iii)在過濾器殼體的每一側都需要真空閥，以使在清掃過程中它能夠 被隔離；(iv)未來證實在引入氬脈沖之前真空閥處于關閉狀態，需要聯動裝置。另一種傳統的過濾器裝置包括脈沖反洗(back pulsing)單元和大量非起褶 (non-pleated)的不銹鋼過濾元件。沒有如上述的傳統的過濾器那樣利用氬，而將一陣陣的 室內空氣進入過濾器殼體內部，清除該過濾元件的外側的SiO粉末。首先，該過濾器殼體在 真空條件下被取出并且位于該殼體的每一側的閥被關閉以與殼體隔離。然后，該過濾器殼 體的頂部的閥被快速地打開以允許空氣沖入該殼體。氣流流過該元件，消除該元件的外表面的微粒。這種裝置具有如下缺陷(i)該裝置只能在完成一次運行后才能清掃，因為過濾 器殼體在清掃過程中必須被隔離；(ii)利用室內空氣會潛在地導致發生快速的、不期望的 空氣中的氧氣與SiO微粒之間反應；(iii)脈沖反洗技術常常不能夠完全充分地清除掉元 件的SiO層。理想的是開發一種具有較少的元件和較小的過濾器殼體的自清掃的真空過濾器 裝置，不需要在用戶設備中占用如此大的空間。

實用新型內容在這一方面，在詳細解釋至少一個本實用新型的實施例之強，應當理解的是，本實 用新型并不局限于將其應用于在下述說明或者示例性的附圖中提出的詳細結構或者元件 布局。除了那些被說明的之外，本實用新型具有能夠以各種不同的方式實現或者執行的實 施例。同樣地，應當理解，本文所采用的措辭和術語，以及抽象概念都是為了說明的目的，而 不應當被視為一種限制。根據本實用新型的過濾器裝置克服了在上述的傳統的過濾器裝置中碰見的問 題。本實用新型的示例性實施方式包括一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除一 氧化硅的過濾器裝置，該過濾器裝置包括具有上部和下部的過濾器殼體；接近所述上部、 連接至所述過濾器殼體的過濾器固定臺；接近所述下部、連接至所述過濾器殼體的清掃板 (sweep plate)；連接至所述過濾器固定臺的多個過濾元件；和裝配至所述清掃板的多個環 形刷，其中所述多個環形刷中的至少一個圍繞所述多個過濾元件中的每一個。該過濾器殼 體的直徑大約為1-2英尺。在本實用新型的示例性實施方式中，該過濾器裝置還可包括在過濾器殼體的上部 裝配的過濾器頂蓋。在示例性的實施方式中，所述多個過濾元件包括12個過濾元件，所述 多個環形刷包括12個環形刷。所述多個過濾元件的每一個的直徑大約為2-5英寸并由不 銹鋼制成。例如，每個過濾元件可具有大約2. 375英寸的直徑。在示例性的實施方式中，每個過濾元件借助環形過濾器鎖可移除地連接至所述過 濾器固定臺。所述多個環形刷的每一個可包括由尼龍、不銹鋼、黃銅或者某種其它適當的材 料制成的刷毛。示例性的實施方式的過濾器裝置可包括被配置來在所述過濾器殼體的頂部 和底部之間移動所述清掃板的執行器。該執行器可為氣動執行器，并且該過濾器裝置還可 包括向該執行器提供空氣的入口和出口。本實用新型的其它實施方式包括一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除 一氧化硅的過濾器裝置，該過濾器裝置包括具有上部、下部和中心部的過濾器殼體；接近所 述上部、連接至所述過濾器殼體的過濾器安裝臺；連接至所述過濾器安裝臺的多個過濾元 件；和安裝于所述過濾器殼體的中心的圓柱形刷，其中該圓柱形刷具有多個向外散射的刷 毛，所述刷毛與所述多個過濾元件的外部相接觸。在示例性的實施方式中，驅動帶被配置來 旋轉所述多個過濾元件。該驅動帶可由電機或者氣動執行器所驅動。本實用新型的示例性實施方式包括一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清 除一氧化硅的過濾器裝置，該過濾器裝置包括用來容納所述過濾器裝置的殼體裝置；用 來在所述殼體裝置內固定(mounting)多個過濾元件的固定裝置；用機械的方式刮擦所述 多個過濾元件的外表面的刷裝置；和用來沿著所述多個過濾元件的外表面清掃所述刷裝置的清掃裝置。作為選擇，示例性的實施方式包括一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除 一氧化硅的過濾器裝置，該過濾器裝置包括用來容納所述過濾器裝置的殼體裝置；用來 在所述殼體裝置內固定多個過濾元件的固定裝置；用機械的方式刮擦所述多個過濾元件的 外表面的刷裝置；和用來旋轉所述多個過濾元件以使所述外表面與所述刷裝置接觸的清掃裝置。本實用新型的示例性的實施方式包括一種用機械的方式在晶體生長過程中清除 來自過濾器裝置的一氧化硅的方法，該方法包括在殼體內裝配多個過濾元件；用機械方 式刮擦所述多個過濾元件的外表面；和沿所述多個過濾元件的外表面揮動多個環形刷。該 方法還包括將多個環形刷連接至清掃板。在該實施方式中，沿所述多個過濾元件的外表面 揮動多個環形刷的步驟包括運行用來移動所述清掃板的執行器，以使所述多個環形刷沿所 述多個過濾元件的外表面的長度方向刮擦。本實用新型的示例性的實施方式包括一種用機械的方式在晶體生長過程中清除 來自過濾器裝置的一氧化硅的方法，該方法包括在殼體內裝配多個過濾元件；旋轉所述 多個過濾元件，以使所述多個過濾元件的外表面與具有多個向外散射的刷毛的圓柱形刷接 觸。該方法中的旋轉所述多個過濾元件的步驟包括機動化(motorizing)連接至所述多個 過濾元件的驅動帶或者鏈條。正如那些所屬技術領域的技術人員會理解到的，為了執行本實用新型的一些目 的，本實用新型公開所基于的概念可輕易地作為其它結構、方法和系統的基礎。因此，重要 的是，在不脫離本實用新型的精神和范圍的范圍內，權利要求被視為包括這樣的等同結構。

圖1為根據本實用新型的一個實施方式的真空過濾器裝置的平面圖；圖2為圖1的真空過濾器裝置的下部的放大圖；圖3為圖1的真空過濾器裝置的截面圖；圖4為圖1的真空過濾器裝置的過濾器固定臺的下側的放大圖；圖5為根據本實用新型的預備實施例的透過真空過濾器裝置的外殼而得到的平 面圖；圖6為圖5的真空過濾器裝置的頂視圖；圖7為透過圖5的真空過濾器裝置的外殼的上部得到的平面圖。
具體實施方式
本實用新型的示例性的實施方式提供了一種真空過濾器裝置，用機械方式清掃過 濾元件，以在晶體生長過程中清除該元件表面的一氧化硅。由于該裝置需求的部件更少，因 此可降低生產該過濾器設備的成本。現在將參照附圖描述一些優選實施方式，其中相同的 參考數字指示相同的所有的相同的部件。圖1為根據本實用新型的具體實施方式
的真空過濾器裝置100的平面圖。在本實 用新型的示例性的實施方式中，真空過濾器裝置100包括多個過濾元件105、過濾器固定臺 (mounting plate) 110、清掃板(sweep plate) 115、移動清掃板115的氣動執行器120和多個安裝至清掃板115的環形的刷125。在本實用新型的示例性實施方式中，多個過濾元件 105于一端子處連接至過濾器固定臺110。在本實用新型的示例性實施方式中，多個過濾元 件105可由不銹鋼或者一些其它的適當的金屬制成，過濾器固定臺110可由鋁、不銹鋼或者 任何其它適當的材料制成。在一些實施例中，可能有8-12個過濾元件105來提供足夠的表 面積，以不造成跨該過濾器的過大的壓力差。多個過濾元件105中的每一個的直徑近似為 2-5英寸，例如，直徑大約為2. 375英寸，從而能夠實現較小的過濾器殼體，正如下面將進一 步討論的。圖2為圖1中的真空過濾器裝置100的下部的放大圖，詳細示出了帶有多個環形 刷125的清掃板115。在示例性的實施方式中，清掃板115包括用于多個過濾元件105的 孔，并且多個環形刷125中的一個圍繞每個元件。在其它的實施方式中，過濾器裝置100可 包括2個或者更多個的清掃板115和/或2個或者更多的圍繞多個過濾元件105中的每一 個的環形刷125。在本實用新型的示例性的實施方式中，清掃板115可由鋁、不銹鋼或者任 何其它適當的材料制成，多個環形刷125的刷毛可由尼龍、黃銅、不銹鋼或者任何其它適當 的材料制成。圖3是圖1的真空過濾器裝置100的截面圖。在本的實施方式中，多個環形刷125 中的每一個可手工操作地來清掃多個過濾元件105中的每一個。當每個不銹鋼過濾元件 105的表面被刷時，SiO粉末很輕易地脫離掉。在使用時，清掃板115在多個過濾元件105 的長度方向上上下循環移動，以允許多個環形刷125清掃元件105的外表面。清掃板115 借助執行器120上下循環移動。如圖3所示，過濾器裝置100具有殼體330、頂蓋335和用于清潔氣體從裝置100 流出的出口 340。在示例性的實施方式中，過濾器裝置100還可包括用于含塵氣體流入裝 置100的入口(如圖5所示)。典型地，過濾器殼體330應被在真空條件下操作。由于具有 更小的過濾元件105，因此，過濾器殼體也比上述的代表性的直徑為2. 5英尺或者更大的傳 統過濾器裝置的殼體要小。本實用新型的過濾器殼體330的直徑可為1-2英尺，例如，殼體 330的直徑可為1. 5英尺。頂蓋335還可包括減壓閥口 342，被用來防止過濾器裝置100發 生過壓。裝置100還可包括壓力計(沒有示出)，以使得用戶能監控過濾器殼體100是否處 于壓力之下。圖4是圖1的過濾器裝置100的過濾器固定臺110的下側的放大圖。在本實用新 型的示例性的實施方式中，進入/離開口 445的空氣被用來提供運行氣動執行器120需要 的空氣。提供給執行器120的空氣可穿過管450。在本實用新型的示例性的實施方式中，環 形過濾器鎖(lock) 455被用來將多個過濾元件105中的每一個可移除地安裝至過濾器固定 臺110。將過濾元件105插入過濾器固定臺110，然后將其扭曲以在環形過濾器鎖455和過 濾器固定臺110之間鎖住它的突出部(tabs)或者耳狀物(ears)(未示出)，通過這樣來安 裝每個過濾元件105。圖5為根據本實用新型的預備實施例的透過真空過濾器裝置500的外殼530而得 到的平面圖。過濾器裝置500包括過濾器殼體530、過濾器頂蓋535、用來讓清潔氣體流出 裝置500的出口 540和用來讓含塵氣體流入該裝置的入口 560、多個過濾元件505、過濾器 固定臺510和位于該過濾器殼體530的中心、具有向外散射的刷毛的中心圓柱形刷525。頂 蓋535可利用卡子螺栓562連接至殼體530，卡子螺栓鉤住頂蓋535的標簽為563的唇部。在示例性的實施方式中，可用螺帽564來將卡子螺栓562緊固到唇部563上。圖6是圖5的真空過濾器裝置的頂視圖。在該實施方式中，多個過濾元件505圍 繞該中心刷525的外圍成圓周排列，以使刷毛與過濾元件505的外表面接觸。然后，每個過 濾元件505被旋轉，以對元件505的整個外表面進行清掃。圖7為透過圖5的真空過濾器裝置的外殼530的上部得到的平面圖。在本實用新 型的示例性的實施方式中，如圖7所示，當元件505被電機或者氣動執行器565旋轉時，刷 525對過濾元件505的整個外表面進行清掃。利用單個的驅動帶或者鏈條570，將多個過濾 元件505中的每一個都連接上。當電機565轉動時，多個過濾元件505發生旋轉，并且它們 的外表面被中心刷525擦凈。因此，本實用新型提供了真空過濾器裝置100、500，采用機械的方式清掃多個過濾 元件，以從每個元件的外表面移除一氧化硅。根據本實用新型的真空過濾器裝置的另外的 好處在于這些元件在晶體生長過程中可被擦凈。因此，需要更少的元件并且可降低該裝置 的成本。為了能夠更好地理解本文的詳細描述，并為了能更好地理解本實用新型對技術的 貢獻，已經概括論述了本實用新型的某些而不是廣泛的實施例。當然，還存在另外的下面將 要說明的本實用新型的實施例，這些實施例構成所附的權利要求的主題。從詳細說明中可以得出本實用新型的許多特征和優勢是明顯的，因此，所附的權 利要求將要覆蓋所有落入本實用新型的真實精神和范圍的這類特征和優勢。而且，由于所 屬技術領域的技術人員可輕易地作出許多修正和改變，因此，并不期望將本實用新型限制 為舉例說明和描述的確切的結構和操作，并且因此，所有適當的修正和等同替代都被訴諸 于落入本實用新型的范圍。
權利要求1.一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除一氧化硅的過濾器裝置，包括 具有上部和下部的過濾器殼體；接近所述上部、連接至所述過濾器殼體的過濾器固定臺； 接近所述下部、連接至所述過濾器殼體的清掃板； 連接至所述過濾器固定臺的多個過濾元件；和裝配至所述清掃板的多個環形刷，其中所述多個環形刷中的至少一個圍繞所述多個過 濾元件中的每一個。
2.如權利要求1所述的過濾器裝置，還包括被配置來在所述過濾器殼體的頂部和底部 之間移動所述清掃板的執行器。
3.如權利要求1所述的過濾器裝置，還包括于所述過濾器殼體的上部裝配的過濾器頂蓋ο
4.如權利要求1所述的過濾器裝置，其中所述多個過濾元件包括12個過濾元件，所述 多個環形刷包括12個環形刷。
5.如權利要求2所述的過濾器裝置，其中所述執行器為氣動執行器，并且所述過濾器 裝置還包括向所述執行器提供空氣的入口和出口。
6.如權利要求1所述的過濾器裝置，其中所述多個過濾元件中的每一個的直徑大約為 2-5英寸。
7.如權利要求6所述的過濾器裝置，其中所述多個過濾元件中的每一個的直徑大約為 2. 375英寸。
8.如權利要求1所述的過濾器裝置，其中所述多個環形刷中的每一個包括刷毛。
9.如權利要求8所述的過濾器裝置，其中所述刷毛由尼龍、不銹鋼或者黃銅制成。
10.如權利要求1所述的過濾器裝置，其中所述多個過濾元件由不銹鋼制成。
11.如權利要求1所述的過濾器裝置，其中所述多個過濾元件中的每一個借助環形過 濾器鎖可移除地連接至所述過濾器固定臺。
12.如權利要求1所述的過濾器裝置，其中所述過濾器殼體的直徑為1-2英尺。
13.一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除一氧化硅的過濾器裝置，包括 具有上部、下部和中心部的過濾器殼體；接近所述上部連接至所述過濾器殼體的過濾器安裝臺； 連接至所述過濾器安裝臺的多個過濾元件；和安裝于所述過濾器殼體的中心的圓柱形刷，其中該圓柱形刷具有多個向外散射的刷 毛，所述刷毛與所述多個過濾元件的外部相接觸。
14.如權利要求13所述的過濾器裝置，還包括被配置來旋轉所述多個過濾元件的驅動帶ο
15.如權利要求13所述的過濾器裝置，還包括被配置來旋轉所述多個過濾元件的鏈條ο
16.如權利要求14所述的過濾器裝置，還包括用來驅動所述驅動帶的電機。
17.如權利要求14所述的過濾器裝置，還包括用來驅動所述驅動帶的氣動執行器。
18.如權利要求13所述的過濾器裝置，其中所述多個過濾元件的每一個的直徑大約為 2-5英寸。
19.如權利要求18所述的過濾器裝置，其中所述多個過濾元件的每一個的直徑大約為 2. 375英寸。
20.一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除一氧化硅的過濾器裝置，包括 用來容納所述過濾器裝置的殼體裝置；用來在所述殼體裝置內固定多個過濾元件的固定裝置； 用機械的方式刮擦所述多個過濾元件的外表面的刷裝置；和 用來沿著所述多個過濾元件的外表面清掃所述刷裝置的清掃裝置。
21.一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除一氧化硅的過濾器裝置，包括 用來容納所述過濾器裝置的殼體裝置；用來在所述殼體裝置內固定多個過濾元件的固定裝置；用機械的方式刮擦所述多個過濾元件的外表面的刷裝置；和用來旋轉所述多個過濾元件以使所述外表面與所述刷裝置接觸的清掃裝置。
專利摘要一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除一氧化硅的過濾器裝置，該過濾器裝置具有過濾器殼體，連接至該過濾器殼體的過濾器固定臺，連接至該過濾器殼體的清掃板，連接至所述過濾器固定臺的多個過濾元件，和裝配至該清掃板的多個環形刷，其中所述多個環形刷中的至少一個圍繞所述多個過濾元件中的每一個。或者，一種用來用機械的方式在晶體生長過程中清除一氧化硅的過濾器裝置，包括具有上部、下部和中心部的過濾器殼體，接近所述上部、連接至所述過濾器殼體的過濾器安裝臺，連接至所述過濾器安裝臺的多個過濾元件，和安裝于所述過濾器殼體的中心的圓柱形刷，其中該圓柱形刷具有多個向外散射的刷毛，所述刷毛與所述多個過濾元件的外部相接觸。
文檔編號B01D46/42GK201776044SQ20102017963
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月20日 優先權日2009年4月21日
發明者韋布·理查德 申請人:斯必克公司