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傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置及方法

文檔序號(hào):6939652閱讀:133來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造領(lǐng)域或微電子電路制造領(lǐng)域中的工件傳遞技術(shù),特別 是涉及一種傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置及方法。
背景技術(shù)
在半導(dǎo)體加工、微電子電路制造領(lǐng)域中,會(huì)涉及多達(dá)幾十種設(shè)備以及幾百個(gè)加工 處理步驟,這些加工處理步驟中的大部分都必須在真空環(huán)境下進(jìn)行。以半導(dǎo)體制造為例,由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)逐漸趨向較大的半導(dǎo)體晶圓(從8英 寸到12英寸,而現(xiàn)在已向18英寸發(fā)展),單晶圓工藝(一次處理一片晶圓)最近已被廣泛 地采用。在單晶圓工藝中,加工設(shè)備一次只能處理一片晶圓先將一片晶圓從大氣環(huán)境傳遞 至制程腔,然后將制程腔抽至真空狀態(tài),當(dāng)達(dá)到了所需的真空度后,在該真空制程腔中對(duì)該 晶圓進(jìn)行加工;加工完畢后,對(duì)該制程腔充氣,當(dāng)其中的真空度與大氣環(huán)境相差不多時(shí)停止 充氣,打開該制程腔,將經(jīng)過(guò)加工的晶圓傳遞回大氣環(huán)境;然后再引入另一片晶圓按照同樣 的過(guò)程進(jìn)行加工。上述工藝中采用的工件傳遞方式存在以下缺陷一,頻繁地對(duì)制程腔進(jìn)行抽氣和 充氣會(huì)占用大量的加工時(shí)間,同時(shí)也不利于制程腔中真空環(huán)境的保持和控制;二,處理晶圓 的每個(gè)動(dòng)作之間都有特定的順序,每個(gè)動(dòng)作都必須等待前一個(gè)動(dòng)作完成后才能執(zhí)行,由于 每次只對(duì)一片晶圓進(jìn)行處理,所以各個(gè)動(dòng)作之間的等待也會(huì)占用大量的加工時(shí)間。這些因 素都會(huì)導(dǎo)致加工設(shè)備的生產(chǎn)效率十分低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的工件傳遞方式會(huì)導(dǎo)致加工效 率低下的缺陷,提供一種能夠極大地提高加工效率的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置及方 法。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問題的一種傳遞工件進(jìn)出真空制程 腔的裝置,其包括一設(shè)于大氣環(huán)境中的工件堆放區(qū),用于堆放待加工的及加工完畢的工 件;一設(shè)于該真空制程腔中的工件支架,用于固定工件以對(duì)工件進(jìn)行加工;其特點(diǎn)在于,該 裝置還包括設(shè)于大氣環(huán)境與該真空制程腔之間的一第一進(jìn)件腔和一第二進(jìn)件腔,該第一 和第二進(jìn)件腔可以在大氣狀態(tài)與真空狀態(tài)之間切換;一設(shè)于該真空制程腔中的第一機(jī)械手 臂,用于將該第一或第二進(jìn)件腔中的待加工工件傳遞至該工件支架進(jìn)行加工,并將加工完 畢的工件從該工件支架傳遞回該第一或第二進(jìn)件腔;一設(shè)于大氣環(huán)境中的第三機(jī)械手臂, 用于將待加工工件從該工件堆放區(qū)傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔,并將加工完畢的工件從該 第一或第二進(jìn)件腔傳遞回該工件堆放區(qū)。較佳地,該裝置還包括一設(shè)于該真空制程腔中的第二機(jī)械手臂;一設(shè)于該真空 制程腔中的緩沖臺(tái),該緩沖臺(tái)位于該第一和第二進(jìn)件腔與該工件支架之間,并且位于該第 一與第二機(jī)械手臂之間;其中,該第一機(jī)械手臂用于將待加工工件從該第一進(jìn)件腔傳遞至該緩沖臺(tái)、并將加工完畢的工件從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔,同時(shí)該第二機(jī)械手臂 用于將待加工工件從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工;或者,該第二機(jī)械手臂用于將 待加工工件從該第二進(jìn)件腔傳遞至該緩沖臺(tái)、并將加工完畢的工件從該工件支架傳遞回該 第二進(jìn)件腔,同時(shí)該第一機(jī)械手臂用于將待加工工件從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工。較佳地,該裝置還包括一設(shè)于大氣環(huán)境中的校準(zhǔn)儀,用于校準(zhǔn)工件的位置和角度, 其中該第三機(jī)械手臂在將待加工工件從該工件堆放區(qū)傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔的過(guò)程 中將待加工工件送至該校準(zhǔn)儀進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明的另一技術(shù)方案為一種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的 方法,其特點(diǎn)在于,其包括以下步驟=S1、該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待 加工工件,送入切換至大氣狀態(tài)的該第一進(jìn)件腔;s2、該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài),然后 該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完 畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第三機(jī)械 手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入切換至大氣狀態(tài)的該第二進(jìn)件腔,然 后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);s3、該第二進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手 臂傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回 該第二進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第一進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第三機(jī)械手臂將該第一進(jìn)件腔 中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū),然后從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工 工件,送入該第一進(jìn)件腔,然后該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);s4、該第一進(jìn)件腔中的該些 工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手 臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第二進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該 第三機(jī)械手臂將該第二進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū),并從該工件 堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài); &、重復(fù)執(zhí)行步驟S3、、,直至所有的待加工工件都加工完畢。較佳地,該第三機(jī)械手臂在將待加工工件從該工件堆放區(qū)取出后,先傳遞至一設(shè) 于大氣環(huán)境中的校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)工件的位置和角度,然后再傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔。本發(fā)明的又一技術(shù)方案為一種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的 方法,其特點(diǎn)在于,其包括以下步驟=S1、該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待 加工工件,送入切換至大氣狀態(tài)的該第一進(jìn)件腔;s2、該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài),然后 該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后由該第二機(jī)械 手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從 該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量 的待加工工件,送入切換至大氣狀態(tài)的該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài); &、該第二進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第二機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后由該第一 機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第二機(jī)械手臂將 其從該工件支架傳遞回該第二進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第一進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第三機(jī) 械手臂將該第一進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū),并從該工件堆放區(qū) 取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第一進(jìn)件腔,然后該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);s4、該 第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后由該第二機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該 工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第二進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第三機(jī)械手臂 將該第二進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū),并從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè) 數(shù)量的待加工工件,送入該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);S5、重復(fù)執(zhí)行 步驟S3、、,直至所有的待加工工件都加工完畢。較佳地,該第三機(jī)械手臂在將待加工工件從該工件堆放區(qū)取出后,先傳遞至一設(shè) 于大氣環(huán)境中的校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)工件的位置和角度,然后再傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明在真空制程腔與大氣環(huán)境之間設(shè)置了兩個(gè)進(jìn) 件腔,當(dāng)其中一個(gè)進(jìn)件腔處于真空狀態(tài)并與真空制程腔連通,以對(duì)該進(jìn)件腔中的待加工工 件逐個(gè)進(jìn)行加工時(shí),另一個(gè)進(jìn)件腔則可以執(zhí)行充氣至大氣狀態(tài)、移出加工完畢的工件、再次 放入批量的待加工工件、重新抽氣至真空狀態(tài)的多個(gè)操作步驟,從而不但能夠在確保該傳 遞過(guò)程不會(huì)對(duì)真空制程腔的真空度產(chǎn)生任何影響的前提下,使工件能夠批量地在真空與大 氣之間進(jìn)行快速傳遞,還避免了由于充氣或抽氣過(guò)程而導(dǎo)致加工流程停滯的現(xiàn)象,極大地 提高了加工效率。更進(jìn)一步地,通過(guò)第一和第二機(jī)械手臂的相互配合,以及緩沖臺(tái)的中轉(zhuǎn)緩 沖作用,使得對(duì)相鄰的每?jī)膳ぜ约跋噜彽拿績(jī)蓚€(gè)工件的加工過(guò)程能夠相互銜接、連續(xù) 進(jìn)行,不必再因?yàn)榍昂蟛襟E之間的等待而浪費(fèi)寶貴的加工時(shí)間,由此,更是大幅提高了加工 效率。


圖1為本發(fā)明的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置的第一實(shí)施例的示意圖。圖2為本發(fā)明的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置的第二實(shí)施例的示意圖一。圖3為本發(fā)明的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置的第二實(shí)施例的示意圖二。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例,以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例1如圖1所示,本發(fā)明的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置包括一設(shè)于大氣環(huán)境中 的工件堆放區(qū)1,用于堆放待加工的及加工完畢的工件;一設(shè)于該真空制程腔中的工件支 架2,用于固定工件以對(duì)工件進(jìn)行加工,例如采用圖1-3中所示的離子束對(duì)工件進(jìn)行注入。 特別地,本發(fā)明的該裝置在大氣環(huán)境與該真空制程腔之間,即在圖1-3中所示的真空-大氣 過(guò)渡區(qū)域中,設(shè)置了一第一進(jìn)件腔3和一第二進(jìn)件腔4,該第一和第二進(jìn)件腔為兩個(gè)較小的 真空盒,可以快速地由大氣狀態(tài)抽氣至所需的真空狀態(tài),或者快速地由真空狀態(tài)充氣至大 氣狀態(tài),工件可以通過(guò)它們?cè)谡婵张c大氣之間快速傳遞,并且不會(huì)影響真空制程腔內(nèi)的真 空狀態(tài)。為了執(zhí)行工件的傳遞,該裝置還包括一設(shè)于該真空制程腔中的第一機(jī)械手臂5, 用于將該第一或第二進(jìn)件腔中的待加工工件傳遞至該工件支架2進(jìn)行加工,然后再將加工 完畢的工件從該工件支架2傳遞回該第一或第二進(jìn)件腔;以及一設(shè)于大氣環(huán)境中的第三機(jī) 械手臂6,用于將待加工工件從該工件堆放區(qū)1傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔,以及將加工完 畢的工件從該第一或第二進(jìn)件腔傳遞回該工件堆放區(qū)1。其中,當(dāng)該第一和第二進(jìn)件腔處于 真空狀態(tài)時(shí),它們可以與該真空制程腔連通,并允許該第一機(jī)械手臂5 (以及下文所述的第二機(jī)械手臂8)對(duì)其中的工件執(zhí)行移入或移出操作,而當(dāng)該第一和第二進(jìn)件腔處于大氣狀 態(tài)時(shí),它們可以與大氣環(huán)境連通,并允許該第三機(jī)械手臂6對(duì)其中的工件執(zhí)行移入或移出 操作。由上述裝置實(shí)現(xiàn)的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的方法包括以下步驟S1、該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量(例如1件 25件)的待加工工 件,送入初始狀態(tài)即為大氣狀態(tài)或者經(jīng)充氣后被切換至大氣狀態(tài)的該第一進(jìn)件腔。S2、將該第一進(jìn)件腔抽氣至真空狀態(tài),然后該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由 該第一機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工 件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔,即每個(gè)工件均依次按照?qǐng)D1中的箭頭A、B、C、D所示的步驟完 成加工過(guò)程;與此同時(shí),該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)再次取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送 入初始狀態(tài)即為大氣狀態(tài)或者經(jīng)充氣后被切換至大氣狀態(tài)的該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn) 件腔抽氣至真空狀態(tài)。S3、該第二進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行 加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回該第二進(jìn)件腔,其中每個(gè) 工件同樣按照?qǐng)D1中箭頭A、B、C、D所示的順序被傳遞;與此同時(shí),該第一進(jìn)件腔切換至大 氣狀態(tài),該第三機(jī)械手臂將該第一進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū), 然后從該工件堆放區(qū)再次取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第一進(jìn)件腔,然后該第一進(jìn)件 腔切換至真空狀態(tài)。S4、該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行 加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí), 該第二進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第三機(jī)械手臂將該第二進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件 傳遞回該工件堆放區(qū),并從該工件堆放區(qū)再次取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第二進(jìn)件 腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài)。&、重復(fù)執(zhí)行步驟S3、、,直至所有的待加工工件都加工完畢。該第一和第二進(jìn)件腔的設(shè)置可以帶來(lái)如下益處一,由于該第一和第二進(jìn)件腔為 較小的真空盒,其在大氣狀態(tài)與真空狀態(tài)之間的切換能夠快速進(jìn)行,同時(shí)還避免了對(duì)真空 制程腔的頻繁抽氣、充氣過(guò)程,節(jié)省了因抽氣和充氣所消耗的時(shí)間;二,該第一和第二進(jìn)件 腔作為工件傳遞過(guò)程中的中轉(zhuǎn)緩沖工位,使得工件在真空制程腔與大氣環(huán)境之間的傳遞得 以批量進(jìn)行,提高了傳遞效率;三,當(dāng)其中一個(gè)進(jìn)件腔處于真空狀態(tài)并與真空制程腔連通, 以對(duì)該進(jìn)件腔中的待加工工件逐個(gè)進(jìn)行加工時(shí),與此同時(shí),另一個(gè)進(jìn)件腔則可以執(zhí)行充氣 至大氣狀態(tài)、移出加工完畢的工件、再次移入批量的待加工工件、重新抽氣至真空狀態(tài)的多 個(gè)操作步驟,兩組處理過(guò)程同時(shí)執(zhí)行,避免了由于等待充氣或抽氣完成而導(dǎo)致的加工流程 停滯現(xiàn)象,極大地提高了加工效率。實(shí)施例2在實(shí)施例1的裝置中,真空制程腔中的加工過(guò)程仍然是針對(duì)每個(gè)工件逐個(gè)進(jìn)行 的,下一工件的處理步驟必須等前一工件的加工完成之后才能開始。因此,為了更進(jìn)一步 地提高加工效率,如圖2和圖3所示,本發(fā)明的該裝置在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)一步包 括一設(shè)于該真空制程腔中的第二機(jī)械手臂8 ;以及一設(shè)于該真空制程腔中的緩沖臺(tái)7,該 緩沖臺(tái)7位于該第一和第二進(jìn)件腔與該工件支架2之間,并且位于該第一與第二機(jī)械手臂之間。當(dāng)該第一和第二機(jī)械手臂相互配合,以對(duì)批量工件進(jìn)行連續(xù)的傳遞時(shí),該緩沖臺(tái)7被 用作工件傳遞過(guò)程中的中轉(zhuǎn)緩沖工位。在設(shè)置有緩沖臺(tái)7和第二機(jī)械手臂8的裝置中,傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的方法 包括以下步驟S1、該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量(例如1件 25件)的待加工工 件,送入初始狀態(tài)即為大氣狀態(tài)或者經(jīng)充氣后被切換至大氣狀態(tài)的該第一進(jìn)件腔。S2、該第一進(jìn)件腔抽氣至真空狀態(tài),然后該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該 第一機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后由該第二機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架 進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔,即來(lái) 自該第一進(jìn)件腔的每個(gè)工件均依次按照?qǐng)D2中的箭頭A、B、C、D、E、F所示的順序完成加工 過(guò)程;與此同時(shí),該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)再次取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入初始 狀態(tài)即為大氣狀態(tài)或者經(jīng)充氣后被切換至大氣狀態(tài)的該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔抽 氣至真空狀態(tài)。S3、該第二進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第二機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后 由該第一機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第二機(jī) 械手臂將其從該工件支架傳遞回該第二進(jìn)件腔,即來(lái)自該第二進(jìn)件腔的每個(gè)工件均依次按 照?qǐng)D3中的箭頭A、B、C、D、E、F所示的順序完成加工過(guò)程;與此同時(shí),該第一進(jìn)件腔切換 至大氣狀態(tài),該第三機(jī)械手臂將該第一進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放 區(qū),并從該工件堆放區(qū)再次取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第一進(jìn)件腔,然后該第一進(jìn)件 腔切換至真空狀態(tài)。S4、該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后 由該第二機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī) 械手臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第二進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài), 該第三機(jī)械手臂將該第二進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū),并從該工 件堆放區(qū)再次取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真 空狀態(tài)。&、重復(fù)執(zhí)行步驟S3、、,直至所有的待加工工件都加工完畢。在真空制程腔中,通過(guò)該第一和第二機(jī)械手臂的相互配合,以及緩沖臺(tái)的中轉(zhuǎn)緩 沖作用,本實(shí)施例中的該裝置能夠從以下兩個(gè)方面更進(jìn)一步地提高加工效率一,在對(duì)來(lái)自 該第一或第二進(jìn)件腔的同一批工件的處理過(guò)程中,當(dāng)前一工件還處于加工過(guò)程中時(shí),例如 還處于圖2或圖3中箭頭E或F等所示的移動(dòng)過(guò)程中,或者是正處于工件支架上接受加工 時(shí),后續(xù)的一個(gè)甚至多個(gè)工件已經(jīng)可以開始進(jìn)入處理流程,例如逐個(gè)開始進(jìn)行圖2或圖3中 箭頭A或B所示的移動(dòng)過(guò)程,由此便使得相鄰兩個(gè)工件的加工可以連續(xù)進(jìn)行,不必等前一工 件的加工完成之后才開始后一工件的加工,提高了加工效率;二,針對(duì)相鄰兩批工件,例如 當(dāng)真空制程腔中還在執(zhí)行對(duì)前一批(例如來(lái)自該第一進(jìn)件腔)工件中的最后幾個(gè)工件的處 理流程時(shí),后一批(例如來(lái)自該第二進(jìn)件腔)工件中的前幾個(gè)工件已經(jīng)可以開始進(jìn)入處理 流程,由此,相鄰兩批工件的加工便可以連續(xù)進(jìn)行,不必等前批工件的加工完成之后才開始 進(jìn)行后批工件的加工,更進(jìn)一步地提高了加工效率。另外,為了獲得更高的加工精度,需要在對(duì)工件進(jìn)行加工處理之前,先行校準(zhǔn)其位置和角度,該校準(zhǔn)過(guò)程一般采用校準(zhǔn)儀進(jìn)行。如圖1-3所示,在上述兩個(gè)實(shí)施例中,本發(fā)明 的該裝置還可以設(shè)置一校準(zhǔn)儀9,為了不影響真空制程腔中的工藝步驟的連續(xù)進(jìn)行,較佳地 將該校準(zhǔn)儀9設(shè)于大氣環(huán)境中,該第三機(jī)械手臂6在將待加工工件從該工件堆放區(qū)1取出 后,先傳遞至該校準(zhǔn)儀9進(jìn)行工件位置和角度的校準(zhǔn),然后再傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔 進(jìn)行后續(xù)加工,由此使得該校準(zhǔn)過(guò)程能夠與真空制程腔中的機(jī)械動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行,節(jié)省了因 校準(zhǔn)而占用的加工時(shí)間。參考圖2和圖3,以下將以半導(dǎo)體加工領(lǐng)域的單晶圓加工工藝為例,對(duì)本發(fā)明的傳 遞工件進(jìn)出真空制程腔的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。1.第三機(jī)械手臂6從工件堆放區(qū)1取多片晶圓(編號(hào)一 五,注該處以5片為 例,但采用1 25片均可實(shí)現(xiàn));2.第三機(jī)械手臂6把5片晶圓放到校準(zhǔn)儀9上校準(zhǔn)晶圓的位置和角度;3.第三機(jī)械手臂6把校準(zhǔn)好的5片晶圓放到已經(jīng)處于大氣狀態(tài)的第一進(jìn)件腔3中 (假設(shè)第一進(jìn)件腔3的初始狀態(tài)為大氣狀態(tài),并且其靠近大氣環(huán)境一側(cè)的門已經(jīng)打開);4.第一進(jìn)件腔3靠近大氣一側(cè)的門關(guān)閉,并開始抽真空;在步驟4 14中,第三 機(jī)械手臂6從工件堆放區(qū)1取出多片晶圓(編號(hào)六 十),在對(duì)晶圓進(jìn)行校準(zhǔn)之后,持有著 該些晶圓在第二進(jìn)件腔4外進(jìn)入等待狀態(tài),此時(shí)如果第二進(jìn)件腔4不處于大氣狀態(tài),則開始 對(duì)其進(jìn)行充氣,待變?yōu)榇髿鉅顟B(tài)后,再打開其靠近大氣環(huán)境一側(cè)的門,如果第二進(jìn)件腔4已 經(jīng)處于大氣狀態(tài),則打開其靠近大氣環(huán)境一側(cè)的門;5.第一進(jìn)件腔3靠近真空一側(cè)的門打開;6.第一機(jī)械手臂5從第一進(jìn)件腔3取出晶圓一;7.第一機(jī)械手臂5把晶圓一放到緩沖臺(tái)7上;8.第一機(jī)械手臂5從第一進(jìn)片腔3取出晶圓二,同時(shí)第二機(jī)械手臂8從緩沖臺(tái)7 上取走晶圓一;9.第一機(jī)械手臂5把晶圓二放到緩沖臺(tái)7上,第二機(jī)械手臂8把晶圓一放到工件 支架2上;10.晶圓一在工件支架2上被加工,同時(shí)第一機(jī)械手臂5從第一進(jìn)片腔3取出晶圓 三,且第二機(jī)械手臂8從緩沖臺(tái)7上取走晶圓二 ;11.第一機(jī)械手臂5把晶圓三放到緩沖臺(tái)7上;12.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);13.第一機(jī)械手臂5從工件支架2取走晶圓一;14.第一機(jī)械手臂5把晶圓一放回第一進(jìn)件腔3,同時(shí)第二機(jī)械手臂8把晶圓二放 到工件支架2上;15.晶圓二在工件支架2上被加工,同時(shí)第一機(jī)械手臂5從第一進(jìn)片腔3取出晶圓 四,第二機(jī)械手臂8從緩沖臺(tái)7上取走晶圓三;此時(shí),第三機(jī)械手臂6把校準(zhǔn)好的另外5片 晶圓(編號(hào)六 十)放到已經(jīng)處于大氣狀態(tài)的第二進(jìn)件腔4中,然后第二進(jìn)件腔4開始關(guān) 門抽真空;16.晶圓二在工件支架2上被加工,同時(shí)第一機(jī)械手臂5把晶圓四放到緩沖臺(tái)7 上;17.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);機(jī)械手臂8把晶圓三放
-進(jìn)片腔3取出晶圓18.第一機(jī)械手臂5從工件支架2取走晶圓二 ;19.第一機(jī)械手臂5把晶圓二放回第一進(jìn)件腔3,同時(shí)第 到工件支架2上;20.晶圓三在工件支架2上被加工,同時(shí)第一機(jī)械手臂5從第-五,同時(shí)第二機(jī)械手臂8從緩沖臺(tái)7上取走晶圓四;21.晶圓三在工件支架2上被加工,同時(shí)第一機(jī)械手臂5把晶圓五放到緩沖臺(tái)7 上;機(jī)械手臂8把晶圓四放機(jī)械手臂8把晶圓五放進(jìn)件腔4的真空度已經(jīng)
22.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);
23.第一機(jī)械手臂5從工件支架2取走晶圓三;
24.第一機(jī)械手臂5把晶圓三放回第一進(jìn)件腔3,同時(shí)第 到工件支架2上;25.晶圓四在工件支架2上被加工,同時(shí)第二機(jī)械手臂8從緩沖臺(tái)7取走晶圓五;26.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);27.第一機(jī)械手臂5從工件支架2取走晶圓四;28.第一機(jī)械手臂5把晶圓四放回第一進(jìn)件腔3,同時(shí)第 到工件支架2上;29.晶圓五在工件支架2上被加工;30.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);此時(shí),第 達(dá)到要求,打開其靠近真空一側(cè)的門;31.第一機(jī)械手臂5從工件支架2上取走晶圓五,第二機(jī)械手臂8從第 取走晶圓六;32.第— 沖臺(tái)7上;33.第— 晶圓七;此時(shí),第-34.第— 沖臺(tái)7上;35.晶圓六在工件支架2上被加工,第-第二機(jī)械手臂8從第二進(jìn)件腔4取走晶圓八;進(jìn)件腔4
-機(jī)械手臂5把晶圓五放回第一進(jìn)件腔3,第二機(jī)械手臂8把晶圓六放到緩
-機(jī)械手臂5從緩沖臺(tái)7取走晶圓六,第二機(jī)械手臂8從第二進(jìn)件腔4取走
-進(jìn)件腔3關(guān)閉其真空一側(cè)的門,開始進(jìn)行充氣;
-機(jī)械手臂5把晶圓六放到工件支架2上,第二機(jī)械手臂8把晶圓七放到緩
4幾械手臂5從工件支架2上取走晶圓七, 36.晶圓六在工件支架2上被加工,同時(shí)第二機(jī)械手臂8把晶圓八放到緩沖臺(tái)7上; 37.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài); 38.第二機(jī)械手臂8從工件支架2取走晶圓六; 39.第二機(jī)械手臂8把晶圓六放回第二進(jìn)件腔4,同時(shí)第一機(jī)械手臂5把晶圓七放 到工件支架2上;在步驟39 50中,第一進(jìn)件腔3完成充氣,并打開其靠近大氣一側(cè)的門, 第三機(jī)械手臂6把已經(jīng)加工完畢的晶圓(編號(hào)一 五)放回工件堆放區(qū)1,并取出晶圓(編 號(hào)十一 十五),校準(zhǔn)后放到第一進(jìn)件腔3中,然后第一進(jìn)件腔3開始抽真空; 40.晶圓七在工件支架2上被加工,同時(shí)第一機(jī)械手臂5從緩沖臺(tái)7上取走晶圓 八,第二機(jī)械手臂8從第二進(jìn)件腔4取走晶圓九;
上;
41.晶圓七在工件支架2上被加工,同時(shí)第二機(jī)械手臂8把晶圓九放到緩沖臺(tái)7
42.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);
43.第二機(jī)械手臂8從工件支架2取走晶圓七;
44.第二機(jī)械手臂8把晶圓七放回第二進(jìn)件腔4,同時(shí)第-
4幾械手臂5把晶圓八放
到工件支架2上;
九,第 上;
45.晶圓八在工件支架2上被加工,同時(shí)第-機(jī)械手臂8從第二進(jìn)件腔4取走晶圓十;
46.晶圓八在工件支架2上被加工,同時(shí)第:
-機(jī)械手臂5從緩沖臺(tái)7上取走晶圓機(jī)械手臂8把晶圓十放到緩沖臺(tái)7
4幾械手臂5把晶圓九放
-機(jī)械手臂5從緩沖臺(tái)7上取走晶圓
47.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);
48.第二機(jī)械手臂8從工件支架2取走晶圓八;
49.第二機(jī)械手臂8把晶圓八放回第二進(jìn)件腔4,同時(shí)第-到工件支架2上;50.晶圓九在工件支架2上被加工,同時(shí)第-十;51.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);第一進(jìn)件腔3抽真空完畢,打開其 靠近真空一側(cè)的門;52.第二機(jī)械手臂8從工件支架2取走晶圓九;53.第二機(jī)械手臂8把晶圓九放回第二進(jìn)件腔4,同時(shí)第一機(jī)械手臂5把晶圓十放 到工件支架2上;54.晶圓十在工件支架2上被加工;55.工件支架2從加工狀態(tài)回到裝卸工件狀態(tài);56.第二機(jī)械手臂8從工件支架2取走晶圓十;同時(shí)第一機(jī)械手臂5從第一進(jìn)件 腔3取出晶圓十一;57.第一機(jī)械手臂5把晶圓i^一放到緩沖臺(tái)7上,同時(shí)第二機(jī)械手臂8把晶圓十放 回第二進(jìn)件腔4;58.第一機(jī)械手臂5從第一進(jìn)件腔3取出晶圓十二,第二機(jī)械手臂8從緩沖臺(tái)7上 取走晶圓十一,同時(shí)第二進(jìn)件腔4關(guān)上其靠近真空一側(cè)的門開始充氣,并且在后續(xù)步驟中 第二進(jìn)件腔4打開其靠近大氣一側(cè)的門,通過(guò)第三機(jī)械手臂6把晶圓(編號(hào)六 十)放回 工件堆放區(qū)1,并從工件堆放區(qū)1取出晶圓(編號(hào)十六 二十),并對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn);59.第一機(jī)械手臂5把晶圓十二放到緩沖臺(tái)7上,同時(shí)第二機(jī)械手臂8把晶圓十一 放到工件支架2上;60.不斷地重復(fù)上述的步驟16 58,直到所有工件都被加工完畢為止。在本實(shí)施例中,編號(hào)一 五以及編號(hào)十一 十五的晶圓在真空制程腔中的傳遞路 徑如圖2所示,而編號(hào)六 十以及編號(hào)十六 二十的晶圓在真空制程腔中的傳遞路徑則如 圖3所示,對(duì)相鄰的每?jī)膳A以及對(duì)相鄰的每?jī)蓚€(gè)晶圓的加工流程完全連續(xù)進(jìn)行,因此 加工過(guò)程快速高效。通過(guò)優(yōu)化各個(gè)機(jī)械手臂的動(dòng)作以及各個(gè)進(jìn)件腔的抽氣和充氣時(shí)間等一 系列參數(shù),并且通過(guò)將一些互不影響的機(jī)械動(dòng)作設(shè)計(jì)為同時(shí)進(jìn)行,便可以實(shí)現(xiàn)工件的高速傳遞,大大地節(jié)省了工件被傳遞進(jìn)出真空所占用的傳輸時(shí)間,從而極大地提高了工件加工 設(shè)備的生產(chǎn)效率。在12英寸的半導(dǎo)體晶圓加工工藝中,如果采用本發(fā)明的該裝置和方法來(lái) 傳遞晶圓,將可以使加工設(shè)備對(duì)晶圓的機(jī)械傳遞生產(chǎn)效率超過(guò)400片/小時(shí)。綜上所述,本發(fā)明不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)相鄰的每?jī)膳A以及對(duì)相鄰的每?jī)蓚€(gè)晶圓的加 工流程完全連續(xù)進(jìn)行,還實(shí)現(xiàn)了一些互不影響的機(jī)械動(dòng)作的同時(shí)進(jìn)行,從而能夠在真空與 大氣環(huán)境之間快速地傳遞工件,極大地提高了工件加工設(shè)備的生產(chǎn)效率。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
,但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,這些 僅是舉例說(shuō)明,本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背 離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下,可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改,但這些變更 和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置,其包括一設(shè)于大氣環(huán)境中的工件堆放區(qū),用于堆放待加工的及加工完畢的工件;一設(shè)于該真空制程腔中的工件支架,用于固定工件以對(duì)工件進(jìn)行加工;其特征在于,該裝置還包括設(shè)于大氣環(huán)境與該真空制程腔之間的一第一進(jìn)件腔和一第二進(jìn)件腔,該第一和第二進(jìn) 件腔可以在大氣狀態(tài)與真空狀態(tài)之間切換;一設(shè)于該真空制程腔中的第一機(jī)械手臂,用于將該第一或第二進(jìn)件腔中的待加工工件 傳遞至該工件支架進(jìn)行加工,并將加工完畢的工件從該工件支架傳遞回該第一或第二進(jìn)件 腔;一設(shè)于大氣環(huán)境中的第三機(jī)械手臂,用于將待加工工件從該工件堆放區(qū)傳遞至該第一 或第二進(jìn)件腔,并將加工完畢的工件從該第一或第二進(jìn)件腔傳遞回該工件堆放區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置,其特征在于,該裝置還包括一設(shè)于該真空制程腔中的第二機(jī)械手臂;一設(shè)于該真空制程腔中的緩沖臺(tái),該緩沖臺(tái)位于該第一和第二進(jìn)件腔與該工件支架之 間,并且位于該第一與第二機(jī)械手臂之間;其中,該第一機(jī)械手臂用于將待加工工件從該第一進(jìn)件腔傳遞至該緩沖臺(tái)、并將加工 完畢的工件從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔,同時(shí)該第二機(jī)械手臂用于將待加工工件從 該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工;或者,該第二機(jī)械手臂用于將待加工工件從該第二 進(jìn)件腔傳遞至該緩沖臺(tái)、并將加工完畢的工件從該工件支架傳遞回該第二進(jìn)件腔,同時(shí)該 第一機(jī)械手臂用于將待加工工件從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工。
3.如權(quán)利要求1或2所述的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置,其特征在于,該裝置還包 括一設(shè)于大氣環(huán)境中的校準(zhǔn)儀,用于校準(zhǔn)工件的位置和角度,其中該第三機(jī)械手臂在將待 加工工件從該工件堆放區(qū)傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔的過(guò)程中將待加工工件送至該校準(zhǔn) 儀進(jìn)行校準(zhǔn)。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置實(shí)現(xiàn)的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的方法,其特征在 于,其包括以下步驟&、該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入切換至大氣狀態(tài) 的該第一進(jìn)件腔;&、該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài),然后該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一 機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架 傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工 件,送入切換至大氣狀態(tài)的該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);53、該第二進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行加 工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回該第二進(jìn)件腔;與此同時(shí),該 第一進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第三機(jī)械手臂將該第一進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳 遞回該工件堆放區(qū),然后從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第一進(jìn)件腔,然 后該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);54、該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該工件支架進(jìn)行加 工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第二進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第三機(jī)械手臂將該第二進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳 遞回該工件堆放區(qū),并從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第二進(jìn)件腔,然后 該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);S5、重復(fù)執(zhí)行步驟S3、、,直至所有的待加工工件都加工完畢。
5.如權(quán)利要求4所述的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的方法,其特征在于,該第三機(jī)械手 臂在將待加工工件從該工件堆放區(qū)取出后,先傳遞至一設(shè)于大氣環(huán)境中的校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)工件 的位置和角度,然后再傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔。
6.一種利用權(quán)利要求2所述的裝置實(shí)現(xiàn)的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的方法,其特征在 于,其包括以下步驟S1、該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入切換至大氣狀態(tài) 的該第一進(jìn)件腔;6、該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài),然后該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一 機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后由該第二機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行 加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí), 該第三機(jī)械手臂從該工件堆放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入切換至大氣狀態(tài)的該第二 進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);53、該第二進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第二機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后由該 第一機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第二機(jī)械手 臂將其從該工件支架傳遞回該第二進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第一進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第 三機(jī)械手臂將該第一進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū),并從該工件堆 放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第一進(jìn)件腔,然后該第一進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);54、該第一進(jìn)件腔中的該些工件逐個(gè)地由該第一機(jī)械手臂傳遞至該緩沖臺(tái)、然后由該 第二機(jī)械手臂將其從該緩沖臺(tái)傳遞至該工件支架進(jìn)行加工、加工完畢后再由該第一機(jī)械手 臂將其從該工件支架傳遞回該第一進(jìn)件腔;與此同時(shí),該第二進(jìn)件腔切換至大氣狀態(tài),該第 三機(jī)械手臂將該第二進(jìn)件腔中的該些加工完畢的工件傳遞回該工件堆放區(qū),并從該工件堆 放區(qū)取預(yù)設(shè)數(shù)量的待加工工件,送入該第二進(jìn)件腔,然后該第二進(jìn)件腔切換至真空狀態(tài);55、重復(fù)執(zhí)行步驟S3、、,直至所有的待加工工件都加工完畢。
7.如權(quán)利要求6所述的傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的方法,其特征在于,該第三機(jī)械手 臂在將待加工工件從該工件堆放區(qū)取出后,先傳遞至一設(shè)于大氣環(huán)境中的校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)工件 的位置和角度,然后再傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳遞工件進(jìn)出真空制程腔的裝置,其包括一設(shè)于大氣環(huán)境中的工件堆放區(qū);一設(shè)于該真空制程腔中的工件支架;設(shè)于大氣環(huán)境與該真空制程腔之間的一第一進(jìn)件腔和一第二進(jìn)件腔,該第一和第二進(jìn)件腔可以在大氣狀態(tài)與真空狀態(tài)之間切換;一設(shè)于該真空制程腔中的第一機(jī)械手臂,用于將該第一或第二進(jìn)件腔中的待加工工件傳遞至該工件支架進(jìn)行加工,并將加工完畢的工件從該工件支架傳遞回該第一或第二進(jìn)件腔;一設(shè)于大氣環(huán)境中的第三機(jī)械手臂,用于將待加工工件從該工件堆放區(qū)傳遞至該第一或第二進(jìn)件腔,并將加工完畢的工件從該第一或第二進(jìn)件腔傳遞回該工件堆放區(qū)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在真空與大氣環(huán)境之間快速地傳遞工件,提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01L21/677GK102122627SQ20101002255
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者陳炯 申請(qǐng)人:上海凱世通半導(dǎo)體有限公司
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