CN111433510A - 高压气罐的自动校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体FAB制造工艺（Fabrication Process）设备中，为了给晶圆生产线输送气体，在柜（cabinet）的提升装置上装载（loading）高压气罐后，由提升装置使被装载的高压气罐上升，然后将高压气罐的端帽和气体配管的连接器座中心自动校准（align）的高压气罐的自动校准方法，将提升装置可升、降地安装在柜中，使装载到提升装置上的高压气罐自动上升及下降以及旋转的同时，使结合于高压气罐的阀门的端帽中心与连接于气体配管的连接器座中心一致，使得高压气罐的更换实现自动化。为此，本发明的特征是，将高压气罐（200）放置在提升装置（400）上，使提升装置（400）上升，使得设置于高压气罐（200）上部的阀门（210）的端帽（213）水平方向中心与连接器座（310）的水平方向中心一致，然后使高压气罐（200）旋转同时，使端帽（213）的θ中心与连接器座（310）的θ中心一致后使提升装置（400）升、降，然后使端帽（213）的Z中心与连接器座（310）的Z中心一致。

Description

高压气罐的自动校准方法

技术领域

本发明涉及半导体FAB制造工艺（Fabrication Process）设备中，为了给晶圆生产线输送气体，在柜（cabinet）的提升装置上装载（loading）高压气罐后，由提升装置使被装载的高压气罐上升，然后将高压气罐的端帽（end cap）和气体配管的连接器座中心自动校准（align）的高压气罐的自动校准方法。

背景技术

在半导体的制造工艺上，通常根据用途输送不同种类的气体使用，如果这些气体一旦被大量吸入人体或者散发到空气中，容易造成安全事故或者环境污染等带来较大伤害，因此必须小心谨慎使用。

例如，用于离子注入工艺的气体种类一般包括砷化氢（AsH3：Arsine）、磷化氢（PH3：Phosphine）或三氟化硼（BF3：Boron Fluoride）等有毒气体，这些气体的毒性非常强，被作业人员吸入呼吸道会造成致命性的伤害，因此在生产线上输送的过程中须细心管理，谨防泄漏。

如上所述的半导体制造工艺用气体而言，其管理非常重要，这些气体以被高压填充到气罐（下称高压气罐）内的状态装在柜内，由供气管线输送至生产线，气体消耗约达到90%左右时，为避免高压气罐内残留的异物进入晶圆加工工艺，由作业人员用新的高压气罐进行更换，使气体被继续输送。

图1是简略显示采用现有技术的半导体装备供气装置的透视图，FAB 7外部的规定场所设有柜1，用于安放FAB 7内各个装备8所需的SiH4、PH3、NF3、CF4等工程气体被分别填充的多个高压气罐（省略图示），所述柜1的一侧设有可以引导分别连接于所述高气罐的供气管线3的管道4。

所述管道4的另一侧设有数量对应于高压气罐的调压箱5，用于输送沿着供气管线3流入的工艺气体，所述的各调压箱5上端部连接着与装备8数量同样数量的供应管9，用于与FAB 7内的各装备8对应连接。

然后由安放在柜1中的各个高压气罐供给工艺气体时，各工艺气体沿着从管道4内部通过的供气管线3流入各个调压箱5。

然后流入各调压箱5内的各工艺气体通过过滤器（省略图示）被净化以后，沿着以与FAB 7内装备8对应的数量分支连接的各个供应管9被输送，用于晶圆的加工。

如上所述，将气体输送到供气管线3的途中，气体被耗尽，高压气罐的更换时间被控制部（省略图示）检测到时，作业人员将用完的高压气罐的阀门关闭后，从外部气体管线上卸下来。

然后作业人员将从气体管线卸下来的高压气罐从柜1中卸下以后，用新的高压气罐更换，然后将所述高压气罐重新连接到外部的气体管线，然后打开（Open）关闭气体喷嘴的阀门手柄即完成高压气罐的更换。

先有技术文献

（专利文献0001）韩国注册专利公报10-0242982（1998.11.15注册）；

（专利文献0002）韩国注册专利公报10-0649112（2006.11.16注册）；

（专利文献0003）韩国注册专利公报10-09885575（2010.09.29注册）。

发明内容

技术课题

但所述的现有高压气罐的更换存在致命性的缺陷，即作业人员将新的高压气罐装在柜中以后，需将沉重的高压气罐的气体喷嘴对准气体配管的连接器座，因此无法迅速更换高压气罐，而且如果在高压气罐的气体喷嘴没有完全对准气体配管连接器座的状态下，将连接器座在气体喷嘴上强制拧结时，螺纹容易遭到破坏，造成有毒气体泄漏。

此外致命性的缺陷是，高压气罐是由作业人员在柜上用手更换的，根据作业人员的熟练度，不仅发生人为失误（human error），更换操作中因不小心造成高压气罐中的气体泄漏时，气体不仅会爆炸，还会造成作业人员被泄漏气体中毒的问题。

本发明是为解决现有的这些问题而提出，其目的在于，将提升装置在柜中可升、降地设置后，使装到提升装置上的高压气罐自动上升以及下降并旋转同时，使结合于高压气罐上的阀门的端帽中心与连接于气体配管的连接器座中心一致，使得高压气罐的更换实现自动化。

本发明的另一目的在于，高压气罐的上端用螺纹结合的阀门加工以及已发生装配公差，但使端帽的中心与连接于气体配管的连接器座中心一致的θ中心和Z中心的校准完成以后，再实施一次θ中心的校准，使高压气罐的端帽中心始终准确一致于气体配管的连接器座的中心。

技术方案

根据实现所述目的所需的本发明的实施例，提供一种高压气罐的自动校准方法，其特征是，将高压气罐放置在提升装置上，使提升装置上升，使得设置于高压气罐上部的阀门的端帽水平方向中心与连接器座的水平方向中心一致，然后使高压气罐旋转同时，使端帽的θ中心与连接器座的θ中心一致后使提升装置升、降，然后使端帽的Z中心与连接器座的Z中心一致。

根据本发明的另一实施例，提供一种高压气罐的自动校准方法，其特征是，包括：在提升装置上放置高压气罐，使提升装置上升，直至第一传感器检测到设置于高压气罐上部的阀门手柄的上端的步骤；再驱动所述提升装置，使高压气罐再上升控制部中设定的值（由阀门手柄的上端至端帽的中心距离）后停止提升装置的驱动的步骤；使所述高压气罐旋转，由第二传感器检测到端帽的起点（A）以后将此传输给控制部的步骤；使所述高压气罐继续旋转，第二传感器检测到端帽的端点（B）以后，将此通知给控制部的同时，停止高压气罐的旋转，沿着通过控制部算出的端帽的θ中心使高压气罐向相反方向旋转，使端帽的θ中心与第二传感器的中心一致的步骤；使所述提升装置上升，第二传感器检测到端帽的上止点（C）以后，将此传输给控制部后停止提升装置上升的步骤；使所述提升装置下降，第二传感器检测到端帽的下止点（D）以后，将此通知给控制部的同时，停止提升装置下降，然后沿着通过控制部算出的端帽的Z中心使提升装置上升，使端帽的Z中心与第二传感器的中心一致的步骤。

有益效果

本发明的有益效果在于，只要将高压气罐放置在可升、降地设置于柜中的提升装置上，则使高压气罐升、降及旋转的同时，自动地使螺旋结合于阀门气体喷嘴上的端帽的θ中心和Z中心与连接器座的θ中心和Z中心一致，与以往用人工更换高压气罐的方式不同，可以自动更换高压气罐，从而预防可能由作业人员造成的人为失误，还可以实现高压气罐的自动化更换。

附图说明

图1是简略显示采用现有技术的半导体装备供气装置的透视图；

图2是用以说明本发明的柜的正视图；

图3是显示本发明的第一、二传感器设置状态的透视图；

图4是显示本发明的提升装置和夹紧装置的正视图；

图5是显示本发明的夹紧装置的透视图；

图6是显示本发明的高压气罐上升区间的简略图；

图7是显示本发明的连接装置与高压气罐的透视图；

图8是说明本发明中定位端帽的θ中心和Z中心的过程的简略图；

图9是说明本发明的高压气罐移动流程图；

图10是说明本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案详细进行描述，但所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域普通技术人员可以以各种形态实现是显而易见的。附图中的图示简略，并不符合比例。图中部分的相对尺寸和比率是，为了图中的明确性和便利，其大小可以被夸张或缩小图示，任一尺寸仅限于示例，并没有限定。而且两个以上的图中显示的同一结构物、要素或配件使用同一参考符号，以显示相似特征。

图2是用以说明本发明的柜的正视图，图3是显示本发明的第一、二传感器设置状态的透视图，图4是显示本发明的提升装置及夹紧装置的正视图，本发明的结构包括：设置在柜100内的上部，将高压气罐200的气体喷嘴211自动连接到连接器座310或者卸下的连接机构300及，具备所述高压气罐200被放置的圆盘410并使高压气罐200升、降的提升装置400及，设在所述提升装置400上将高压气罐200夹紧并旋转的夹紧装置420及，控制所述结构的控制部500。

所述连接机构300上设有检测通过提升装置400上升的高压气罐200阀门手柄212上端的第一传感器320，所述第一传感器320的下部设有随着高压气罐200的升、降以及旋转检测端帽213的θ中心和Z中心的第二传感器330。

此时，所述第二传感器330被设置在与连接器座310的θ中心和Z中心一致的位置上是显而易见的。

所述夹紧装置420如图5所示，被设置在提升装置400上，一对夹持装置421张开或者收缩，将高压气罐200夹紧或者释放夹紧状态，所述各夹持装置421上设有通过驱动机构422即传动装置旋转达滚筒423，随着高压气罐200被放置到所述提升装置400的圆盘410上，将夹持装置421收缩时，所述高压气罐200被可旋转地设置在夹持装置421上的滚筒423包住并被夹紧的状态下，通过提升装置400的驱动上升。

下面进一步具体地详细说明利用上述结构将高压气罐200校准的过程。

图9是用以说明本发明的高压气罐的移动流程图，图10是用以说明本发明的流程图。

首先，夹紧装置420的夹持装置421相互张开的状态下，将高压气罐200放到设置在提升装置400下部的圆盘410上后，原先张开着的一对夹持装置421同时被高压气罐200推动收缩，使得设置在夹持装置421上的滚筒423夹紧高压气罐200。

之所以所述高压气罐200被放置到圆盘410之前一对夹持装置421保持张开的状态，是因为构成夹紧装置420的框架424和夹持装置421之间连接有螺旋弹簧425。

就是说，如图9（a）所示的状态下，提升装置400驱动使高压气罐200上升，直至如图9（b）所示，第一传感器320检测到设置于高压气罐200上部的阀门手柄212，而且此时使提升装置400以相同速度上升也无妨，但为了减少价格高昂的装置的循环时间（cycle time），在提升装置400的上升初期通过控制部500如图6所示，先使其高速上升被设置的设定距离（F），然后在第一传感器320的检测区间（F’）使提升装置400低速上升为宜。

随着如上所述的提升装置400的上升，上升至第一传感器320检测到高压气罐200的阀门手柄212以后，通过控制部500使所述提升装置400再驱动，如图9（c）所示，使高压气罐200进一步上升控制部500中设定的值[由阀门手柄212上端到端帽213中心的距离（S）]，然后中断提升装置400的驱动而完成高压气罐200的上升。

然后螺纹结合于阀门210而关闭气体喷嘴211的端帽213的Z中心被定位。

然后为了定位端帽213的θ中心，夹紧装置420的驱动装置422即传动装置驱动，使一侧的滚筒423旋转时，放置于圆盘410上的高压气罐200如图9（d）所示旋转，随着所述高压气罐200的旋转，第二传感器330检测到端帽213的起点（A）后将此传输给控制部500。

如上所述，为了使高压气罐200上升定位端帽213的θ中心而开始使高压气罐200旋转时，进一步优选地，向阀门手柄212被锁住的相反方向旋转。

因为在高压气罐200装载于提升装置400的状态下使高压气罐200旋转时，可以提前预防阀门手柄212因离心力而被打开的现象。

在此状态下，使高压气罐200继续旋转，第二传感器330检测到端帽213的端点（B）后，将此传输给控制部500的同时，使高压气罐200停止旋转，沿着通过控制部500算出的端帽213的θ中心，使高压气罐200向相反方向旋转，进而如图9（e）所示，使端帽213的θ中心与第二传感器330的中心一致。

但为了进一步正确寻找端帽213的θ中心，应使高压气罐200向逆时针方向旋转，检测出从（B）点到（A）点的距离为宜。

因为高压气罐200开始旋转，第二传感器330检测端帽213的起点（A）的时间和控制部500对此识别的时间之间发生误差（又称“ 差分：differential”），从而减少端帽213的θ中心错开的现象。

用所述方法，使端帽213的θ中心与连接器座310的θ中心后，需使端帽213的Z中心与连接器座310的Z中心一致。

为此，使所述提升装置400上升，第二传感器330检测到端帽213的上止点（C）以后将此传输给控制部500，停止提升装置400上升。

然后使所述提升装置400下降，第二传感器330检测到端帽213的下止点（D）以后，将此传输给控制部500的同时，停止提升装置400下降，如图9（f）所示，沿着通过控制部500算出的端帽213的Z中心，使提升装置400上升，使端帽213的Z中心与第二传感器330的中心一致，进而如图9（a）所示，完成端帽213的校准。

如上所述，高压气罐200通过驱动装置422旋转时，第二传感器330检测到端帽213的起点（A）、端点（B）以及上止点（C）、下止点（D），将该地点通知给控制部500，而且起点（A）和端点（B）的中心即θ中心以及上止点（C）和下止点（D）的中心即Z中心是，将随着驱动装置422的驱动获得的编码器值由控制部500运算而得知。

根据本发明一实施例的说明，为了定位Z中心，使高压气罐200上升检测到上止点（C）以后使其下降检测下止点（D），但与此相反，也可以使高压气罐200先下降后上升，使得Z中心与第二传感器330一致是显而易见的。

按所述方法，使所述端帽213的θ中心和Z中心与连接器座310的θ中心和Z中心一致时，进一步优选地，超出控制部500中设定的误差范围（例如，端帽的宽度为20mm时，θ中心和Z中心值在10mm左右，因此在控制部中预先输入近似值算出的值超出近似值）而发生错误，并将此通知作业人员，然后经过控制部500设定的时间以后，使高压气罐200旋转的同时升、降，再检测所述端帽213的θ中心和Z中心的动作按设定次数进一步实施。

如果进行所述动作时继续发生错误时，需由作业人员用手对此进行处理，才能将高压气罐200的气体喷嘴211连接到连接器座310。

但结合于高压气罐200上部的阀门手柄212的上端高度是根据阀门210的加工误差和装配误差，每个高压气罐200都会发生细微差异，导致最初检测的端帽213的θ中心有可能不准确，但如上所述，使端帽213的θ中心和Z中心与第二传感器330一致后，再实施一次如图9（h）、（i）所示再检测所述端帽213的θ中心的步骤，进而使端帽213的θ中心和Z中心与连接器座310的θ中心和Z中心一致，因此在高压气罐200的阀门210中去除端帽213后，可以使气体喷嘴211自动连接到连接于供气管线的连接器座310上。

以上实施例仅用以说明本发明的实施例，但本领域的普通技术人员在没有改变其技术方案或者必需特征的前提下，依然可以以各种具体形态实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。

【符号说明】

100：柜； 200：高压气罐；

210：阀门； 211：气体喷嘴；

212：阀门手柄； 213：端帽；

300：连接机构； 310：连接器座；

320；第一传感器； 330：第二传感器；

400：提升装置； 410：圆盘；

420：夹紧装置； 421：夹持装置；

422；驱动装置； 423：滚筒；

500：控制部。

Claims (9)

1.一种高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

将高压气罐（200）放置在提升装置（400）上，使提升装置（400）上升，使得设置于高压气罐（200）上部的阀门（210）的端帽（213）水平方向中心与连接器座（310）的水平方向中心一致，然后使高压气罐（200）旋转同时，使端帽（213）的θ中心与连接器座（310）的θ中心一致后使提升装置（400）升、降，然后使端帽（213）的Z中心与连接器座（310）的Z中心一致。

2.一种高压气罐的自动校准方法，其特征在于，依次实施以下步骤：

在提升装置（400）上放置高压气罐（200），使提升装置（400）上升，直至第一传感器（320）检测到设置于高压气罐（200）上部的阀门手柄（212）的上端的步骤；

再驱动所述提升装置（400），使高压气罐（200）再上升控制部（500）中设定的值（由阀门手柄的上端至端帽的中心距离）后停止提升装置（400）的驱动的步骤；

使所述高压气罐（200）旋转，由第二传感器（330）检测到端帽（213）的起点（A）以后将此传输给控制部（500）的步骤；

使所述高压气罐（200）继续旋转，第二传感器（330）检测到端帽（213）的端点（B）以后，将此通知给控制部（500）的同时，停止高压气罐（200）的旋转，沿着通过控制部（500）算出的端帽（213）的θ中心使高压气罐（200）向相反方向旋转，使端帽（213）的θ中心与第二传感器（330）的中心一致的步骤；

使所述提升装置（400）上升，第二传感器（330）检测到端帽（213）的上止点（C）以后，将此传输给控制部（500）后停止提升装置（400）上升的步骤；

使所述提升装置（400）下降，第二传感器（330）检测到端帽（213）的下止点（D）以后，将此通知给控制部（500）的同时，停止提升装置（400）下降，然后沿着通过控制部（500）算出的端帽（213）的Z中心使提升装置（400）上升，使端帽（213）的Z中心与第二传感器（330）的中心一致的步骤。

3.根据权利要求1或要求2所述的高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

使所述高压气罐（200）补放置的提升装置（400）高速上升通过控制部（500）设置的设定距离（F），然后在第一传感器（320）检测的区段（F’）使提升装置（400）低速上升。

4.根据权利要求1或要求2所述的高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

将所述高压气罐（200）放置到提升装置（400）的圆盘（410）以后，用夹紧装置（420）夹紧并使上升的同时，随着滚筒（423）通过驱动装置（422）旋转，使放置于圆盘（410）上的高压气罐（200）旋转。

5.根据权利要求1或要求2所述的高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

使所述高压气罐（200）上升，为定位端帽（213）的θ中心而开始使高压气罐（200）旋转时，使其向阀门手柄（213）被锁住的相反方向旋转。

6.根据权利要求1或要求2所述的高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

定位所述端帽（213）的θ中心时，端帽（213）的端点（B）被检测到的状态下，使高压气罐（200）向手柄（213）被锁住的方向旋转，再检测端帽起点（A）。

7.根据权利要求1或要求2所述的高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

定位所述端帽（213）的θ中心和Z中心时，如果超出控制部（500）中设定的误差范围，则发生错误，将此通知给作业人员。

8.根据权利要求7所述的高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

将被所述控制部（500）发生误差并通知操作人员，然后经过被控制部（500）设定的时间以后，使高压气罐（200）旋转的同时升、降，进而再检测所述端帽（213）的θ中心和Z中心的动作按设定次数进一步实施。

9.根据权利要求1或要求2所述的高压气罐的自动校准方法，其特征在于，

将使所述高压气罐（200）升、降，使端帽（213）的Z中心与第二传感器（330）一致以后，根据阀门（210）的加工误差和装配误差再检测所述端帽（213）的θ中心的步骤进一步实施一次。

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