УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХСТОРОННЕЙ ОЧИСТКИ ПЛАСТИН Российский патент 2006 года по МПК B08B1/04 B08B3/12 

Изобретение относится к производству изделий электронной техники и может быть использовано, например, на операциях двухсторонней очистки пластин с помощью щеток и мегазвука.

Широко известны различные устройства для обработки пластин [1-3], содержащие блок обработки пластин, загрузочные и разрузочные устройства, транспортирующий механизм. Однако известные устройства позволяют транспортировать пластины на позицию обработки в горизонтальной плоскости и не могут быть использованы для двухсторонней отмывки пластин. Причем в качестве транспортирующих средств используют пассики, вакуумные захваты, что приводит к загрязнению пластин после их обработки.

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для двухсторонней обработки подложек [5], содержащее устройство для транспортировки их. Транспортирующее устройство включает в себя разгрузочную и загрузочную (пустую) кассеты, установленные на основаниях двух механизмов шагового перемещения их. Механизмы вертикального перемещения снабжены приспособлением для транспортировки пластин в кассету и из кассеты, выполненным в виде держателя с пазом. Механизм горизонтального перемещения с помощью вакуумного захвата переносит пластину на рабочую позицию блока очистки, а затем на позицию загрузки обработанной пластины в кассету.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно, как и все известные, не обеспечивает качественную очистку из-за вносимых загрязнений вакуумным захватом. При изготовлении же структур с очень малыми размерами (порядка 0,3 мкм) предъявляются высокие требования к качеству очистки.

Целью предложенного изобретения является повышение качества очистки пластин.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для двухсторонней очистки пластин, содержащее установленные на основании разгрузочную и загрузочную кассеты, два механизма шагового перемещения их, механизм вертикального перемещения пластин из разгрузочной кассеты, механизм вертикального перемещения пластин в загрузочную кассету, механизм горизонтального перемещения пластин, снабженный захватом, блок очистки пластин, дополнительно снабжено (п-1) блоками очистки, где n - число технологических ванн блоков очистки, определяемое технологическим процессом, вторым механизмом горизонтального перемещения, снабженным захватом, при этом каждый механизм вертикального перемещения пластин снабжен носителем пластин, выполненным в виде сектора тонкого кольца, имеющего на внутреннем круговом торце сектора круговую канавку с V-образной заходной частью и содержащего вертикальный паз, смещенный по горизонтали от оси симметрии сектора, а захват каждого механизма горизонтального перемещения выполнен в виде держателя, снабженного двумя роликами, имеющими круговые канавки с V-образной заходной частью, расстояние между наружными диаметрами которых больше ширины носителей, а также упором, имеющим канавку такого же профиля с V-образной заходной частью и расположенным ниже линии, проведенной через оси роликов и держателя таким образом, что его ось симметрии совпадает с осью симметрии вертикального паза на носителях пластин, при этом оси симметрии канавок роликов и упора лежат в одной плоскости, кроме того, каждый из n-блоков очистки снабжен механизмом загрузки-выгрузки пластин, выполненным в виде подвижной штанги с жестко закрепленным на ней носителем пластин, взаимодействующим с профилированными роликами, установленными в технологических ваннах, выполненным аналогично носителю каждого механизма вертикального перемещения пластин и дополнительно снабженным сквозным отверстием по оси симметрии носителя.

Введение дополнительных n-1 блоков очистки расширяет технологические возможности устройства, так как позволяет осуществлять несколько технологических процессов, например очистку пластин щетками, а также как более эффективную мегазвуковую очистку с последующей сушкой. А выполнение автономными для каждой технологической ванны механизмов загрузки-выгрузки пластин и конструктивно одинаковыми носителей позволяет обеспечить модульность изготовления блоков очистки и унифицировать процесс изготовления их.

Конструкция носителя, выполненного в виде сектора тонкого кольца с круговой канавкой и V-образной заходной частью и взаимодействующего с захватом и упором, имеющим канавку такого же профиля и V-образную заходную часть, обеспечивает надежный захват пластины, исключая колебания ее, и минимальный контакт пластины и транспортирующего устройства. Это сказывается на качестве обработки пластин.

Кроме того, использование дополнительного механизма горизонтального перемещения с захватом (держателем) исключает загрязнение чистой пластины в процессе ее дальнейшей транспортировки.

Таким образом, предложенная совокупность признаков является новой, обеспечивает положительный эффект, указанный в цели изобретения, и не вытекает очевидным образом из известного уровня техники.

Следовательно, она соответствует критерию "изобретательский уровень" и "новизна".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - общий вид устройства;

на фиг.2 - вид сверху;

на фиг.3-4 - механизм вертикального перемещения, взаимодействие его с кассетой и с механизмом горизонтального перемещения;

на фиг.5 - держатель механизма горизонтального перемещения;

на фиг.6-7 - блок обработки пластин с помощью щеток и взаимодействие носителя блока обработки с держателем механизма горизонтального перемещения;

на фиг.8 - блок обработки с помощью мегазвука;

на фиг.9-10 - носитель второго блока обработки и его взаимодействие с держателем механизма горизонтального перемещения;

на фиг.11 - сечение ролика держателя;

на фиг.12 - сечение упора держателя;

на фиг.13-14 - носитель механизма вертикального перемещения;

на фиг.15 - ориентирующий механизм.

Предлагаемое устройство содержит две кассеты 1 с пластинами 2, установленные на основаниях 3 механизмов шагового перемещения 4, механизм вертикального перемещения 5 с носителем 6 для выгрузки пластин 2 из кассеты и передачи пластины на держатель 7 механизма горизонтального перемещения 8 (фиг.1, 2). Носитель 6 (фиг.3) выполнен в виде сектора тонкого кольца с параллельными сторонами и круговой канавкой с V-образной заходной частью.

На фиг.3 изображены три положения носителя 6: I - носитель в исходном положении (внизу); II - носитель захватил пластину при движении вверх; III - носитель поднял пластину 2 из кассеты 1 и под пластину подошел держатель 7 с роликами 9 и упором 10. Ролики 9 держателя 7 изображены на фиг.11, а упор 10 - на фиг.12. Ролики имеют круговую канавку с таким же профилем, как и носитель 6. Такой же профиль канавки имеет и упор 10. Причем центры симметрии канавок роликов и упора находятся на расстоянии L от торца держателя (фиг.5, 11, 12). Расстояние Д между наружными диаметрами роликов 9 больше, чем ширина носителя Д′ (фиг.3). Центр симметрии упора 10 смещен относительно оси симметрии расположения роликов 9 держателя 7 на расстояние d (фиг.3, 5). Кроме того, упор расположен ниже линии, проведенной через оси роликов, что позволяет пластине войти в канавку упора и не касаться основания канавки упора. Между торцом пластины и основанием канавки упора выбрано расстояние δ (фиг.10) и таким образом пластина, опираясь только на ролики 9, удерживается упором 10, выполняющим роль удерживающей вилки. При этом оси симметрии канавок роликов и упора расположены на одной вертикальной плоскости.

Механизм загрузки-выгрузки 11 пластин служит для перемещения штанги 12 и носителя 13 в блоке обработки пластин 2 щетками 14. Щетки 14 имеют возможность вращаться от привода 15 и разводиться в стороны с помощью механизма (привода) 16. Обработка щетками ведется в ванне 17, снабженной роликами 18 (фиг.6, 13), которые приводятся во вращение приводом 19 (фиг.2). Носитель 13, как и носитель 6, выполнен в виде сектора тонкого кольца с круговой канавкой с V-образной заходной частью на внутреннем круговом торце. Носители 6, 13 снабжены вертикальным пазом 20, смещенным по горизонтали от центра симметрии сектора на расстоянии d (фиг.3, 6). В отличие от носителя 6 носитель 13, закрепленный на подвижной штанге 12, направленной вверх, снабжен сквозным отверстием 21 для удаления остатков раствора из носителя после обработки. Второй механизм загрузки-выгрузки 22 (фиг.1) пластин служит для перемещения штанги 23 и носителя 24 в блоке мегазвуковой обработки. Обработка ведется мегазвуковой головкой (форсункой) 25, которая совершает в процессе обработки, при вращении пластины 2, возвратно-поступательное перемещение от привода 26 (фиг.2).

Пластина 2 при обработке в ванне 27 (фиг.8) устанавливается на роликах 28, имеющих круговые канавки с V-образной заходной частью. Ролики 28 установлены на роторе 29, имеющем привод вращения 30 через ременную передачу.

Механизм 22 имеет привод горизонтального перемещения 31 с целью возможности вывода штанги и носителя 24 из ванны 27 после установки пластины 2 на ролики 28 ротора 29. Вывод осуществляется для предохранения носителя 24 от загрязнений в процессе обработки пластины 2. Подача моющей жидкости осуществляется с обеих сторон пластины форсункой 25 и форсункой 32. Носитель 24 блока мегазвуковой обработки выполнен аналогичный носителю 13 блока обработки щетками.

Загрузка пластин 2 на ротор 29 центрифуги блока мегазвуковой обработки осуществляется только в то время, когда ротор 29 сориентирован с помощью привода 33, ролика 34, диска 35 (фиг.15).

Пластина 2 на роторе 29 закрепляется от выпадения во время вращения фиксатором 36, который перемещается с помощью приводов 37 и 38 (фиг.1). Заслонка 39 закрывает окно 40 ванны 27 во время обработки пластины.

Механизм 41 с держателем 42 служит для перемещения пластин 2 от блока мегазвуковой обработки до приемной кассеты 1. Пустая приемная кассета аналогично разгрузочной установлена на основании 3 и перемещается на шаг с помощью механизма 4. Второй механизм вертикального перемещения 5 пластин в кассету после выполнения технологических операций также снабжен носителем 5, выполненным аналогично носителю механизма вертикального перемещения пластин из кассеты, который укладывает обработанные пластины в кассету.

Работа устройства происходит следующим образом.

Кассета 1 с пластинами 2 устанавливается на подвижное основание 3 в виде прямоугольной рамы. Основание 3 имеет возможность пошагового перемещения с помощью механизма 4 (фиг.1, 2). Приемная кассета 1 без пластин устанавливается на второе основание 3, которое имеет возможность пошагового перемещения с помощью второго механизма 4. Первая пластина в кассете 1 останавливается над носителем 6 механизма вертикального перемещения 5. А первая ячейка пустой приемной кассеты останавливается над носителем 5 механизма вертикального перемещения 5 пластин в кассету (фиг.1). Механизм вертикального перемещения 5 пластин из кассеты перемещает носитель 6 вверх и носитель 6 захватывает первую пластину кассеты, поднимает ее вверх. На фиг.3 показано три положения носителя 5: I положение - исходное положение (внизу), II положение - момент захвата пластины в кассете, III положение - верхнее положение носителя 5 с пластиной.

Первый механизм горизонтального перемещения пластин 8 перемещает свой держатель 7 в сторону нахождения носителя 5 с пластиной. При этом держатель 7 своими роликами 9 и упором 10 заходит под пластину 2 таким образом, что ось 11 (фиг.3) расположения канавок на роликах 9 держателя и канавки на упоре 10 совпала с осью симметрии 13 канавки носителя 5, в которой помещается пластина 3 (фиг.3). При этом упор 10 держателя 8 заходит в вертикальный паз носителя 6. Затем механизм 5 опускает носитель 6 вниз на исходное положение I (фиг.3), а пластина 2 остается на роликах 9, удерживаясь от колебаний канавкой на упоре 10. Таким образом во время транспортировки контакт транспортирующего устройства с пластиной минимальный.

Механизм 8 переносит держатель 7 с пластиной 2 вправо и останавливается над первым блоком 2-сторонней очистки пластины щетками. Механизм загрузки-выгрузки 11 пластин первого блока обработки в исходном положении (фиг.1) находится внизу, при этом его штанга 12, на которой закреплен носитель 13 (фиг.6, 7), находится в ванне 17. Щетки 14 разведены в сторону с помощью механизма 16.

После остановки механизма 8 с держателем 7 и пластиной 2 над блоком 2-сторонней очистки пластины щетками механизм 11 поднимает штангу 12 с носителем 13 из ванны 17, носитель 13 доходит до пластины 2, расположенной на роликах 9 и упоре 10 держателя 7, пластина 2 попадает в канавку носителя и он поднимает пластину 2 над роликами 9 и упором 10. При этом упор 10 держателя 7 проходит в вертикальном пазу 20 носителя 13. Механизм 8 отводит держатель 7 с роликами 9 и упором 10 вправо. А пластина 2 остается на носителе 13.

Механизм 11 (фиг.1, 6) опускает штангу 12, носитель 13 с пластиной 2 в ванну 17 через окно ванны 43, устанавливая пластину 2 на ролики 18. Щетки 14 с помощью механизма 16 прижимаются к пластине 2 и начинают вращаться от привода 15. Одновременно начинают вращаться ролики 18 от привода 19, заставляя вращаться пластину 2. Во время вращения щеток 14 и пластины 2 подаются соответствующие растворы на обе стороны пластины 2. Таким образом осуществляется отмывка одновременно двух сторон пластины 2 с помощью щеток. Во время отмывки щетками носитель 13 находится в ванне 17, располагаясь ниже уровня пластины и не мешая ей вращаться (фиг.6).

После окончания процесса отмывки пластины щетками щетки 14 останавливаются и разводятся в сторону с помощью механизма 16. Ролики 18 тоже останавливаются и прекращается подача растворов. Для удаления израсходованных растворов в ванне 17 предусмотрено сливное отверстие 44. Механизм 11 (фиг.1) поднимает штангу 12, носитель вверх, носитель 13 снимает с роликов 18 пластину 2 и, продолжая подъем, доходит до крайнего верхнего положения 5 (фиг.6). Механизм 7 подводит справа под пластину 2 держатель 7 с роликами 9 и упором 10. Носитель 13 опускается, оставляя пластину 2 на роликах 9 и упоре 10 держателя 8 (фиг.10). Во время подъема пластины 2 из ванны 17 остатки моющего раствора с пластины удаляются через отверстие 21 в носителе 13. После передачи пластины с носителя 13 на держатель 7 после отмывки пластины щетками механизм 8 переносит пластину вправо и останавливает ее над следующим по ходу технологического процесса n-блоком обработки, например блоком мегазвуковой обработки.

При этом штанга 23 механизма загрузки-выгрузки 22 пластин следующего блока обработки (фиг.1, 9) находится в нижнем положении в ванне 27 и правом положении за счет механизма 31.

После остановки пластины 2, расположенной на держателе 8 механизма 7 над блоком мегазвуковой обработки, механизм 22 поднимает штангу 23, носитель 24 из ванны 27 вверх. При этом ротор 29 центрифуги с роликами 28 находится в ориентированном положении (фиг.8), а заслонка 39 - в отведенном состоянии. Фиксатор 36 ротора 29 находится в крайнем правом положении 36.

За время подъема штанги 23 носитель 24 снимает пластину 2 с роликов 9 и упора 10 держателя 7, т.е. приподнимает пластину 2 вверх. Держатель 7 уходит вправо из-под пластины 2, оставшейся на носителе 24 (фиг.8).

Штанга 23 с носителем 24 и пластиной 2 опускается в ванну 27 через окно 40. Пластина 2 укладывается на ролики 28 ротора 29. Носитель уходит ниже уровня пластины, затем перемещается влево на определенное расстояние и выводится вверх из ванны. Держатель 8 с роликами 9 и упором 10 перемещается влево для транспортировки последующих пластин.

Фиксатор 36 выдвигается с помощью привода 37 и закрывает пластину на роторе 29 центрифуги. Заслонка 39 закрывает окно 40 ванны 27. Ролик 34 ориентирующего привода 33 отводится вверх (в сторону) в положение IV, освобождая диск 35, закрепленный на валу 45 ротора 29. Таким образом ротор 29 с пластиной 2 свободен и начинает вращаться от привода 30 (фиг.1). Одновременно с вращением ротора 29 с пластиной 2 подается деионизованная вода в мегазвуковую форсунку 25 и в форсунку 32 через вал 45 ротора 29 по трубке 46. Форсунка 25 совершает сканирование от центра пластины 2 к периферии от привода 26 во время вращения пластины и подачи деионизованной воды.

После очистки мегазвуком пластина промывается с двух сторон деионизованной водой, затем сушится на больших оборотах.

После сушки пластины ротор 29 ориентируется с помощью привода 33, ролика 34 и диска 35. Фиксатор 34 пластины отодвигается вправо приводом 38. Механизм 22 опускает штангу 23 с носителем 24 вниз (фиг.8) в ванну 27, а механизм 31 перемещает ее вправо и заводит носитель под пластину 2, находящуюся на роторе. Затем носитель 24 поднимается и захватывает пластину 2, снимая ее с ротора 29 и перемещая вверх в положение V.

Держатель 42 (фиг.8) второго механизма горизонтального перемещения 41 подводится под пластину 2, расположенную на носителе 24. Использование второго механизма горизонтального перемещения 24 исключает загрязнение пластины после мегазвуковой очистки, так как держатель 8 обслуживает блок очистки пластин щетками, то на нем остаются загрязнения. Держатель 42 выполнен аналогично держателю 7 и передача пластин после последней очистки, например, с помощью мегазвука осуществляется таким же образом, как и после отмывки пластин щетками. То есть носитель 24 опускается вниз, оставляя пластину 2 на роликах 9 и упоре 10 держателя 42. Затем механизм 41 перемещает держатель 42 вместе с пластиной до второго механизма вертикального перемещения пластин 5 в кассету, также установленную на основании 3 с возможностью пошагового перемещения от второго привода 4.

Держатель 42 останавливает пластину 2 над пустой ячейкой загрузочной кассеты 1. Механизм 7 поднимает носитель 5, который снимает пластину 2 с роликов 9 и упора 10 держателя 42. Держатель 42 перемещается вправо механизмом 41, освобождая место для опускания носителя 5 с пластиной 2 в загрузочную кассету. Носитель 5 опускается вниз, пластина попадает в пустую ячейку кассеты, а носитель, продолжая движение вниз, опускается ниже уровня основания. Второй механизм 4 шагового перемещения загрузочной кассеты перемещает ее на один шаг, подставляя пустую ячейку для следующей пластины.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает минимальный контакт пластины с транспортным устройством, что исключает загрязнение очищенной пластины. Это позволяет значительно повысить качество получаемых изделий после обработки.

Источники информации

1. Пат. США №4534695, кл. B 65 G 25/00, опубл. 1985 г. "Устройство для транспортировки изделий".

2. Пат. США №4558984, кл. С 23 С 13/08, опубл. 1985 г. "Устройство для транспортировки полупроводниковых пластин".

3. Пат. Японии №6069061, кл. H 01 L 21/68, опубл. 1987 г. "Устройство для автоматической высокоскоростной транспортировки плоских изделий".

4. Пат. США №4449885, кл. B 65 G 1/00, опубл. 1984 г. "Устройство для транспортировки подложек" (прототип).

Изобретение относится к производству изделий электронной техники и может быть использовано, например, на операциях двухсторонней очистки пластин с помощью щеток и мегазвука. Устройство содержит установленные на основании разгрузочную и загрузочную кассеты, два механизма шагового перемещения их, механизм вертикального перемещения пластин из разгрузочной кассеты, механизм вертикального перемещения пластин в загрузочную кассету, механизм горизонтального перемещения пластин, снабженный захватом, блок очистки пластин. Оно дополнительно снабжено (n-1) блоками очистки, где n - число технологических ванн блоков очистки, определяемое технологическим процессом, вторым механизмом горизонтального перемещения, снабженным захватом, при этом каждый механизм вертикального перемещения пластин снабжен носителем пластин, выполненным в виде сектора тонкого кольца, имеющего на внутреннем круговом торце сектора круговую канавку с V-образной заходной частью и содержащего вертикальный паз, смещенный по горизонтали от оси симметрии сектора. Захват каждого механизма горизонтального перемещения выполнен в виде держателя, снабженного двумя роликами, имеющими круговые канавки с V-образиой заходной частью, расстояние между наружными диаметрами которых больше ширины носителей, а также упором, имеющим канавку такого же профиля с V-образной заходной частью и расположенным ниже линии, проведенной через оси роликов держателя таким образом, что его ось симметрии совпадает с осью симметрии вертикального паза на носителях пластин, при этом оси симметрии канавок роликов и упора лежат в одной плоскости. Кроме того, каждый из n-блоков очистки снабжен механизмом загрузки-выгрузки пластин, выполненным в виде подвижной штанги с жестко закрепленным на ней носителем пластин, взаимодействующим с профилированными роликами, установленными в технологических ваннах, выполненным аналогично носителю каждого механизма вертикального перемещения пластин и дополнительно снабженным сквозным отверстием по оси симметрии носителя. Устройство позволяет повысить качество очистки пластин, а также унифицировать изготовление отдельных механизмов. 15 ил.

Устройство для двухсторонней очистки пластин, содержащее установленные на основании разгрузочную и загрузочную кассеты, два механизма шагового перемещения их, механизм вертикального перемещения пластин из разгрузочной кассеты, механизм вертикального перемещения пластин в загрузочную кассету, механизм горизонтального перемещения пластин, снабженный захватом, блок очистки пластин, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено (n-1) блоками очистки, где n - число технологических ванн блоков очистки, определяемое технологическим процессом, вторым механизмом горизонтального перемещения, снабженным захватом, при этом каждый механизм вертикального перемещения пластин снабжен носителем пластин, выполненным в виде сектора тонкого кольца, имеющего на внутреннем круговом торце сектора круговую канавку с V-образной заходной частью и содержащего вертикальный паз, смещенный по горизонтали от оси симметрии сектора, а захват каждого механизма горизонтального перемещения выполнен в виде держателя, снабженного двумя роликами, имеющими круговые канавки с V-образной заходной частью, расстояние между наружными диаметрами которых больше ширины носителей, а также упором, имеющим канавку такого же профиля с V-образной заходной частью и расположенным ниже линии, проведенной через оси роликов держателя таким образом, что его ось симметрии совпадает с осью симметрии вертикального паза на носителях пластин, при этом оси симметрии канавок роликов и упора лежат в одной плоскости, кроме того, каждый из n блоков очистки снабжен механизмом загрузки-выгрузки пластин, выполненным в виде подвижной штанги с жестко закрепленным на ней носителем пластин, взаимодействующим с профилированными роликами, установленными в технологических ваннах, выполненным аналогично носителю каждого механизма вертикального перемещения пластин и дополнительно снабженным сквозным отверстием по оси симметрии носителя.