本發(fā)明屬于微電子技術領域，涉及一種微電子加工設備及方法。

背景技術：

在集成電路、半導體照明、功率器件等領域，常用刻蝕機、物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)等微電子加工設備實施精密工藝。在微電子加工設備中，機械手用于實現(xiàn)被加工工件在工藝腔室內的取放操作。

圖1是機械手在工藝腔室5內處于高位時的狀態(tài)圖，圖2為機械手在工藝腔室內處于低位時的狀態(tài)圖。結合圖1和圖2所示，機械手包括驅動裝置(圖中未示出)、機械臂1和機械手指2，機械臂1在驅動裝置的驅動下，帶動機械手指2實現(xiàn)前后、左右和上下方向的移動。機械手指2用于取放晶片3。借助機械手可將晶片3放置于托盤4或將放置于托盤4的晶片3取走。機械手在高位時可實現(xiàn)前后、左右方向的移動，在低位時實現(xiàn)取放片操作。

當機械手移動至接近低位時，操作人員不能直接觀察到機械手指2與承載被加工工件的托盤在上下方向的距離，因此，無法判斷機械手指是否與托盤接觸及接觸的程度，這容易導致機械手指壓碎被加工工件，嚴重時，會損壞機械手指。另外，在生產過程中，托盤的平整度會發(fā)生變化，需要通過檢測來判斷托盤的平整度，然而，檢測需要花費較長時間。目前是通過機械手是否能吸到被加工工件來判斷。但這種判斷方式不能預先判斷托盤的平整度是否合適，因此，不能及時調整托盤的平整度，從而影響微電子加工設備的利用率。

技術實現(xiàn)要素：

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

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

其中，所述兩個位置傳感器對稱地設置于所述機械手的對稱軸的兩側。

其中，所述位置傳感器為壓力傳感器或測距傳感器。

其中，所述壓力傳感器包含有兩組開關量設定點的觸點。

其中，所述托盤包括托盤本體和片槽，所述片槽設于所述托盤本體，所述被加工工件可嵌置于所述片槽內，當所述機械手取放所述被加工工件時，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。

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：

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

調整所述機械手和托盤的平整度；

在前后、左右方向調整所述機械手，使所述機械手指與所述托盤相對；

在上下方向調整所述機械手，當位置傳感器的測量值達到預設的第一臨界范圍時，所述機械手實施取放操作。

其中，所述第一臨界范圍的最小值為所述機械手能夠實施取放操作的前提下所述位置傳感器的最小測量值，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量值。

其中，當所述托盤上設有多個所述片槽時，所述第一臨界范圍的最小值為所述機械手在所述多個片槽位置能夠實施取放操作的前提下 所述位置傳感器獲得的所有最小測量值中的最大值；所述第一臨界范圍的最大值為所述機械手在所述多個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：

在機械手的下降過程中，兩個位置傳感器獲得F1′、F1"、F2′或F2"，其中，

F1′為所述兩個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)生變化時在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測量值；

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量值；

F1〞為在后發(fā)生變化的壓力傳感器的測量值為F2〞時在先發(fā)生變化的壓力傳感器對應的測量值；

F2′為理想狀態(tài)下在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測量值為F1′時在后發(fā)生變化的壓力傳感器對應的測量值；

獲得ΔF1和ΔF2，其中，ΔF1＝F1′-F1"，ΔF2＝F2′-F2"；

判斷ΔF1和ΔF2的值是否在預設的第二臨界范圍內，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備，通過位置傳感器的測量值可準確地判斷機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械手指被損壞；而且，通過兩個位置傳感器的測量值可判斷托盤的平整度，從而可預先判斷托盤平整度，以對托盤的平整度及時進行維護，進而提高了微電子加工設備的利用率。

另外，本發(fā)明提供的微電子加工方法，在實施工藝時，通過兩個位置傳感器的測量值可準確地判斷機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械手指被損壞；而且，在實施工藝前，借助兩個位置傳感器的測量值即可判斷托盤的平整度，簡單易行，可對設備及時進行維護，從而提高了微電子加工設備的利用率。

附圖說明

圖1為機械手在工藝腔室內處于取放片高位時的狀示意圖；

圖2為機械手在工藝腔室內處于取放片低位時的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例機械手的結構示意圖；

圖4為發(fā)明實施例機械手與托盤的相對位置示意圖；

圖5為機械手與托盤剛開始接觸時的相對位置示意圖；

圖6為機械手下降到最低位時與托盤的相對位置示意圖；

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的測量值的變化曲線；

圖8a為托盤不平整時機械手與托盤的相對位置示意圖；

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

具體實施方式

為使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖對本發(fā)明提供的微電子加工設備及方法進行詳細描述。

本實施例提供的微電子加工設備包括傳輸系統(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)為機械手，其利用真空吸附或伯努利正壓取片。

結合如圖3和圖4所示，機械手包括機械臂31、機械手指33以及連接機械臂31和機械手指33的連接部32。在連接部32設置兩個位置傳感器34a、34b，而且，兩個位置傳感器34a、34b的連線與機械手的對稱軸(圖3中所示的雙點劃線)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上設有片槽44，片槽44可以設置一個或多個。片槽44可對被加工工件42定位，有利于提高機械手取放操作的效率。在工藝過程中，被加工工件42嵌置于片槽44內。片槽44包括第一凹部44a和第二凹部44b，第一凹部44a的內徑 小于第二凹部44b的內徑，從而在片槽44內形成肩部45。而且，第一凹部44a的內徑略大于被加工工件42的外徑，第二凹部44b的內徑大于機械手指33的外徑。

如圖4所示，機械手在取放被加工工件42時，機械手指33可下降到第二凹部44b內，被加工工件42被放置于第一凹部44a內，連接部32與托盤39的邊緣位置相對，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。借助位置傳感器34a、34b的測量值可準確地判斷機械手是否與托盤41接觸，以及接觸的程度(壓力大笑)，從而可以避免損壞機械手和被加工工件，而且，通過這兩個位置傳感器34a、34b的測量值還可以預先判斷托盤41的平整度，若獲知托盤41的平整度不滿足要求時，可對托盤的平整度及時進行維護，以提高微電子加工設備的利用率。

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

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

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

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

由于機械手和托盤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的測量值同時變化而且相等，如圖7所示。但在實際應用中，托盤41的平整度很難達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的測量值不會同時變化，而且也不相等。

如圖8a所示，托盤41的前側(靠近讀者一側)Ⅰ較低、后側(遠離讀者那一側)Ⅱ較高。機械手在下降過程中，第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b的測量值的變化情況如圖8b所示。第一壓力傳感器34a的測量值首先發(fā)生變化，當其測量值為F1′時，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的測量值仍為零或接近零，并未達到預期的F2′(F2′＝F1′)。機械手繼續(xù)下降，當第二壓力傳感器34b的測量值達到F2〞時，第一壓力傳感器34a的測量值為F1〞，此時機械手才能順利地進行取放操作。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的測量值即將發(fā)生但還未發(fā)生變化時第一壓力傳感器(在先發(fā)生變化的壓力傳感器)34a對應的測量值；F2′為理想狀態(tài)下第一壓力傳感器的測量值為F1′時第二壓力傳感器對應的測量值，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的最大測量值；F1〞為第二壓力傳感器34b的測量值為F2〞 時第一壓力傳感器34a對應的測量值。

不難理解，機械手實施取放操作對托盤41的平整度有一個臨界要求，通過第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b可判斷托盤41的平整度。本實施例是通過ΔF1＝F1′-F1"，ΔF2＝F2′-F2"來判斷托盤41的平整度。其中，F(xiàn)1′為所述兩個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)生變化時在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測量值；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量值；F1〞為在后發(fā)生變化的壓力傳感器的測量值為F2〞時在先發(fā)生變化的壓力傳感器對應的測量值；F2′為理想狀態(tài)下在先發(fā)生變化的壓力傳感器的測量值為F1′時在后發(fā)生變化的壓力傳感器對應的測量值。當ΔF1和ΔF2在預設的第二臨界范圍內時，托盤41的平整度在合理的范圍，滿足機械手取放操作的要求；否則，認為托盤41的平整度不能滿足機械手取放操作的要求。

如果托盤上設有多個片槽44，則分別記錄機械手在每個片槽44位置取放操作時的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。

上文對托盤41的前側Ⅰ較低、后側Ⅱ較高進行了說明。當托盤41的前側Ⅰ較高、后側Ⅱ較低時，則第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b的測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，通過第一壓力傳感器34a和第二壓力傳感器34b的測量值的變化即可判斷托盤41的平整度。這種判斷方式簡單，而且易于操作，可以對微電子加工設備進行及時維護，從而提高微電子加工設備的利用率。

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

本實施例提供的微電子加工設備，通過位置傳感器可準確地判斷機械手指是否與托盤接觸，從而可避免被加工工件和機械手指被損壞；而且，通過兩個位置傳感器的測量值可判斷托盤的平整度，從而可預先判斷托盤平整度，以對設備及時進行維護，從而提高微電子加 工設備的利用率。

本實施例提供的微電子加工方法，在實施工藝時，可通過位置傳感器準確地判斷機械手指是否與托盤接觸，從而可避免被加工工件和機械手指被損壞；而且，在實施工藝前，借助兩個位置傳感器的測量值即可判斷托盤的平整度，簡單易行，如托盤的平整度未滿足要求，可對設備及時進行維護，進而提高了微電子加工設備的利用率。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。