CN111854410A - 适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，包括相对布置的两个吹扫机器人，吹扫机器人包括用于对扩散器进行吹扫的喷嘴和用于控制喷嘴进行移动的位置调节装置。本发明适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，可以提高扩散器的吹扫工作效率，并可以提高安全性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于CVD设备技术领域，具体地说，本发明涉及一种适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备。
背景技术
CVD(Chemical Vapor Deposition)成膜工艺是整个IC产业和面板产业的基础，直接决定半导体器件的性能和可靠性。在高温下，将腔体抽至真空状态(1torr)时，通入制程气体，将高频电源加在上电极板DIFF形成电场，形成等离子(整体呈电中性)，下部电极及加热基座(又名Susceptor)提供温度，等离子体通过吸附结合作用，在玻璃基板上形成薄膜。沉积在玻璃上的膜质是工艺重点管控的项目，影响因素居多，主要困扰膜的致密性及组分的是参数是基板温度和气体流量及分布。体流量及分布浓度是由DIFF来调控的。
在化学汽相沉积装置中，特别是扩散器(Diffuser)，具有将气体均匀扩散在玻璃面板上的扩散作用，同时还起到等离子体电极作用。扩散器的外形基本像板状长方体(长宽比1.1左右)，上面均匀分布大量的孔结构，类似于蜂槽结构。以宽度方向中心为基准面，两侧具有同心锥形孔，整个结构表面上沉积有阳极氧化膜，在CVD镀膜工序中，等离子气氛苛刻，阳极膜可以有效的抵御环境对基体的刻蚀和腐蚀，避免电荷放电现象等。
目前，国内外有多家企业在对传统面板的CVD装置的扩散器进行再生，扩散器在阳极再生做完后，还需要进行高压清洗、吹干、烘干等后道工序。其中清洗完之后的吹干，目前大多数工厂是人工手动吹扫，工作人员必须集中注意力，手持气枪与扩散器保持一定距离(15-20mm)对准蜂槽孔进行吹扫。由于离扩散器较近，气枪有反作用力，工作人员容易疲劳，而且大概率会造成扩散器的刮伤，同时生产效率不高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，目的是提高扩散器的吹扫工作效率。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，包括相对布置的两个吹扫机器人，吹扫机器人包括用于对扩散器进行吹扫的喷嘴和用于控制喷嘴进行移动的位置调节装置。
所述位置调节装置包括用于带动所述喷嘴沿Z轴方向进行移动的Z轴执行机构、与Z轴执行机构连接且用于带动Z轴执行机构沿Y轴方向进行移动的Y轴执行机构和与Y轴执行机构连接且用于带动Y轴执行机构沿X轴方向进行移动的X轴执行机构，喷嘴设置于Z轴执行机构上，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向相互垂直。
所述X轴执行机构包括X轴执行器、X轴滑轨、与所述Y轴执行机构连接且设置于X轴滑轨上的X轴齿条和与X轴执行器连接且与X轴齿条相啮合的X轴齿轮，X轴齿条的长度方向与X轴方向相平行。
所述Y轴执行机构包括与所述X轴齿条连接的Y轴滑轨、Y轴执行器、与所述Z轴执行机构连接且设置于Y轴滑轨上的Y轴齿条和与Y轴执行器连接且与Y轴齿条相啮合的Y轴齿轮，Y轴齿条的长度方向与Y轴方向相平行。
所述Y轴方向为竖直方向，所述Y轴执行器为伺服电机且Y轴执行器具有自锁功能。
所述位置调节装置还包括X轴负限位块、X轴正限位块和X轴零位感应开关，X轴负限位块、X轴正限位块和X轴零位感应开关处于与X轴方向相平行的同一直线上，所述Y轴滑轨位于X轴负限位块和X轴零位感应开关之间。
所述位置调节装置Y轴负限位块、Y轴正限位块和Y轴零位感应开关，Y轴负限位块、Y轴正限位块和Y轴零位感应开关处于与Y轴方向相平行的同一直线上，所述X轴滑轨位于Y轴负限位块和Y轴零位感应开关之间。
所述Z轴执行机构包括与所述喷嘴连接的Z轴执行器，Z轴执行器为气缸，Z轴执行器设置于所述Y轴齿条上。
所述扩散器放置在挂具上，挂具位于所述两个吹扫机器人之间，所述吹扫机器人还包括用于对挂具施加压力的压紧机构，挂具由两个吹扫机器人的压紧机构夹紧，使扩散器处于竖直状态。
所述压紧机构包括夹紧座、设置于夹紧座上且用于与所述挂具接触的夹紧杆和与夹紧座连接且用于控制夹紧座沿Z轴方向进行移动的对夹气缸。
本发明适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，可以提高扩散器的吹扫工作效率，并可以提高安全性和稳定性，可以实现自动吹扫，节省大量劳动力，降低成本，而且相比手动吹扫更加均匀、快速。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备的主视图；
图2是本发明适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备的结构示意图；
图3是吹扫机器人的主视图；
图4是吹扫机器人的左视图；
图5是吹扫机器人的右视图；
图6是吹扫机器人的俯视图；
图中标记为：1、扩散器；2、安全门；3、导轨；4、安全栅栏；5、操作箱；6、斜撑；7、立柱；8、X轴齿条；9、X轴滑轨；10、X轴执行器；11、X轴拖链；12、X轴负限位块；13、X轴正限位块；14、X轴零位感应开关；15、Y轴齿条；16、Y轴滑轨；17、Y轴执行器；18、喷嘴；19、Y轴负限位块；20、Y轴零位感应开关；21、Y轴正限位块；22、Y轴拖链；23、在席检光电开关；24、对夹气缸；25、夹紧杆；26、感应开关；27、Z轴执行器；28、夹紧座；29、机架。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1至图6所示，本发明提供了一种适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，包括相对布置的两个吹扫机器人，吹扫机器人包括用于对扩散器进行吹扫的喷嘴18和用于控制喷嘴18进行移动的位置调节装置。
具体地说，如图1至图6所示，吹扫机器人还包括竖直设置的机架29，位置调节装置设置于机架29上，位置调节装置控制喷嘴18进行移动，使喷嘴18能够对扩散器进行吹扫，而且喷嘴18与扩散器之间的距离容易控制，喷嘴18与扩散器之间的距离可以调节，降低出现刮伤扩散器的风险。
如图1至图6所示，位置调节装置包括用于带动喷嘴18沿Z轴方向进行移动的Z轴执行机构、与Z轴执行机构连接且用于带动Z轴执行机构沿Y轴方向进行移动的Y轴执行机构和与Y轴执行机构连接且用于带动Y轴执行机构沿X轴方向进行移动的X轴执行机构，喷嘴18设置于Z轴执行机构上，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向相互垂直。X轴方向与Z轴方向均为水平方向且X轴方向与Z轴方向相垂直，Y轴方向为竖直方向且Y轴方向与X轴方向和Z轴方向相垂直。通过X轴执行机构、Y轴执行机构和Z轴执行机构的相配合，实现喷嘴18沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的移动，自由度高，位置移动范围广。
如图1至图6所示，X轴执行机构包括X轴执行器10、X轴滑轨9、与Y轴执行机构连接且设置于X轴滑轨9上的X轴齿条8和与X轴执行器10连接且与X轴齿条8相啮合的X轴齿轮，X轴滑轨9和X轴齿条8的长度方向与X轴方向相平行，X轴齿条8与X轴滑轨9为滑动连接，X轴齿轮与X轴齿条8构成齿轮齿条机构。X轴滑轨9与机架29固定连接，X轴执行器10固定设置在X轴滑轨9的长度方向上的一端，X轴执行器10为伺服电机。X轴执行器10带动X轴齿轮转动，X轴齿轮与X轴齿条8啮合，X轴齿轮带动X轴齿条8在X轴滑轨9上沿X轴方向进行移动，X轴滑轨9对X轴齿条8起到导向作用。X轴滑轨9沿沿X轴方向进行移动时，带动Y轴执行机构及Z轴执行机构和喷嘴18同步进行移动。
如图1至图6所示，Y轴执行机构包括与X轴齿条8连接的Y轴滑轨16、Y轴执行器17、与Z轴执行机构连接且设置于Y轴滑轨16上的Y轴齿条15和与Y轴执行器17连接且与Y轴齿条15相啮合的Y轴齿轮，Y轴滑轨16和Y轴齿条15的长度方向与Y轴方向相平行，Y轴齿条15与Y轴滑轨16为滑动连接，Y轴滑轨16与X轴齿条8固定连接，Y轴齿轮与Y轴齿条15构成齿轮齿条机构。Y轴执行器17固定设置在Y轴滑轨16的长度方向上的一端，Y轴执行器17为伺服电机。Y轴执行器17带动Y轴齿轮转动，Y轴齿轮与Y轴齿条15啮合，Y轴齿轮带动Y轴齿条15在Y轴滑轨16上沿Y轴方向进行移动，Y轴滑轨16对Y轴齿条15起到导向作用。Y轴滑轨16沿沿Y轴方向进行移动时，带动Z轴执行机构和喷嘴18同步进行移动。
Y轴方向为竖直方向，考虑到Y轴是铅锤方向，设备有自重，因此Y轴执行器17选用带自锁功能的伺服电机，使得喷嘴18能够稳定的停留在设定高度位置，提高可靠性。
如图1至图6所示，位置调节装置还包括X轴负限位块12、X轴正限位块13和X轴零位感应开关14，X轴负限位块12、X轴正限位块13和X轴零位感应开关14固定设置在机架29上，X轴负限位块12、X轴正限位块13和X轴零位感应开关14处于与X轴方向相平行的同一直线上，Y轴滑轨16位于X轴负限位块12和X轴零位感应开关14之间，X轴零位感应开关14位于Y轴滑轨16和X轴正限位块13之间。X轴零位感应开关14与控制系统为电连接，X轴零位感应开关14用于检测Y轴滑轨16的位置，实现Y轴滑轨16的软限位，避免X轴运动过程中发生机械意外。同时，通过X轴正限位块13和X轴负限位块12的配合，实现机械硬限位。
如图1至图6所示，位置调节装置Y轴负限位块19、Y轴正限位块21和Y轴零位感应开关20，Y轴负限位块19、Y轴正限位块21和Y轴零位感应开关20处于与Y轴方向相平行的同一直线上，X轴滑轨9位于Y轴负限位块19和Y轴零位感应开关20之间。X轴滑轨9位于Y轴负限位块19和Y轴零位感应开关20之间，Y轴零位感应开关20位于X轴滑轨9和Y轴正限位块21之间。Y轴零位感应开关20与控制系统为电连接，Y轴零位感应开关20用于检测X轴滑轨9的位置，实现X轴滑轨9的软限位，避免Y轴运动过程中发生机械意外。同时，通过Y轴正限位块21和Y轴负限位块19的配合，实现机械硬限位。Y轴负限位块19位于X轴滑轨9的上方，Y轴零位感应开关20位于X轴滑轨9的下方。
如图1至图6所示，Z轴执行机构包括与喷嘴18连接的Z轴执行器27，Z轴执行器27为气缸，Z轴执行器27的伸缩方向与Z轴方向相平行，Z轴执行器27设置于Y轴齿条15上，Y轴齿条15与Z轴执行器27同步移动。喷嘴18与Z轴执行器27的活塞杆固定连接，Z轴执行器27伸长后，带动喷嘴18靠近扩散器，并控制喷嘴18与扩散器之间的距离保持在15-20mm。采用伸缩气缸目的是给出足够空间，方便扩散器吊入两个吹扫机器人之间。
Z轴执行器27的行程是175mm，两个吹扫机器人的Z轴执行器27的总行程加起来是350mm，并且气缸位置可调。两个吹扫机器人的Z轴执行器27的伸缩分别单独控制。
X轴齿条8的行程为4500mm，Y轴齿条15的行程为3900mm。X轴执行器10和Y轴执行器17均为伺服电机，方便控制和调整速度。
如图1至图6所示，Z轴执行器27上设置有感应开关26，感应开关26的触点伸出喷嘴185mm左右，感应开关26的触点与扩散器之间的距离小于喷嘴18与扩散器之间的距离，且感应开关26的触点与扩散器之间的距离比喷嘴18与扩散器之间的距离小5mm左右，使喷嘴18与扩散器之间的距离控制在设定范围内。感应开关26与控制系统电连接，感应开关26发送信号至控制系统，如果有干涉感应开关26的触点部件先接触扩散器，吹扫设备报警停机，从而降低产品刮伤风险，提高良率。感应开关26的触点的材质为塑料，可以避免喷嘴18直接撞到扩散器而造成损伤。并且感应开关26位于喷嘴18的下方，感应开关26在Z轴执行器27上的位置可以调节，进而使喷嘴18与扩散器之间的距离可调节。
为了吹扫效果更佳，Z轴执行器27上设置多个喷嘴18。
在本实施例中，如图1至图6所示，每个吹扫机器人的Z轴执行器27上设置四个喷嘴18，也即扩散器的两侧一共布置八个喷嘴18，喷嘴18将气体喷向扩散器，每个喷嘴18的进气口安装有球阀开关，球阀开关与供气系统的气路连接，通过球阀开关可单独控制每个喷嘴18的通断气。供气系统的气路具有多条气路，通过气路向喷嘴18提供气体，为了保证气量足够，每两个喷嘴18由供气系统的一条气路供气。
如图1至图6所示，扩散器放置在挂具上，挂具位于两个吹扫机器人之间，两个吹扫机器人之间还设置有导轨3，导轨3的长度方向与X轴方向相平行。挂具是由起吊设备(如行车)悬吊，扩散器固定在挂具上，随同挂具同步移动。起吊设备通过挂具将扩散器吊起来，挂具沿着导轨3滑入两个吹扫机器人之间，作业人员并扶着挂具。导轨3是用于在挂具携带扩散器进入到两个吹扫机器人之间的空间中的过程中对挂具起到导向作用，使挂具沿X轴方向进行移动，导轨3可防止扩散器在吊装过程晃动，磕碰到设备而造成刮伤。扩散器放入两个吹扫机器人之间中间，微调位置后，用夹紧器固定挂具的下端。摆放结束后，安全门2关闭。
如图1至图6所示，吹扫机器人还包括用于对挂具施加压力的压紧机构，挂具由两个吹扫机器人的压紧机构夹紧，使扩散器处于竖直状态。压紧机构包括夹紧座28、设置于夹紧座28上且用于与挂具接触的夹紧杆25和与夹紧座28连接且用于控制夹紧座28沿Z轴方向进行移动的对夹气缸24。对夹气缸24为可伸缩的气缸，对夹气缸24固定设置在机架29的上端，对夹气缸24的伸缩方向与Z轴方向相平行，夹紧座28与对夹气缸24的活塞杆固定连接，夹紧杆25固定设置在夹紧座28上，夹紧杆25具有一定的长度且夹紧杆25的长度方向与X轴方向相平行，夹紧杆25用于对挂具施加沿Z轴方向的压紧力。挂具的两侧分别具有一个压紧机构，两个压紧机构相配合，将挂具夹紧固定，使挂具保持竖直状态，进而可以使得挂具上的扩散器也能保持在竖直状态，从而可以避免喷嘴18工作过程中和扩散器干涉。
在将挂具和扩散器放入到两个吹扫机器人之间后，首先启动两个吹扫机器人的对夹气缸24，使对夹气缸24伸长，带动夹紧杆25夹紧挂具，使扩散器保持垂直。两个对夹气缸24用同一条气路控制，对夹气缸24是通过螺栓安装在机架29上，对夹气缸24设置成在机架29上的位置可以调节，使得夹紧杆25的初始位置可以调节，方便调试过程中微调。
如图1至图6所示，本发明适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备还包括安全门2，安全门2用于封闭两个吹扫机器人之间的开口，安全门2位于挂具的一侧。安全门2上设置感应开关，如果安全门2没有关闭，感应开关会发送信号至控制系统，控制系统发出报警命令，吹扫设备将会报警，吹扫机器人不工作。只有门关闭的状态，触发信号，吹扫机器人才可以工作。
如图1至图6所示，吹扫机器人还包括在席检光电开关23，此在席检光电开关23是用于检测两个吹扫机器人之间是否放入扩散器。在席检光电开关23与控制系统电连接，吹扫机器人的Z轴执行器27、Y轴执行器17和Z轴执行器27与控制系统电连接，Z轴执行器27、Y轴执行器17和Z轴执行器27受到控制系统的控制。如果在席检光电开关23没有检测到放入扩散器，不会触发信号，吹扫机器人不会工作。通过这些信号控制，确保准备充分后才可以启动吹扫机器人工作，避免意外。
如图1至图6所示，机架29上设置安全栅栏4，安全栅栏4为竖直设置，安全栅栏4的长度方向与X轴方向相平行，安全栅栏4的高度方向与Y轴方向相平行，安全栅栏4的厚度方向与Z轴方向相平行。安全门2设置两个，两个安全门2处于与X轴方向相平行的同一直线上，两个吹扫机器人位于两个安全门2之间，挂具也位于两个安全门2之间。吹扫机器人上的安全栅栏4和两个安全门2一起将扩散器包围起来。此机械措施可杜绝在工作过程中有外物进入内部，干扰其运行环境。更重的是将设备和人员隔离，避免意外伤害，提高安全性。
如图1至图6所示，机架29为竖直设置，X轴滑轨9固定设置在机架29上，机架29上设置有立柱7，立柱7对机架29提供支撑作用，立柱7为竖直设置，立柱7与机架29固定连接，立柱7并与斜撑6连接，斜撑6为倾斜设置的支撑杆，斜撑6的长度方向与立柱7的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角，斜撑6的上端与立柱7固定连接，斜撑6的下端与立柱7的下端之间具有一定的距离，立柱7和斜撑6的下端与底部平台固定连接，斜撑6的设置，提高了设备整体的稳定性。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，包括相对布置的两个吹扫机器人，吹扫机器人包括用于对扩散器进行吹扫的喷嘴和用于控制喷嘴进行移动的位置调节装置。
2.根据权利要求1所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述位置调节装置包括用于带动所述喷嘴沿Z轴方向进行移动的Z轴执行机构、与Z轴执行机构连接且用于带动Z轴执行机构沿Y轴方向进行移动的Y轴执行机构和与Y轴执行机构连接且用于带动Y轴执行机构沿X轴方向进行移动的X轴执行机构，喷嘴设置于Z轴执行机构上，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向相互垂直。
3.根据权利要求2所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述X轴执行机构包括X轴执行器、X轴滑轨、与所述Y轴执行机构连接且设置于X轴滑轨上的X轴齿条和与X轴执行器连接且与X轴齿条相啮合的X轴齿轮，X轴齿条的长度方向与X轴方向相平行。
4.根据权利要求3所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述Y轴执行机构包括与所述X轴齿条连接的Y轴滑轨、Y轴执行器、与所述Z轴执行机构连接且设置于Y轴滑轨上的Y轴齿条和与Y轴执行器连接且与Y轴齿条相啮合的Y轴齿轮，Y轴齿条的长度方向与Y轴方向相平行。
5.根据权利要求4所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述Y轴方向为竖直方向，所述Y轴执行器为伺服电机且Y轴执行器具有自锁功能。
6.根据权利要求4或5所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述位置调节装置还包括X轴负限位块、X轴正限位块和X轴零位感应开关，X轴负限位块、X轴正限位块和X轴零位感应开关处于与X轴方向相平行的同一直线上，所述Y轴滑轨位于X轴负限位块和X轴零位感应开关之间。
7.根据权利要求4至6任一所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述位置调节装置Y轴负限位块、Y轴正限位块和Y轴零位感应开关，Y轴负限位块、Y轴正限位块和Y轴零位感应开关处于与Y轴方向相平行的同一直线上，所述X轴滑轨位于Y轴负限位块和Y轴零位感应开关之间。
8.根据权利要求4至7任一所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述Z轴执行机构包括与所述喷嘴连接的Z轴执行器，Z轴执行器为气缸，Z轴执行器设置于所述Y轴齿条上。
9.根据权利要求1至8任一所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述扩散器放置在挂具上，挂具位于所述两个吹扫机器人之间，所述吹扫机器人还包括用于对挂具施加压力的压紧机构，挂具由两个吹扫机器人的压紧机构夹紧，使扩散器处于竖直状态。
10.根据权利要求9所述的适于化学汽相沉积装置扩散器的吹扫设备，其特征在于，所述压紧机构包括夹紧座、设置于夹紧座上且用于与所述挂具接触的夹紧杆和与夹紧座连接且用于控制夹紧座沿Z轴方向进行移动的对夹气缸。
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