本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微電子加工設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

在集成電路、半導(dǎo)體照明、功率器件等領(lǐng)域，常用刻蝕機(jī)、物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)等微電子加工設(shè)備實(shí)施精密工藝。在微電子加工設(shè)備中，機(jī)械手用于實(shí)現(xiàn)被加工工件在工藝腔室內(nèi)的取放操作。

圖1是機(jī)械手在工藝腔室5內(nèi)處于高位時(shí)的狀態(tài)圖，圖2為機(jī)械手在工藝腔室內(nèi)處于低位時(shí)的狀態(tài)圖。結(jié)合圖1和圖2所示，機(jī)械手包括驅(qū)動(dòng)裝置(圖中未示出)、機(jī)械臂1和機(jī)械手指2，機(jī)械臂1在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)機(jī)械手指2實(shí)現(xiàn)前后、左右和上下方向的移動(dòng)。機(jī)械手指2用于取放晶片3。借助機(jī)械手可將晶片3放置于托盤4或?qū)⒎胖糜谕斜P4的晶片3取走。機(jī)械手在高位時(shí)可實(shí)現(xiàn)前后、左右方向的移動(dòng)，在低位時(shí)實(shí)現(xiàn)取放片操作。

當(dāng)機(jī)械手移動(dòng)至接近低位時(shí)，操作人員不能直接觀察到機(jī)械手指2與承載被加工工件的托盤在上下方向的距離，因此，無(wú)法判斷機(jī)械手指是否與托盤接觸及接觸的程度，這容易導(dǎo)致機(jī)械手指壓碎被加工工件，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)損壞機(jī)械手指。另外，在生產(chǎn)過(guò)程中，托盤的平整度會(huì)發(fā)生變化，需要通過(guò)檢測(cè)來(lái)判斷托盤的平整度，然而，檢測(cè)需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。目前是通過(guò)機(jī)械手是否能吸到被加工工件來(lái)判斷。但這種判斷方式不能預(yù)先判斷托盤的平整度是否合適，因此，不能及時(shí)調(diào)整托盤的平整度，從而影響微電子加工設(shè)備的利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種微電子加工設(shè)備及方法，不僅能夠準(zhǔn)確地判斷機(jī)械手指與托盤是否接觸，避免被加工工件和機(jī) 械手指被損壞，而且可以預(yù)先判斷托盤的平整度，提高微電子加工設(shè)備的利用率。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的所采用的技術(shù)方案是提供一種微電子加工設(shè)備，包括托盤和機(jī)械手，所述托盤用于承載被加工工件，所述機(jī)械手用于實(shí)現(xiàn)被加工工件在所述托盤上的取放操作，所述機(jī)械手包括機(jī)械手指、機(jī)械臂以及連接所述機(jī)械手指和所述機(jī)械臂的連接部，在所述連接部設(shè)置有兩個(gè)位置傳感器，而且，所述兩個(gè)位置傳感器的連線與所述機(jī)械手的對(duì)稱軸不平行。

其中，所述兩個(gè)位置傳感器對(duì)稱地設(shè)置于所述機(jī)械手的對(duì)稱軸的兩側(cè)。

其中，所述位置傳感器為壓力傳感器或測(cè)距傳感器。

其中，所述壓力傳感器包含有兩組開關(guān)量設(shè)定點(diǎn)的觸點(diǎn)。

其中，所述托盤包括托盤本體和片槽，所述片槽設(shè)于所述托盤本體，所述被加工工件可嵌置于所述片槽內(nèi)，當(dāng)所述機(jī)械手取放所述被加工工件時(shí)，所述位置傳感器與所述片槽周緣的所述托盤本體區(qū)域相對(duì)。

其中，所述托盤本體采用石英、石墨或陶瓷材料制作。

本發(fā)明還提供一種微電子加工方法，包括以下步驟：

提供微電子加工設(shè)備，所述微電子加工設(shè)備采用本發(fā)明提供所述的微電子加工設(shè)備；

調(diào)整所述機(jī)械手和托盤的平整度；

在前后、左右方向調(diào)整所述機(jī)械手，使所述機(jī)械手指與所述托盤相對(duì)；

在上下方向調(diào)整所述機(jī)械手，當(dāng)位置傳感器的測(cè)量值達(dá)到預(yù)設(shè)的第一臨界范圍時(shí)，所述機(jī)械手實(shí)施取放操作。

其中，所述第一臨界范圍的最小值為所述機(jī)械手能夠?qū)嵤┤》挪僮鞯那疤嵯滤鑫恢脗鞲衅鞯淖钚y(cè)量值，所述第一臨界范圍的最大值為不損壞所述被加工工件的前提下所述位置傳感器的最大測(cè)量值。

其中，當(dāng)所述托盤上設(shè)有多個(gè)所述片槽時(shí)，所述第一臨界范圍的最小值為所述機(jī)械手在所述多個(gè)片槽位置能夠?qū)嵤┤》挪僮鞯那疤嵯? 所述位置傳感器獲得的所有最小測(cè)量值中的最大值；所述第一臨界范圍的最大值為所述機(jī)械手在所述多個(gè)片槽位置不損壞所述被加工工件的前提下所述位置傳感器獲得的所有最大測(cè)量值中的最小值。

其中，還包括判斷所述托盤平整度的步驟，包括：

在機(jī)械手的下降過(guò)程中，兩個(gè)位置傳感器獲得F1′、F1"、F2′或F2"，其中，

F1′為所述兩個(gè)位置傳感器中在后發(fā)生變化的壓力傳感器即將發(fā)生變化但還未發(fā)生變化時(shí)在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測(cè)量值；

F2〞為不損壞被加工工件的前提下在后發(fā)生變化的壓力傳感器的最大測(cè)量值；

F1〞為在后發(fā)生變化的壓力傳感器的測(cè)量值為F2〞時(shí)在先發(fā)生變化的壓力傳感器對(duì)應(yīng)的測(cè)量值；

F2′為理想狀態(tài)下在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測(cè)量值為F1′時(shí)在后發(fā)生變化的壓力傳感器對(duì)應(yīng)的測(cè)量值；

獲得ΔF1和ΔF2，其中，ΔF1＝F1′-F1"，ΔF2＝F2′-F2"；

判斷ΔF1和ΔF2的值是否在預(yù)設(shè)的第二臨界范圍內(nèi)，若是，則托盤的平整度在合理范圍；若否，則托盤的平整度不在合理范圍。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的微電子加工設(shè)備，通過(guò)位置傳感器的測(cè)量值可準(zhǔn)確地判斷機(jī)械手指是否與托盤接觸以及接觸的程度，從而可避免被加工工件和機(jī)械手指被損壞；而且，通過(guò)兩個(gè)位置傳感器的測(cè)量值可判斷托盤的平整度，從而可預(yù)先判斷托盤平整度，以對(duì)托盤的平整度及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，進(jìn)而提高了微電子加工設(shè)備的利用率。

另外，本發(fā)明提供的微電子加工方法，在實(shí)施工藝時(shí)，通過(guò)兩個(gè)位置傳感器的測(cè)量值可準(zhǔn)確地判斷機(jī)械手指是否與托盤接觸以及接觸的程度，從而可避免被加工工件和機(jī)械手指被損壞；而且，在實(shí)施工藝前，借助兩個(gè)位置傳感器的測(cè)量值即可判斷托盤的平整度，簡(jiǎn)單易行，可對(duì)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，從而提高了微電子加工設(shè)備的利用率。

附圖說(shuō)明

圖1為機(jī)械手在工藝腔室內(nèi)處于取放片高位時(shí)的狀示意圖；

圖2為機(jī)械手在工藝腔室內(nèi)處于取放片低位時(shí)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為發(fā)明實(shí)施例機(jī)械手與托盤的相對(duì)位置示意圖；

圖5為機(jī)械手與托盤剛開始接觸時(shí)的相對(duì)位置示意圖；

圖6為機(jī)械手下降到最低位時(shí)與托盤的相對(duì)位置示意圖；

圖7為理想狀態(tài)下第一位置傳感器34a和第二位置傳感器34b的測(cè)量值的變化曲線；

圖8a為托盤不平整時(shí)機(jī)械手與托盤的相對(duì)位置示意圖；

圖8b為托盤的前側(cè)(靠近讀者一側(cè))較低、后側(cè)(遠(yuǎn)離讀者那一側(cè))較高時(shí)，第一位置傳感器和第二位置傳感器的測(cè)量值的變化曲線。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的微電子加工設(shè)備及方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

本實(shí)施例提供的微電子加工設(shè)備包括傳輸系統(tǒng)和工藝腔室，傳輸系統(tǒng)用于將未加工的被加工工件(如晶片)放入工藝腔室，或者將加工完畢的被加工工件從工藝腔室取出。傳輸系統(tǒng)為機(jī)械手，其利用真空吸附或伯努利正壓取片。

結(jié)合如圖3和圖4所示，機(jī)械手包括機(jī)械臂31、機(jī)械手指33以及連接機(jī)械臂31和機(jī)械手指33的連接部32。在連接部32設(shè)置兩個(gè)位置傳感器34a、34b，而且，兩個(gè)位置傳感器34a、34b的連線與機(jī)械手的對(duì)稱軸(圖3中所示的雙點(diǎn)劃線)不平行。

托盤41用于承載被加工工件42，其包括采用石英、石墨或陶瓷材料制作的托盤本體43，在托盤本體43上設(shè)有片槽44，片槽44可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)。片槽44可對(duì)被加工工件42定位，有利于提高機(jī)械手取放操作的效率。在工藝過(guò)程中，被加工工件42嵌置于片槽44內(nèi)。片槽44包括第一凹部44a和第二凹部44b，第一凹部44a的內(nèi)徑 小于第二凹部44b的內(nèi)徑，從而在片槽44內(nèi)形成肩部45。而且，第一凹部44a的內(nèi)徑略大于被加工工件42的外徑，第二凹部44b的內(nèi)徑大于機(jī)械手指33的外徑。

如圖4所示，機(jī)械手在取放被加工工件42時(shí)，機(jī)械手指33可下降到第二凹部44b內(nèi)，被加工工件42被放置于第一凹部44a內(nèi)，連接部32與托盤39的邊緣位置相對(duì)，并使位置傳感器34a、34b與片槽44周緣的托盤本體區(qū)域相對(duì)。借助位置傳感器34a、34b的測(cè)量值可準(zhǔn)確地判斷機(jī)械手是否與托盤41接觸，以及接觸的程度(壓力大笑)，從而可以避免損壞機(jī)械手和被加工工件，而且，通過(guò)這兩個(gè)位置傳感器34a、34b的測(cè)量值還可以預(yù)先判斷托盤41的平整度，若獲知托盤41的平整度不滿足要求時(shí)，可對(duì)托盤的平整度及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，以提高微電子加工設(shè)備的利用率。

在本實(shí)施例中，兩個(gè)位置傳感器34a、34b與機(jī)械手的位置存在以下三種情形：其一，兩個(gè)位置傳感器位于機(jī)械手的對(duì)稱軸的同側(cè)；其二，兩個(gè)位置傳感器位于機(jī)械手的對(duì)稱軸的兩側(cè)，但與對(duì)稱軸的距離不同；其三，兩個(gè)位置傳感器位于機(jī)械手的對(duì)稱軸的兩側(cè)，且與對(duì)稱軸的距離相同。雖然這三種設(shè)置情形均能判斷托盤的平整度，但第三種設(shè)置方式判斷托盤41的平整度更準(zhǔn)確，即將兩個(gè)位置傳感器對(duì)稱地設(shè)置于機(jī)械手的對(duì)稱軸的兩側(cè)，而且，兩個(gè)位置傳感器34a、34b與機(jī)械手的對(duì)稱軸的距離相等。

在本實(shí)施例中，位置傳感器可以采用壓力傳感器或測(cè)距傳感器。下面以壓力傳感器為例，介紹調(diào)整機(jī)械手與托盤的相對(duì)位置以及機(jī)械手取放被加工工件的步驟。

首先粗調(diào)機(jī)械手的平整度，特別是調(diào)整機(jī)械手指33的平整度，盡量將機(jī)械手指33調(diào)整為水平狀態(tài)或接近水平狀態(tài)。再調(diào)節(jié)托盤41的平整度到合適的范圍，優(yōu)選將托盤41調(diào)整為水平狀態(tài)或接近水平狀態(tài)。

將機(jī)械手伸入工藝腔室，調(diào)整機(jī)械手的前后方向(機(jī)械手的對(duì)稱軸方向)和左右方向(垂直于機(jī)械手的對(duì)稱軸方向)，使機(jī)械手指與托盤41、特別是機(jī)械手指與片槽44的位置相對(duì)，如圖4所示。此 時(shí)，機(jī)械手處于高位，第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b尚未與托盤41接觸，其測(cè)量值分別為初始值F1、F2，即為零或接近零。開啟機(jī)械手的真空壓力，并使機(jī)械手向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝粔毫鞲衅?4a和第二壓力傳感器34b的測(cè)量值發(fā)生明顯變化時(shí)，說(shuō)明機(jī)械手與托盤41接觸，圖5所示，此時(shí)機(jī)械手可以實(shí)施取片或放片操作。為了確保機(jī)械手能夠順利地完成取片和放片操作，只有當(dāng)機(jī)械手下降到圖6所示的位置時(shí)才認(rèn)為機(jī)械手下降到了低位，即，當(dāng)機(jī)械手下降到不損壞被加工工件42前提下的最低位置時(shí)才認(rèn)為機(jī)械手下降到了低位。也就是說(shuō)，從壓力傳感器34a、34b的測(cè)量值有明顯變化到不損壞被加工工件42為前提的最大測(cè)量值的范圍內(nèi)，機(jī)械手均可以順利地實(shí)施取放操作。

由于機(jī)械手和托盤41的平整度呈理想或接近理想的水平狀態(tài)，第一位置傳感器34a和第二位置傳感器34b的測(cè)量值同時(shí)變化而且相等，如圖7所示。但在實(shí)際應(yīng)用中，托盤41的平整度很難達(dá)到理想或接近理想的水平狀態(tài)，因此，第一位置傳感器34a和第二位置傳感器34b的測(cè)量值不會(huì)同時(shí)變化，而且也不相等。

如圖8a所示，托盤41的前側(cè)(靠近讀者一側(cè))Ⅰ較低、后側(cè)(遠(yuǎn)離讀者那一側(cè))Ⅱ較高。機(jī)械手在下降過(guò)程中，第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b的測(cè)量值的變化情況如圖8b所示。第一壓力傳感器34a的測(cè)量值首先發(fā)生變化，當(dāng)其測(cè)量值為F1′時(shí)，第二壓力傳感器34b并未與第一壓力傳感器34a同步變化，即第二壓力傳感器34b的測(cè)量值仍為零或接近零，并未達(dá)到預(yù)期的F2′(F2′＝F1′)。機(jī)械手繼續(xù)下降，當(dāng)?shù)诙毫鞲衅?4b的測(cè)量值達(dá)到F2〞時(shí)，第一壓力傳感器34a的測(cè)量值為F1〞，此時(shí)機(jī)械手才能順利地進(jìn)行取放操作。這里，F(xiàn)1′為第二壓力傳感器(在后發(fā)生變化的壓力傳感器)34b的測(cè)量值即將發(fā)生但還未發(fā)生變化時(shí)第一壓力傳感器(在先發(fā)生變化的壓力傳感器)34a對(duì)應(yīng)的測(cè)量值；F2′為理想狀態(tài)下第一壓力傳感器的測(cè)量值為F1′時(shí)第二壓力傳感器對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，即F2′＝F1′；F2〞為不損壞被加工工件42的前提下第二壓力傳感器34b的最大測(cè)量值；F1〞為第二壓力傳感器34b的測(cè)量值為F2〞 時(shí)第一壓力傳感器34a對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。

不難理解，機(jī)械手實(shí)施取放操作對(duì)托盤41的平整度有一個(gè)臨界要求，通過(guò)第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b可判斷托盤41的平整度。本實(shí)施例是通過(guò)ΔF1＝F1′-F1"，ΔF2＝F2′-F2"來(lái)判斷托盤41的平整度。其中，F(xiàn)1′為所述兩個(gè)位置傳感器中在后發(fā)生變化的壓力傳感器即將發(fā)生變化但還未發(fā)生變化時(shí)在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測(cè)量值；F2〞為不損壞被加工工件的前提下在后發(fā)生變化的壓力傳感器的最大測(cè)量值；F1〞為在后發(fā)生變化的壓力傳感器的測(cè)量值為F2〞時(shí)在先發(fā)生變化的壓力傳感器對(duì)應(yīng)的測(cè)量值；F2′為理想狀態(tài)下在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測(cè)量值為F1′時(shí)在后發(fā)生變化的壓力傳感器對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。當(dāng)ΔF1和ΔF2在預(yù)設(shè)的第二臨界范圍內(nèi)時(shí)，托盤41的平整度在合理的范圍，滿足機(jī)械手取放操作的要求；否則，認(rèn)為托盤41的平整度不能滿足機(jī)械手取放操作的要求。

如果托盤上設(shè)有多個(gè)片槽44，則分別記錄機(jī)械手在每個(gè)片槽44位置取放操作時(shí)的F1′、F2′、F1"和F2"，并取其中的最大值作為臨界值，由這些值獲得的ΔF1和ΔF2作為第二臨界范圍的最大值。

上文對(duì)托盤41的前側(cè)Ⅰ較低、后側(cè)Ⅱ較高進(jìn)行了說(shuō)明。當(dāng)托盤41的前側(cè)Ⅰ較高、后側(cè)Ⅱ較低時(shí)，則第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b的測(cè)量值的變化情況與上文介紹的剛好相反，但原理完全一致，在此不再贅述。

不難看出，通過(guò)第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b的測(cè)量值的變化即可判斷托盤41的平整度。這種判斷方式簡(jiǎn)單，而且易于操作，可以對(duì)微電子加工設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，從而提高微電子加工設(shè)備的利用率。

本實(shí)施例提供的微電子加工設(shè)備和微電子加工方法可用于但不限于實(shí)施刻蝕、PVD、CVD等工藝。

本實(shí)施例提供的微電子加工設(shè)備，通過(guò)位置傳感器可準(zhǔn)確地判斷機(jī)械手指是否與托盤接觸，從而可避免被加工工件和機(jī)械手指被損壞；而且，通過(guò)兩個(gè)位置傳感器的測(cè)量值可判斷托盤的平整度，從而可預(yù)先判斷托盤平整度，以對(duì)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，從而提高微電子加 工設(shè)備的利用率。

本實(shí)施例提供的微電子加工方法，在實(shí)施工藝時(shí)，可通過(guò)位置傳感器準(zhǔn)確地判斷機(jī)械手指是否與托盤接觸，從而可避免被加工工件和機(jī)械手指被損壞；而且，在實(shí)施工藝前，借助兩個(gè)位置傳感器的測(cè)量值即可判斷托盤的平整度，簡(jiǎn)單易行，如托盤的平整度未滿足要求，可對(duì)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，進(jìn)而提高了微電子加工設(shè)備的利用率。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。