TWI764118B - 高壓氣罐的半自動對齊裝置 - Google Patents

高壓氣罐的半自動對齊裝置

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Abstract

本發明涉及一種高壓氣罐的半自動對齊裝置，其能夠使內置於儲藏櫃內的高壓氣罐的閥連接件通過半自動方式以與自動耦接器的連接器座對齊，更具體地說，通過將自動耦接器按照能夠沿X-Y軸方向移動的方式設置，只要使位於上止點的自動耦接器下降，即可自動完成高壓氣罐的對準。為此，本發明的特徵在於包括：儲藏櫃(100)，其中內置有高壓氣罐(200)；自動耦接器(300)，按照可升降的方式設置在儲藏櫃(100)上部，而配備有連接單元(310)；第一對齊裝置(410)，固定設置在自動耦接器(300)的下部；第二對齊裝置(420)，裹住高壓氣罐(200)的閥門(220)，按照可拆卸的方式設置，隨著與第一對齊裝置(410)結合而完成高壓氣罐(200)的對齊；偏向裝置(500)，將自動耦接器(300)下降而對齊高壓氣罐(200)時，使自動耦接器(300)沿X-Y軸方向移動；升降裝置(600)，使自動耦接器(300)升降。

Description

高壓氣罐的半自動對齊裝置
本發明涉及一種高壓氣罐的半自動對齊裝置，其能夠使內置於儲藏櫃內的高壓氣罐的閥連接件通過半自動方式以與自動耦接器的連接器座對齊，更具體地，通過將自動耦接器按照能夠沿X-Y軸方向移動的方式設置，只要使位於上止點的自動耦接器下降，即可自動完成高壓氣罐的對齊。
一般來說，在製造半導體的製造工藝中，會根據用途供應各種類型的氣體，這些氣體中的大部分若被人體吸入或者洩漏到空氣中，就會引發安全事故及環境污染等較大的危害，因此需要特別注意。
例如：作為用於離子注入工藝的氣體種類有砷化氫(AsH3 ：Arsine)、磷化氫(PH3 ：Phosphine)或三氟化硼(BF3 ：Boron Fluoride)等有毒性氣體，這些氣體的毒性非常強，如果操作人員吸入到呼吸器官，就會造成致命的後果，因此應當精心管理，以防在向生產線供應的過程中發生洩漏。
這種用於半導體製造工藝的氣體，其管理非常重要，這些氣體都以高壓填充到氣罐(以下簡稱「高壓氣罐」)中的狀態安放在儲藏櫃中，通過供氣管路向生產線供給，當填充到高壓氣罐中的氣體的約90%被耗盡之後，為了防止殘留在高壓氣罐內的異物供應至晶圓加工工藝，操作人員就需要更換新的高壓氣罐，以便讓氣體繼續通過供氣管路供應。
圖1是概略顯示依據現有技術的半導體設備供氣裝置的立體圖，在FAB 7(wafer fabrication，晶圓製造區)外部的規定場所設置有儲藏櫃1，該儲藏櫃1用於安放分別充裝有FAB 7內的各種設備8所需的SiH4 、PH3 、NF3 、CF4 等工藝氣體的多個高壓氣罐(省略圖示)。為了確保能夠對分別與其高壓氣罐連接的供氣管路3進行引導，在儲藏櫃1的一側設置有管道4。
為了確保能夠供應沿著供氣管路3流入的工藝氣體，在管道4的另一側按照與高壓氣罐對應的個數設置有調壓箱5，在各個調壓箱5的上端部連接有個數與設備8的個數相同的供應管9，以確保能夠與FAB 7內的各個設備8對應連接。
因此，如果從安裝在儲藏櫃1內的各個高壓氣罐供應工藝氣體，各種工藝氣體就會沿著通過管道4內部的供氣管路3分別流入調壓箱5內。
然後，分別流入諸調壓箱5內部的各種工藝氣體經由篩檢程式(省略圖示)淨化後，再沿著按照對應的個數分別而與FAB 7內的設備8分歧連接的諸供應管9流動供應，從而可以加工晶圓。
如上所述，在使氣體向供氣管路3供應的過程中，當氣體耗盡而通過控制部(省略圖示)以檢測出已經到了高壓氣罐的更換時機，操作人員將使用過的高壓氣罐閥門關閉之後，便與外部的氣體管道分離。
然後，操作人員將與氣體管道分離的高壓氣罐從儲藏櫃1中取出並用新的高壓氣罐更換之後，再將更換的高壓氣罐的閥連接件通過螺絲與連接器座結合，使其高壓氣罐重新與外部的氣體管道連接。然後，將封閉氣體噴嘴的閥柄打開，從而完成高壓氣罐的更換。
先前技術文獻： 專利文獻 1：大韓民國註冊專利公報 10-0242982(1998年11月15日註冊) 專利文獻 2：大韓民國註冊專利公報 10-0649112(2006年11月16日註冊) 專利文獻 3：大韓民國註冊專利公報 10-0985575(2010年09月29日註冊)
(發明所欲解決之問題)
但是，這種現有裝置存在致命缺陷，即，將高壓氣罐從儲藏櫃更換之後，操作人員係通過肉眼識別以將更換的高壓氣罐的閥連接件對準與供氣管路連接的連接器座，並通過螺絲結合，這樣不僅不能夠實現高壓氣罐的迅速更換，還會根據操作人員的熟練度的不同而產生人為失誤(human error)。此外，在進行更換作業的過程中，如果不小心造成氣體從高壓氣罐中洩漏，就會發生爆炸或者導致操作人員因洩漏的氣體而中毒。
本發明就是為解決現有技術存在的上述問題而研發，本發明的目的在於提供一種高壓氣罐的半自動對齊裝置，將下部安裝有第一對齊裝置的自動耦接器按照能夠沿X-Y軸方向移動的方式設置，在高壓氣罐上按照可拆卸的方式安裝第二對齊裝置，只要使位於上止點的自動耦接器下降，即可自動完成高壓氣罐的對齊。
(解決問題之技術手段) 為了實現上述目的，依據本發明的高壓氣罐的半自動對齊裝置，其特徵在於包括：儲藏櫃，其中內置有高壓氣罐；自動耦接器，按照可升降的方式安裝在儲藏櫃的上部，並配備有連接單元；第一對齊裝置，固定設置在自動耦接器的下部；第二對齊裝置，裹住高壓氣罐的閥門，按照可拆卸的方式設置，通過與第一對齊裝置結合而完成高壓氣罐的對準；偏向裝置，在自動耦接器下降並對準高壓氣罐時，使自動耦接器沿X-Y軸方向移動；升降裝置，使自動耦接器升降。
(對照先前技術之功效)
依據本發明，將高壓氣罐放置於儲藏櫃內之後，只要使位於上止點的自動耦接器下降，即可通過第一對齊裝置及第二對齊裝置以自動完成高壓氣罐的對準。因此，能夠通過連接單元以使高壓氣罐的閥連接件準確地連接到連接器座上，由此，不僅能夠預防因操作人員的疏忽導致的人為失誤發生，還能夠預防在進行更換作業的過程中不小心導致氣體從高壓氣罐洩漏的事故。
下面，將參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明，以確保具有本發明所屬技術領域一般知識的技術人員能夠容易地實施。本發明可以通過多種不同的形態實現，並非僅僅限定於這裡介紹的實施例。需要注意的是，這些附圖只是概略性的，並非按照尺寸比例示出。為了繪圖時的明確性與便利性，附圖中部件的相對尺寸及比例對其大小進行了擴大或者縮小顯示，任意的尺寸僅僅是示例性的並非是限定性的。另外，為了顯示相似的特徵，在兩個以上附圖中顯示的相同結構、要素或部件使用了同一個元件符號。
圖2是配備有本發明裝置的儲藏櫃的主要視圖，圖3是顯示本發明自動耦接器的底面立體圖。本發明包括：儲藏櫃100，內置有高壓氣罐200；自動耦接器300，按照可升降的方式安裝在儲藏櫃100的上部，並配備有連接單元310；第一對齊裝置410，固定設置在自動耦接器300的下部；第二對齊裝置420，裹住高壓氣罐200的閥門220，而該第二對齊裝置420係按照能夠拆卸的方式設置，通過與第一對齊裝置410結合而完成高壓氣罐200的對齊；偏向裝置500，在自動耦接器300下降並對齊高壓氣罐200時，使自動耦接器300沿X-Y軸方向移動；升降裝置600，使自動耦接器300進行升降。
如圖3所示，在自動耦接器300上配備有連接單元310，該連接單元310包括：端蓋座311，自動將封閉高壓氣罐200之閥連接件221的端蓋230分離；連接器座312，將已分離端蓋230的閥連接件221與供氣管路連接。此外，在自動耦接器300上還配備有墊圈自動更換裝置320，其係自動將墊圈放入連接器座312內或從連接器座312中取出。
圖4是顯示用於本發明的第一對齊裝置及第二對齊裝置的立體圖，作為第一對齊裝置410，固定有在自動耦接器300的底部帶有至少2個以上導銷412的導塊411，第二對齊裝置420則由形成有個數與各導銷412相同的對齊孔422之對齊塊421構成。通過導銷412插入對齊孔422中，從而完成高壓氣罐200的對齊。
圖7是沿圖5所示A-A線截斷的剖面圖，圖中顯示了用於本發明的偏向裝置500的一個實施例。
偏向裝置500包括：托架510，固定在自動耦接器300的上部；中心軸緊固螺母511，固定在托架510的上面；升降盤513，插入中心軸緊固螺母511內，而在上側結合有軸承座512，內部具有冗餘空間s；中心軸514，通過軸承座512的上部與中心軸緊固螺母511螺紋結合，而在其與軸承座512之間留有冗餘空間s。
在這種情況下，在軸承座512與中心軸緊固螺母511的接面以及中心軸514與軸承座512的接面上，分別設置有止推軸承515，而在軸承座512的上、下面上，固定著分別與止推軸承515接觸的止推軸承支撐板516。
因此，自動耦接器300能夠通過止推軸承515沿X-Y軸方向更加穩定地移動。
圖8是顯示用於本發明的偏向裝置及升降裝置另一實施例的分解立體圖。其偏向裝置500包括：托架510，固定在自動耦接器300的上部；X軸滑件520，以直交方式設置在托架510的上面；X軸線形運動(LM)導件521，設置在托架510與X軸滑件520的接面上；支撐板523，沿著設置在儲藏櫃100側壁上的垂直線形運動(LM)導件522進行升降；升降盤524，固定在支撐板523上，通過Y軸線形運動(LM)導件525與X軸滑件520結合。
更加優選地，在本發明一個實施例及另一實施例的偏向裝置500上還配備有一限位元裝置700，當自動耦接器300下降並與高壓氣罐200對齊時，對沿X軸方向的移動進行限制，以防止自動耦接器300與儲藏櫃100的側壁發生碰撞。
在本發明的一個實施例中，如圖7所示，限位元裝置700，在升降盤513的底面固定有止動軸710，而在自動耦接器300的上面固定著一對止動塊720，其係與止動軸710具有一定的富餘長度t。
因此，自動耦接器300能夠在富餘長度t的範圍內以中心軸514為基準沿X軸方向移動。
但是，在另一實施例中，如圖9a及圖9b所示，作為限位元裝置700，在升降盤524的側面按照一定間隔設置有一對第一彈簧塊730，在該X軸滑件520的上部、以位於第一彈簧塊730之間的方式設置有第一彈簧塊限位器740，在第一彈簧塊限位器740與第一彈簧塊730之間分別設置有彈簧750。
另外，在托架510的上面按照一定間隔設置有一對比X軸滑件520的寬度為寬的第二彈簧塊760，而在X軸滑件520與第二彈簧塊760之間分別設置有彈簧750。
如圖5所示，在本發明的一個實施例中，升降裝置600包括：啟動器610，固定設置在儲藏櫃100；金屬絲640，其一端固定在啟動器610的桿611上，另一端則經由主動滑輪620及從動滑輪630以固定在托架510上。
但是，在圖8所示的另一實施例中，升降裝置600包括：啟動器610，固定設置在儲藏櫃100；金屬絲640，其一端固定在啟動器610的桿611上，另一端則通過空轉滑輪650並經由設置在支撐板523上的從動滑輪630以固定在升降盤524上。
在上述各個實施例中，當自動耦接器300上升時，啟動器610上就會形成高壓力(5.5kg/cm2 )，從而使自動耦接器300自動上升。當通過手動方式使自動耦接器300下降時，啟動器610上就會形成低壓力(3~4kg/cm2 )，從而使啟動器610發揮配重作用。
因此，當自動耦接器300下降時，在作用於啟動器610上的低壓力影響下，通過力量的平衡，自動耦接器300的重量變為「0」。因此，即使施加小的力量，也能夠使自動耦接器300下降。
下面，將對本發明的作用進行說明。
首先，將儲藏櫃100的門110打開，在將使用過的高壓氣罐取出的狀態下，自動耦接器300處於上止點的位置。
在這種狀態下，將第二對齊裝置420包裹固定在新的高壓氣罐200的閥門220上，將其放入儲藏櫃100的內部之後，操作人員通過肉眼識別作為第一對齊裝置410及第二對齊裝置420的導銷412及對齊孔422，並將自動耦接器300向下部拖拽，由於自動耦接器300係設置成能夠通過偏向裝置500以沿X-Y軸方向移動，從而可以自動完成高壓氣罐200的對準。
即，在圖7所示本發明的一個實施例中，為了將第一對齊裝置410的導銷412插入第二對齊裝置420的對齊孔422內而使自動耦接器300下降，自動耦接器300就以中心軸514為基準而沿X-Y軸方向在冗餘空間s的範圍內移動，從而完成對準。在這種情況下，在軸承座512的上、下部分別設置有與止推軸承支撐板516接觸的止推軸承515，因而自動耦接器300能夠沿X-Y軸方向穩定地移動並下降。
當自動耦接器300下降時，升降裝置600、即金屬絲640的一端固定在帶有低壓力的啟動器610的桿611上，通過作用於啟動器610的低壓發揮配重作用以產生的力量平衡效果，自動耦接器300的重量變為「0」。因此，即使施加小力，也能夠使自動耦接器300下降。在自動耦接器300處於下降的狀態下，隨著施加在自動耦接器300與啟動器610上的力的均衡，從而保持靜止狀態。
至於在自動耦接器300下降並沿X-Y軸方向移動的距離，由於限位元裝置700、即一對止動塊720之間配置有止動軸710，升降盤513在富餘長度t的範圍內移動，因而可以防止自動耦接器300與儲藏櫃100的側壁發生碰撞的現象。
但是，在圖8所示的另一實施例中，為了將第一對齊裝置410的導銷412插入第二對齊裝置420的對齊孔422內從而使自動耦接器300下降時，固定在自動耦接器300上部的托架510及X軸滑件520沿X-Y軸移動至限位元裝置700、即第一彈簧塊限位器740，使彈簧750壓縮且與第一彈簧塊730接觸為止，並，從而可以完成高壓氣罐200的對準。
在這種情況下，在托架510與X軸滑件520之間以及X軸滑件520與升降盤524之間，分別設置有X軸線形運動(LM)導件521及Y軸線形運動(LM)導件525，因此，自動耦接器300能夠沿X-Y軸方向穩定地移動並下降，從而可以預防與儲藏櫃100的側壁發生碰撞的現象。
當該自動耦接器300下降時，金屬絲640的一端固定在啟動器610的桿611上，而在啟動器610上施加低壓力使其發揮配重的作用，由此產生力量的平衡，導致自動耦接器300的重量變為「0」。因此，即使施加小的力量，也能夠使自動耦接器300下降。在自動耦接器300已下降的狀態下，隨著自動耦接器300與施加至啟動器610上的力的平衡，就會保持靜止狀態。
如上所述，當使自動耦接器300下降並通過第一對齊裝置410及第二對齊裝置420完成高壓氣罐200的對齊之後，通過連接單元310的端蓋座311以將封閉高壓氣罐200之閥連接件221的端蓋230分離，同時驅動連接單元310，使連接器座312與閥連接件221保持一致，使閥柄210轉動，從而可以將高壓氣罐200的氣體向供應線供應。
另外，在使高壓氣罐200的氣體穩定供應的過程中，如果通過控制部(省略圖示)檢測出已經到了更換高壓氣罐的時機，則按照與上述相反的操作順序，關閉閥柄210，中斷氣體的供應，同時使連接單元310的連接器座312從閥連接件221分離，然後，通過端蓋座311並利用端蓋230將閥連接件221封閉。
通過上述操作，將高壓氣罐200與連接單元310分離後，再通過升降裝置600使自動耦接器300上升到上止點的位置。
圖6a是顯示本發明升降裝置一個實施例的示意圖。如圖所示，固定在自動耦接器300上部的托架510位於下止點的位置，在這種狀態下，為了使自動耦接器300上升至上止點而在啟動器610上施加高壓時，則設置在桿611下端的主動滑輪620就會下降。
如果主動滑輪620下降，則通過從動滑輪630向下方拉動一端固定在托架510上的金屬絲640。因此，如圖6b所示，升降盤513沿垂直線形運動(LM)導件517穩定地上升到上止點，由此，第一對齊裝置410與第二對齊裝置420就會相互分離。
如上所述，當自動耦接器300與高壓氣罐200分離之後，將高壓氣罐200從儲藏櫃100中取出來。然後，使第二對齊裝置420從高壓氣罐200分離，並使分離的第二對齊裝置420設置成裹住新的高壓氣罐的閥門，再將其放入儲藏櫃100內。然後，如上所述，使自動耦接器300下降至下止點的位置，並與高壓氣罐對準，從而能夠繼續向供氣管路供應氣體。
以上，參照附圖對本發明的實施例進行了說明。但是，具有本發明所屬技術領域一般知識的技術人員，完全可以在不改變本發明技術思想或者必要特徵的前提下，通過其它具體的形態實施。
因此，以上介紹的實施例是為了從各個方面對本發明進行示例性說明，本發明並非僅僅局限於上述實施例。在上述詳細說明中介紹的本發明的範圍通過隨附的申請專利範圍進行體現，申請專利範圍的意義與範圍以及通過其等價概念匯出的所有變更或變形的形態，均包含在本發明的範圍之內。
1:儲藏櫃 3:供氣管路 4:管道 5:調壓箱 7:FAB 8:(FAB)設備 9:供應管 100:儲藏櫃 110:門 200:高壓氣罐 210:閥柄 220:閥門 221:閥連接件 230:端蓋 300:自動耦接器 310:連接單元 311:端蓋座 312:連接器座 320:(墊圈)自動更換裝置 410:(第一)對齊裝置 411:導塊 412:導銷 420:(第二)對齊裝置 421:對齊塊 422:對齊孔 500:偏向裝置 510:托架 511:中心軸緊固螺母 512:軸承座 513:升降盤 514:中心軸 515:止推軸承 516:(止推軸承)支撐板 517:(垂直)線形運動(LM)導件 520:X軸滑件 521:(X軸)線形運動(LM)導件 522:(垂直)線形運動(LM)導件 523:支撐板 524:升降盤 525:(Y軸)線形運動(LM)導件 600:升降裝置 610:啟動器 611:(啟動器)桿 620:(主動)滑輪 630:(從動)滑輪 640:金屬絲 650:(空轉)滑輪 700:限位元裝置 710:止動軸 720:止動塊 730:(第一)彈簧塊 740:(第一)彈簧塊限位器 750:彈簧 760:(第二)彈簧塊 s:冗餘空間 t:富餘長度
圖1是概略顯示依據現有技術的半導體設備供氣裝置之立體圖。 圖2是配備有本發明裝置的儲藏櫃之主要視圖。 圖3是顯示本發明自動耦接器的底部立體圖。 圖4是顯示用於本發明的第一對齊裝置及第二對齊裝置之立體圖。 圖5是顯示用於本發明的升降裝置之一實施例之立體圖。 圖6a及圖6b是說明本發明中自動耦接器的運轉狀態的側視圖。 圖7是圖5的A-A線剖面圖。 圖8是顯示用於本發明的偏向裝置及升降裝置之另一實施例的分解立體圖。 圖9a及圖9b是圖8的平面圖及主要視圖。
100:儲藏櫃
110:門
200:高壓氣罐
300:自動耦接器
514:中心軸

Claims (7)

  1. 一種高壓氣罐的半自動對齊裝置，其特徵在於包括：儲藏櫃(100)，其中內置有高壓氣罐(200)；自動耦接器(300)，按照能夠升降的方式設置在該儲藏櫃(100)的上部，並配備有連接單元(310)；第一對齊裝置(410)，固定設置在該自動耦接器(300)的下部；第二對齊裝置(420)，設置成裹住高壓氣罐(200)的閥門(220)且能夠拆卸，隨著與該第一對齊裝置(410)結合而完成高壓氣罐(200)的對齊；偏向裝置(500)，在將該自動耦接器(300)下降並對齊高壓氣罐(200)時，使該自動耦接器(300)沿X-Y軸方向移動；以及升降裝置(600)，使該自動耦接器(300)升降；其中，該偏向裝置(500)係由以下幾個部件構成：托架(510)，固定在該自動耦接器(300)的上部；X軸滑件(520)，以直交方式設置在該托架(510)的上面；X軸線形運動(LM)導件(521)，設置在該托架(510)與該X軸滑件(520)的接面上；支撐板(523)，沿著設置在該儲藏櫃(100)側壁上的垂直線形運動(LM)導件(522)進行升降；以及升降盤(524)，固定在該支撐板(523)上，通過Y軸線形運動(LM)導件(525)與該X軸滑件(520)結合。
  2. 如請求項1之高壓氣罐的半自動對齊裝置，其中，該偏向裝置(500)還包括限位元裝置(700)，而當該自動耦接器(300)下降並 與高壓氣罐(200)對齊時，該限位元裝置(700)便對該自動耦接器(300)沿X軸方向的移動進行限制，以防止該自動耦接器(300)與該儲藏櫃(100)的側壁發生碰撞。
  3. 如請求項2之高壓氣罐的半自動對齊裝置，其中，作為該限位元裝置(700)，在該升降盤(524)的側面按一定間隔設置有一對第一彈簧塊(730)，在該X軸滑件(520)的上部而以位於該等第一彈簧塊(730)之間的方式設置有第一彈簧塊限位器(740)，同時，在該第一彈簧塊限位器(740)與該等第一彈簧塊(730)之間分別設置有彈簧(750)。
  4. 如請求項2或3之高壓氣罐的半自動對齊裝置，其中，在該托架(510)的上面按照一定間隔設置有一對比該X軸滑件(520)的寬度為寬的第二彈簧塊(760)，而在該X軸滑件(520)與諸第二彈簧塊(760)之間分別設置有彈簧(750)。
  5. 如請求項1之高壓氣罐的半自動對齊裝置，其中，作為該第一對齊裝置(410)，在該自動耦接器(300)的底部固定著帶有至少二個以上導銷(412)的導塊(411)；作為該第二對齊裝置(420)，由形成有個數與各該導銷(412)個數相同的對齊孔(422)的對齊塊(421)構成，通過該導銷(412)以插入該對齊孔(422)中，完成高壓氣罐(200)的對齊。
  6. 如請求項1之高壓氣罐的半自動對齊裝置，其中，該升降裝置(600)係由以下幾個部件構成：啟動器(610)，固定設置在該儲物櫃(100)；金屬絲(640)，其一端固定在啟動器(610)的桿(611)上，另一端通過空轉滑輪(650)並經由設置在該支撐板(523)上的從動滑輪(630)以固定在 該升降盤(524)上。
  7. 如請求項6之高壓氣罐的半自動對齊裝置，其中，當該自動耦接器(300)上升時，該啟動器(610)上施加高壓，從而該使自動耦接器(300)自動上升，而當通過手動方式使該自動耦接器(300)下降時，啟動器(610)上施加低壓，從而使啟動器(610)發揮配重作用。
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