位置監(jiān)測裝置、等離子體加工設(shè)備及工件的裝卸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及位置監(jiān)測裝置、
[0002]等離子體加工設(shè)備及工件的裝卸方法。
【背景技術(shù)】
[0003]等離子體加工設(shè)備是加工半導(dǎo)體器件的常用設(shè)備，其在進(jìn)行諸如刻蝕、濺射和化學(xué)氣相沉積等的工藝過程中，一般借助機(jī)械手將晶片運(yùn)送至反應(yīng)腔室中的載片臺上。而且，為了實(shí)現(xiàn)工藝的自動化，提高等離子體加工設(shè)備的生產(chǎn)效率，通常需要借助裝載裝置與機(jī)械手的自動配合來實(shí)現(xiàn)晶片的裝卸，這就要求裝載裝置和機(jī)械手具有較高的位置精度，以保證能夠準(zhǔn)確地將晶片傳遞至裝載裝置上的指定位置處，為此，人們通常借助于晶片定位裝置來校正晶片的位置。
[0004]專利號為ZL02826636.6的中國發(fā)明專利公開了一種晶片定位裝置和方法，如圖1所示，晶片定位裝置包括晶片座15、驅(qū)動裝置、直線傳感器4以及計(jì)算裝置。其中，晶片座15用于承載晶片21 ;直線傳感器4用于檢測置于晶片座15上的晶片21外周邊緣的位置信息，并將其發(fā)送至計(jì)算裝置；計(jì)算裝置用于根據(jù)驅(qū)動裝置驅(qū)動晶片座15旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角和來自直線傳感器4的位置信息，計(jì)算出當(dāng)晶片21的中心點(diǎn)處于指定位置，且晶片21的切口部分朝向指定方向時，晶片座的旋轉(zhuǎn)軸位置和旋轉(zhuǎn)角。驅(qū)動裝置用于根據(jù)計(jì)算裝置的上述計(jì)算結(jié)果驅(qū)動晶片座15在二維方向或三維方向上移動和旋轉(zhuǎn)，直至晶片座15達(dá)到上述旋轉(zhuǎn)軸位置和旋轉(zhuǎn)角。當(dāng)晶片定位裝置驅(qū)動晶片座15到達(dá)上述旋轉(zhuǎn)軸位置和旋轉(zhuǎn)角后，機(jī)械手將晶片座15上的晶片21裝載到反應(yīng)腔室中的載片臺上，或晶片21將載片臺上卸載，從而完成晶片的裝卸。
[0005]雖然上述晶片定位裝置通過對晶片座15的定位，實(shí)現(xiàn)了對晶片21的定位，但是，在進(jìn)行上述計(jì)算的過程中，需要采集大量的數(shù)據(jù)，并由計(jì)算裝置根據(jù)這些數(shù)據(jù)通過復(fù)雜的運(yùn)算才能獲得當(dāng)晶片21的中心點(diǎn)處于指定位置，且晶片21的切口部分朝向指定方向時，晶片座的旋轉(zhuǎn)軸位置和旋轉(zhuǎn)角，從而導(dǎo)致計(jì)算過程復(fù)雜。而且，由于需要晶片座15能夠在二維或三維方向上移動和旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致對驅(qū)動晶片座15運(yùn)動的驅(qū)動裝置要求較高，從而提高了設(shè)備的制造成本。此外，上述晶片座定位裝置只能將晶片座15運(yùn)動至指定位置，而不能對晶片座15的運(yùn)動進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。
[0006]為此，人們采用了另一種晶片定位裝置，如圖2及圖3所示，公告號為CN1155053C的中國發(fā)明專利公告了一種在外延反應(yīng)器中處理襯底的裝置及其操作方法，公開號為CN1997770A的中國發(fā)明專利申請公開了一種具有控制定位的襯托器的外延反應(yīng)器，上述兩份專利文獻(xiàn)中包括了一種晶片定位裝置。該晶片定位裝置包括用于承載晶片的基座，其由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，以使設(shè)于其上的多個用于放置晶片的晶片槽轉(zhuǎn)動到能夠與機(jī)械手相配合以完成晶片的裝卸的指定位置；而且，在基座的表面上設(shè)置有諸如刻痕或銷等的標(biāo)記8，并且在標(biāo)記8的上方設(shè)置有激光系統(tǒng)，該激光系統(tǒng)包括激光束發(fā)射裝置與檢測接收裝置，在基座旋轉(zhuǎn)的過程中，激光束發(fā)射裝置將激光束發(fā)射到基座的表面上，基座的表面對該激光束進(jìn)行反射，而且，當(dāng)基座旋轉(zhuǎn)至其上的標(biāo)記8位于激光系統(tǒng)的下方時，激光束被發(fā)射到標(biāo)記8上，標(biāo)記8對該激光束進(jìn)行反射；檢測接收裝置用于探測被反射的激光束，并檢測該激光束的路徑，容易理解，分別由基座的表面和標(biāo)記8反射的激光束的路徑存在差異，由此可以判斷出標(biāo)記8是否處于激光系統(tǒng)的下方，并以標(biāo)記8作為參考點(diǎn)來設(shè)定能夠使每個基座上的晶片槽旋轉(zhuǎn)到指定位置的電機(jī)驅(qū)動流程。
[0007]上述晶片定位裝置在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題:
[0008]其一，由于上述電機(jī)驅(qū)動基座旋轉(zhuǎn)的流程是通過上述方式預(yù)先設(shè)定的，也就是說，上述晶片定位裝置無法實(shí)時監(jiān)測每個基座上的晶片槽是否旋轉(zhuǎn)到指定位置，這使得在實(shí)際的工作過程中，若電機(jī)與基座的連接件出現(xiàn)變形、錯位等問題，則會導(dǎo)致電機(jī)與基座的配合運(yùn)動出現(xiàn)偏差，從而造成基座的晶片槽無法到達(dá)指定位置。
[0009]其二，由于上述晶片定位裝置無法實(shí)時監(jiān)測用于傳輸晶片的機(jī)械手放片或取片的位置，導(dǎo)致在裝卸晶片的過程中，無法判斷機(jī)械手是否準(zhǔn)確地將晶片放置于相應(yīng)的晶片槽內(nèi)，以及能否自晶片槽取出晶片，從而往往會因機(jī)械手的位置偏差而出現(xiàn)機(jī)械手無法正常取片或放片的情況。
[0010]其三，由于上述晶片定位裝置無法實(shí)時監(jiān)測置于基座上的晶片相對于晶片槽的位置，導(dǎo)致無法判斷晶片與晶片槽之間是否存在位置偏差，從而往往會因晶片的位置偏差而影響工藝的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種位置監(jiān)測裝置、等離子體加工設(shè)備及工件的裝卸方法，其可以在裝卸工件的過程中實(shí)時監(jiān)測載片臺、機(jī)械手和工件的位置是否位于指定位置，從而可以準(zhǔn)確地完成工件的裝卸。
[0012]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種位置監(jiān)測裝置，其用于實(shí)時監(jiān)測用于承載工件的載片臺的承載面是否位于第一標(biāo)準(zhǔn)面，用于傳輸工件的機(jī)械手的承載位是否位于第二標(biāo)準(zhǔn)面，以及置于所述載片臺的承載面上的工件是否位于第三標(biāo)準(zhǔn)面；所述第一標(biāo)準(zhǔn)面為所述載片臺的承載面在裝卸工件時所在的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)面；所述第二標(biāo)準(zhǔn)面為所述機(jī)械手的承載位在裝卸工件時所在的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)面；所述第三標(biāo)準(zhǔn)面為置于所述載片臺的承載面上的工件在裝卸工件時所在的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)面；所述第一、第二和第三標(biāo)準(zhǔn)面在豎直方向上相對應(yīng)。
[0013]其中，所述位置監(jiān)測裝置包括至少三個測距單元和判斷單元，其中所述至少三個測距單元水平排列于所述第一、第二和第三標(biāo)準(zhǔn)面的正上方，且位于對應(yīng)于各個標(biāo)準(zhǔn)面的邊緣位置處，并且在所有的測距單元中，其中至少三個測距單元的位置不在一條直線上；每個所述測距單元用于分別測量其所在位置與所述載片臺的承載面之間的第一垂直距離、與所述機(jī)械手的承載位之間的第二垂直距離以及與置于所述載片臺的承載面上的工件之間的第三垂直距離，并將其發(fā)送至所述判斷單元；所述判斷單元用于分別計(jì)算各個所述第一垂直距離與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)第一垂直距離之間的差值，且判斷各個差值是否超出安全閾值，若各個差值均未超出所述安全閾值，則確定所述載片臺的承載面位于所述第一標(biāo)準(zhǔn)面；若各個差值中有一個以上的差值超出所述安全閾值，則確定所述載片臺的承載面偏離所述第一標(biāo)準(zhǔn)面；所述判斷單元用于分別計(jì)算各個所述第二垂直距離與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)第二垂直距離之間的差值，且判斷各個差值是否超出安全閾值，若各個差值均未超出所述安全閾值，則確定所述機(jī)械手的承載位位于所述第二標(biāo)準(zhǔn)面；若各個差值中有一個以上的差值超出所述安全閾值，則確定所述機(jī)械手的承載位偏離所述第二標(biāo)準(zhǔn)面；所述判斷單元用于分別計(jì)算各個所述第三垂直距離與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)第三垂直距離之間的差值，且判斷各個差值是否超出安全閾值，若各個差值均未超出所述安全閾值，則確定置于所述載片臺的承載面上的工件位于所述第三標(biāo)準(zhǔn)面；若各個差值中有一個以上的差值超出所述安全閾值，則確定置于所述載片臺的承載面上的工件偏離所述第三標(biāo)準(zhǔn)面。
[0014]其中，所述位置監(jiān)測裝置還包括提示單元，所述判斷單元根據(jù)判斷結(jié)果向所述提示單元發(fā)送提示信號；所述提示單元用于根據(jù)所述提示信號分別發(fā)出所述載片臺、機(jī)械手和置于所述載片臺的承載面上的工件的位置正常的安全提示，或者位置異常的警告提示。
[0015]其中，所述測距單元包括距離傳感器或激光測距儀。
[0016]其中，所述位置監(jiān)測裝置還包括調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)各個所述測距單元在其所在水平面上的位置。
[0017]作為另一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室、可旋轉(zhuǎn)的載片臺、機(jī)械手和位置監(jiān)測裝置，其中，所述載片臺設(shè)置在所述反應(yīng)腔室內(nèi)，并且在所述載片臺的上表面上設(shè)置有沿其周向均勻分布的多個承載面，每個所述承載面用于承載一個工件；所述機(jī)械手用于將工件傳輸至所述載片臺的承載面上，或自所述承載面取出所述工件；所述位置監(jiān)測裝置采用本發(fā)明提供的上述位置監(jiān)測裝置。
[0018]其中，所述調(diào)節(jié)單元包括水平導(dǎo)軌，所述水平導(dǎo)軌固定在所述反應(yīng)腔室內(nèi)的頂部，各個所述測距單元與所述水平導(dǎo)軌可沿水平方向移動地連接。
[0019]其中，在所述載片臺的各個承載面上設(shè)置有凸臺或凹槽，所述工件置于該凸臺上或凹槽內(nèi)。
[0020]作為另一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種工件的裝卸方法，其基于本發(fā)明提供的上述等離子體加工設(shè)備對工件進(jìn)行裝卸，其包括以下步驟:步驟S10，旋轉(zhuǎn)所述載片臺，并實(shí)時監(jiān)測載片臺的其中一個承載面是否位于所述第一標(biāo)準(zhǔn)面，若是，則控制所述載片臺停止旋轉(zhuǎn)；步驟S20，控制所述機(jī)械手進(jìn)入所述反應(yīng)腔室內(nèi)，并監(jiān)測承載有待加工的工件的機(jī)械手的承載位是否位于所述第二標(biāo)準(zhǔn)面，若是，則控制