位置监测装置、等离子体加工设备及工件的装卸方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及位置监测装置、
[0002]等离子体加工设备及工件的装卸方法。
【背景技术】
[0003]等离子体加工设备是加工半导体器件的常用设备，其在进行诸如刻蚀、溅射和化学气相沉积等的工艺过程中，一般借助机械手将晶片运送至反应腔室中的载片台上。而且，为了实现工艺的自动化，提高等离子体加工设备的生产效率，通常需要借助装载装置与机械手的自动配合来实现晶片的装卸，这就要求装载装置和机械手具有较高的位置精度，以保证能够准确地将晶片传递至装载装置上的指定位置处，为此，人们通常借助于晶片定位装置来校正晶片的位置。
[0004]专利号为ZL02826636.6的中国发明专利公开了一种晶片定位装置和方法，如图1所示，晶片定位装置包括晶片座15、驱动装置、直线传感器4以及计算装置。其中，晶片座15用于承载晶片21 ;直线传感器4用于检测置于晶片座15上的晶片21外周边缘的位置信息，并将其发送至计算装置；计算装置用于根据驱动装置驱动晶片座15旋转的旋转角和来自直线传感器4的位置信息，计算出当晶片21的中心点处于指定位置，且晶片21的切口部分朝向指定方向时，晶片座的旋转轴位置和旋转角。驱动装置用于根据计算装置的上述计算结果驱动晶片座15在二维方向或三维方向上移动和旋转，直至晶片座15达到上述旋转轴位置和旋转角。当晶片定位装置驱动晶片座15到达上述旋转轴位置和旋转角后，机械手将晶片座15上的晶片21装载到反应腔室中的载片台上，或晶片21将载片台上卸载，从而完成晶片的装卸。
[0005]虽然上述晶片定位装置通过对晶片座15的定位，实现了对晶片21的定位，但是，在进行上述计算的过程中，需要采集大量的数据，并由计算装置根据这些数据通过复杂的运算才能获得当晶片21的中心点处于指定位置，且晶片21的切口部分朝向指定方向时，晶片座的旋转轴位置和旋转角，从而导致计算过程复杂。而且，由于需要晶片座15能够在二维或三维方向上移动和旋转，导致对驱动晶片座15运动的驱动装置要求较高，从而提高了设备的制造成本。此外，上述晶片座定位装置只能将晶片座15运动至指定位置，而不能对晶片座15的运动进行实时监测。
[0006]为此，人们采用了另一种晶片定位装置，如图2及图3所示，公告号为CN1155053C的中国发明专利公告了一种在外延反应器中处理衬底的装置及其操作方法，公开号为CN1997770A的中国发明专利申请公开了一种具有控制定位的衬托器的外延反应器，上述两份专利文献中包括了一种晶片定位装置。该晶片定位装置包括用于承载晶片的基座，其由电机驱动旋转，以使设于其上的多个用于放置晶片的晶片槽转动到能够与机械手相配合以完成晶片的装卸的指定位置；而且，在基座的表面上设置有诸如刻痕或销等的标记8，并且在标记8的上方设置有激光系统，该激光系统包括激光束发射装置与检测接收装置，在基座旋转的过程中，激光束发射装置将激光束发射到基座的表面上，基座的表面对该激光束进行反射，而且，当基座旋转至其上的标记8位于激光系统的下方时，激光束被发射到标记8上，标记8对该激光束进行反射；检测接收装置用于探测被反射的激光束，并检测该激光束的路径，容易理解，分别由基座的表面和标记8反射的激光束的路径存在差异，由此可以判断出标记8是否处于激光系统的下方，并以标记8作为参考点来设定能够使每个基座上的晶片槽旋转到指定位置的电机驱动流程。
[0007]上述晶片定位装置在实际应用中不可避免地存在以下问题:
[0008]其一，由于上述电机驱动基座旋转的流程是通过上述方式预先设定的，也就是说，上述晶片定位装置无法实时监测每个基座上的晶片槽是否旋转到指定位置，这使得在实际的工作过程中，若电机与基座的连接件出现变形、错位等问题，则会导致电机与基座的配合运动出现偏差，从而造成基座的晶片槽无法到达指定位置。
[0009]其二，由于上述晶片定位装置无法实时监测用于传输晶片的机械手放片或取片的位置，导致在装卸晶片的过程中，无法判断机械手是否准确地将晶片放置于相应的晶片槽内，以及能否自晶片槽取出晶片，从而往往会因机械手的位置偏差而出现机械手无法正常取片或放片的情况。
[0010]其三，由于上述晶片定位装置无法实时监测置于基座上的晶片相对于晶片槽的位置，导致无法判断晶片与晶片槽之间是否存在位置偏差，从而往往会因晶片的位置偏差而影响工艺的均匀性。
【发明内容】
[0011]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种位置监测装置、等离子体加工设备及工件的装卸方法，其可以在装卸工件的过程中实时监测载片台、机械手和工件的位置是否位于指定位置，从而可以准确地完成工件的装卸。
[0012]为实现本发明的目的而提供一种位置监测装置，其用于实时监测用于承载工件的载片台的承载面是否位于第一标准面，用于传输工件的机械手的承载位是否位于第二标准面，以及置于所述载片台的承载面上的工件是否位于第三标准面；所述第一标准面为所述载片台的承载面在装卸工件时所在的预设标准面；所述第二标准面为所述机械手的承载位在装卸工件时所在的预设标准面；所述第三标准面为置于所述载片台的承载面上的工件在装卸工件时所在的预设标准面；所述第一、第二和第三标准面在竖直方向上相对应。
[0013]其中，所述位置监测装置包括至少三个测距单元和判断单元，其中所述至少三个测距单元水平排列于所述第一、第二和第三标准面的正上方，且位于对应于各个标准面的边缘位置处，并且在所有的测距单元中，其中至少三个测距单元的位置不在一条直线上；每个所述测距单元用于分别测量其所在位置与所述载片台的承载面之间的第一垂直距离、与所述机械手的承载位之间的第二垂直距离以及与置于所述载片台的承载面上的工件之间的第三垂直距离，并将其发送至所述判断单元；所述判断单元用于分别计算各个所述第一垂直距离与预设的标准第一垂直距离之间的差值，且判断各个差值是否超出安全阈值，若各个差值均未超出所述安全阈值，则确定所述载片台的承载面位于所述第一标准面；若各个差值中有一个以上的差值超出所述安全阈值，则确定所述载片台的承载面偏离所述第一标准面；所述判断单元用于分别计算各个所述第二垂直距离与预设的标准第二垂直距离之间的差值，且判断各个差值是否超出安全阈值，若各个差值均未超出所述安全阈值，则确定所述机械手的承载位位于所述第二标准面；若各个差值中有一个以上的差值超出所述安全阈值，则确定所述机械手的承载位偏离所述第二标准面；所述判断单元用于分别计算各个所述第三垂直距离与预设的标准第三垂直距离之间的差值，且判断各个差值是否超出安全阈值，若各个差值均未超出所述安全阈值，则确定置于所述载片台的承载面上的工件位于所述第三标准面；若各个差值中有一个以上的差值超出所述安全阈值，则确定置于所述载片台的承载面上的工件偏离所述第三标准面。
[0014]其中，所述位置监测装置还包括提示单元，所述判断单元根据判断结果向所述提示单元发送提示信号；所述提示单元用于根据所述提示信号分别发出所述载片台、机械手和置于所述载片台的承载面上的工件的位置正常的安全提示，或者位置异常的警告提示。
[0015]其中，所述测距单元包括距离传感器或激光测距仪。
[0016]其中，所述位置监测装置还包括调节单元，所述调节单元用于调节各个所述测距单元在其所在水平面上的位置。
[0017]作为另一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室、可旋转的载片台、机械手和位置监测装置，其中，所述载片台设置在所述反应腔室内，并且在所述载片台的上表面上设置有沿其周向均匀分布的多个承载面，每个所述承载面用于承载一个工件；所述机械手用于将工件传输至所述载片台的承载面上，或自所述承载面取出所述工件；所述位置监测装置采用本发明提供的上述位置监测装置。
[0018]其中，所述调节单元包括水平导轨，所述水平导轨固定在所述反应腔室内的顶部，各个所述测距单元与所述水平导轨可沿水平方向移动地连接。
[0019]其中，在所述载片台的各个承载面上设置有凸台或凹槽，所述工件置于该凸台上或凹槽内。
[0020]作为另一个技术方案，本发明还提供一种工件的装卸方法，其基于本发明提供的上述等离子体加工设备对工件进行装卸，其包括以下步骤:步骤S10，旋转所述载片台，并实时监测载片台的其中一个承载面是否位于所述第一标准面，若是，则控制所述载片台停止旋转；步骤S20，控制所述机械手进入所述反应腔室内，并监测承载有待加工的工件的机械手的承载位是否位于所述第二标准面，若是，则控制