CN104752295B - 位置监测装置、等离子体加工设备及工件的装卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及位置监测装置、等离子体加工设备及工件的装卸方法；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；其中，第一标准面为载片台的承载面在装卸工件时所在的预设标准面；第二标准面为机械手的承载位在装卸工件时所在的预设标准面；第三标准面为置于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；第一、第二和第三标准面在竖直方向上相对应。本发明提供的位置监测装置可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，进而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

Description

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

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、

等离子体加工设备及工件的装卸方法。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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：

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

其中，所述测距单元包括距离传感器或激光测距仪。

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。

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。

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。

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。

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，则控制所述机械手将待加工的工件放置于被监测的所述承载面上；若否，则校准机械手的承载位的位置；步骤S30，控制空载的机械手移出反应腔室；步骤S40，监测置于所述载片台的承载面上的待加工的工件是否位于所述第三标准面，若否，则校准该工件的位置；若是，则进入步骤S50；步骤S50，重复上述步骤S10-S40，直至所有的承载面均承载有待加工的工件；步骤S60，待工艺完成之后，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S70，控制所述机械手进入所述反应腔室内，并实时监测机械手的承载位是否位于所述第二标准面，若是，则控制所述机械手将放置于被监测的所述承载面上的已加工的工件取出；若否，则校准该承载位的位置；步骤S80，控制承载有加工的工件机械手移出反应腔室；步骤S90，重复上述步骤S60-S80，直至取出所有置于所述承载面上的已加工的工件。

其中，在所述步骤S20、S40和S70中，根据监测结果发出所述载片台、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。

其中，在完成步骤S80之后，监测载片台的承载面上是否存在已加工的工件，若是，则提示取片失败；若否，则进入步骤S90。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的位置监测装置，其用于实时监测载片台的承载面是否位于第一标准面，机械手的承载位是否位于第二标准面，以及置于载片台的承载面上的工件是否位于第三标准面，这在装卸工件的过程中，可以分别判断载片台的承载面和机械手的承载位是否位于装卸工件的指定位置，以及判断工件是否位于载片台的相应承载面上，从而可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，进而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

本发明提供的等离子体加工设备，其通过采用本发明提供的位置监测装置，在装卸工件的过程中，可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，从而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

本发明提供的工件的装卸方法，其通过基于本发明提供的等离子体加工设备对工件进行装卸，在装卸工件的过程中，可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，从而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

附图说明

图1为现有的一种晶片定位装置的俯视示意图；

图2为现有的另一种晶片定位装置的的结构示意图；

图3为图2中外延反应器的衬托器的俯视示意图；

图4为本发明提供的位置监测装置的测量原理图；

图5a为本发明提供的位置监测装置定位载片台时的示意图；

图5b为本发明提供的位置监测装置定位机械手时的示意图；

图5c为本发明提供的位置监测装置定位置于载片台上的工件时的示意图；

图6为本发明提供的等离子体加工设备的结构示意图；以及

图7为测距单元在载片台旋转过程中的监测轨迹的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的位置监测装置、等离子体加工设备及工件的装卸方法进行详细描述。

位置监测装置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，以及置于载片台的承载面上的工件是否位于第三标准面。其中，第一标准面为载片台的承载面在装卸工件时所在的预设标准面；第二标准面为机械手的承载位在装卸工件时所在的预设标准面；第三标准面为置于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，而且，第一、第二和第三标准面在竖直方向上相对应。

在装卸工件的过程中，本实施例提供的位置监测装置可以分别判断载片台的承载面和机械手的承载位是否位于装卸工件的指定位置，以及判断工件是否位于载片台的相应承载面上，从而可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，进而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

下面对位置监测装置进行详细地描述。具体地，图4为本发明提供的位置监测装置的测量原理图。如图4所示，本实施例提供的位置监测装置包括三个测距单元（41，42，43）和判断单元（图中未示出）。其中，测距单元（41，42，43）水平排列于第一、第二和第三标准面（11，21，31）的正上方，且位于对应于各个标准面的边缘位置处，并且测距单元（41，42，43）的位置不在一条直线上；而且，每个测距单元用于分别测量其所在位置与载片台的承载面之间的第一垂直距离、与机械手的承载位之间的第二垂直距离以及与置于载片台的承载面上的工件之间的第三垂直距离，并将其发送至判断单元，测距单元（41，42，43）可以为诸如距离传感器、激光测距仪等的测距装置。

判断单元用于分别计算各个第一垂直距离与预设的标准第一垂直距离110之间的差值，且判断各个差值是否超出安全阈值，所谓安全阈值，是指在保证工件的正常装卸的前提下，允许各个第一垂直距离与标准第一垂直距离110之间的最大差值。若各个差值均未超出安全阈值，则确定载片台的承载面位于第一标准面11；若各个差值中有一个以上的差值超出安全阈值，则确定载片台的承载面偏离第一标准面11。

判断单元还用于分别计算各个第二垂直距离与预设的标准第二垂直距离210之间的差值，且判断各个差值是否超出安全阈值，所谓安全阈值，是指在保证工件的正常装卸的前提下，允许各个第二垂直距离与标准第二垂直距离210之间的最大差值。若各个差值均未超出安全阈值，则确定机械手的承载位位于第二标准面21；若各个差值中有一个以上的差值超出安全阈值，则确定机械手的承载位偏离第二标准面21。

判断单元还用于分别计算各个第三垂直距离与预设的标准第三垂直距离310之间的差值，且判断各个差值是否超出安全阈值，所谓安全阈值，是指在保证工件的正常装卸的前提下，允许各个第三垂直距离与标准第三垂直距离310之间的最大差值。若各个差值均未超出安全阈值，则确定置于载片台的承载面上的工件位于第三标准面31；若各个差值中有一个以上的差值超出安全阈值，则确定置于载片台的承载面上的工件偏离第三标准面31。

下面以下述传输系统为例，且结合图5a、5b和5c对位置监测装置的工作过程进行描述，具体地，传输系统包括可旋转的载片台1，且在载片台1的上表面上设置有沿其周向均匀分布的多个凹槽，凹槽的底面即为用于承载工件30的载片台1的承载面10；机械手2用于将工件传输至载片台1的承载面10上，或自承载面10取出工件；而且，三个测距单元（41，42，43）水平排列于第一、第二和第三标准面（11，21，31）的正上方。容易理解，载片台1通过旋转，可使其多个承载面10逐一旋转至第一标准面11。

在装载工件30的过程中，如图5a所示，载片台1旋转，同时三个测距单元（41，42，43）实时测量其所在位置与载片台1的承载面10之间的第一垂直距离（111，112，113），并将其发送至判断单元；判断单元用于分别计算各个第一垂直距离（111，112，113）与标准第一垂直距离110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安全阈值，则确定载片台1的承载面10位于第一标准面11，同时控制载片台1停止旋转，并控制机械手2进入反应腔室内；若各个差值中有一个以上的差值超出安全阈值，则确定载片台1的承载面10偏离第一标准面11，此时可控制载片台1继续保持旋转，直至该承载面10位于第一标准面11。

容易理解，在载片台1旋转的过程中，三个测距单元（41，42，43）全程对其所在位置与载片台1之间的垂直距离进行测量，该垂直距离包括测距单元所在位置与载片台1的上表面之间，以及与载片台1的承载面10之间的两个垂直距离，且二者具有落差，这使得测距单元可以探测出测距单元所在位置与载片台1的承载面10之间的垂直距离，即，第一垂直距离（111，112，113），并在此时将其发送至判断单元，以判断载片台1的承载面10是否位于第一标准面11。

在完成对载片台1的定位之后，机械手2进入到反应腔室内，如图5b所示，三个测距单元（41，42，43）实时测量其所在位置与机械手2的承载位20之间的第二垂直距离（211，212，213），并将其发送至判断单元，此时第二垂直距离（211，212，213）是指三个测距单元（41，42，43）所在位置与置于承载位20上的待加工工件的上表面之间的垂直距离，并对应地，第二标准面21为置于机械手2的承载位20上的工件上表面在装卸工件时所在的预设标准面。判断单元用于分别计算各个第二垂直距离（211，212，213）与标准第二垂直距离210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安全阈值，则确定机械手2的承载位20位于第二标准面21，此时机械手2将工件放置于载片台1的位于第一标准面11的承载面10上；若各个差值中有一个以上的差值超出安全阈值，则确定机械手2的承载位20偏离第二标准面21。

在机械手2将工件30放置于载片台1的位于第一标准面11的承载面10上之后，机械手2移出反应腔室，如图5c所示，此时借助三个测距单元（41，42，43）测量其所在位置与置于该承载面10上的工件之间的第三垂直距离（311，312，313），并将其发送至判断单元；判断单元用于分别计算各个第三垂直距离（311，312，313）与标准第一垂直距离310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安全阈值，则确定该承载面10上的工件位于第三标准面31，且可确定该工件装载成功；若各个差值中有一个以上的差值超出安全阈值，则确定该承载面10上的工件偏离第三标准面31。

与上述装载工件的过程相类似，在卸载工件的过程中，载片台1旋转，同时测距单元（41，42，43）测量第三垂直距离（311，312，313），并将其发送至判断单元，判断单元判断置于承载面10上的已加工的工件是否位于第三标准面31；若是，则控制载片台1停止旋转，并控制机械手2进入到反应腔室内，同时测距单元（41，42，43）测量第二垂直距离（211，212，213），并将其发送至判断单元，判断单元判断承载位20是否位于第二标准面21，此时第二垂直距离（211，212，213）是指三个测距单元（41，42，43）所在位置与承载位20之间的垂直距离，并对应地，第二标准面21为机械手2的承载位20在装卸工件时所在的预设标准面；若承载位20位于第二标准面21，机械手2将已加工的工件从位于第一标准面11的承载面10上取出，并退出反应腔室；然后，三个测距单元（41，42，43）测量第一垂直距离（111，112，113），并将其发送至判断单元，判断单元分别判断三个第一垂直距离（111，112，113）与标准第一垂直距离之间的差值是否超出安全阈值，若三个差值均未超出安全阈值，则确定工件被成功卸载；若三个差值中的至少一个超出安全阈值，则确定工件未被成功卸载。

在本实施例中，位置监测装置还包括提示单元，判断单元根据上述判断结果向提示单元发送提示信号；提示单元用于根据该提示信号发出相应的安全提示或警告提示。具体地，当判断单元发送而来的提示信号所表示的判断结果分别为：载片台1的承载面10位于第一标准面11，机械手2的承载位20位于第二标准面21，置于载片台1的承载面10上的工件30上表面位于第三标准面31，以及工件被成功卸载，提示单元根据该提示信号分别发出载片台1、机械手2和置于载片台1的承载面10上的工件30的位置正常的安全提示；当判断单元发送而来的提示信号所表示的判断结果分别是：载片台1的承载面10与第一标准面11之间存在位置偏差，机械手2的承载位20与第二标准面21之间存在位置偏差，置于载片台1的承载面10上的工件30上表面与第三标准面31之间存在位置偏差，以及工件未被成功卸载，提示单元根据该提示信号分别发出载片台1、机械手2和置于载片台1的承载面10上的工件30的位置存在偏差的警告提示。

在本实施例中，位置监测装置还包括调节单元，调节单元用于调节测距单元（41，42，43）在其所在水平面上的位置；以在预设的第一标准面11、第二标准面21或第三标准面31的位置、大小需要改变时，可以对应地对测距单元（41，42，43）的位置进行调整。在本实施例中，调节单元为设于反应腔室顶部的水平导轨，其在竖直方向与第一标准面11、第二标准面21和第三标准面31相对应；并且，测距单元（41，42，43）与水平导轨可移动地连接，从而使测距单元（41，42，43）可以在其所在水平面内沿水平导轨移动。

需要说明的是，在本实施例中，测距单元的数量为三个，但本发明并不限于此，在实际应用中，测距单元的数量可以根据具体情况设定为四个以上。

综上所述，本发明实施例提供的位置监测装置，其用于实时监测载片台的承载面是否位于第一标准面，机械手的承载位是否位于第二标准面，以及置于载片台的承载面上的工件是否位于第三标准面，这在装卸工件的过程中，可以分别判断载片台的承载面和机械手的承载位是否位于装卸工件的指定位置，以及判断工件是否位于载片台的相应承载面上，从而可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，进而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

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，如图6所示。等离子体加工设备包括反应腔室、可旋转的载片台1、机械手2和位置监测装置，其中，载片台1设置在所述反应腔室内，并且在载片台1的上表面上设置有沿其周向均匀分布的四个承载面10，每个承载面10上承载一个工件；机械手2用于将工件传输至载片台1的承载面10上，或自承载面10取出工件；位置监测装置采用了上述实施例中所述的位置监测装置，用以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，以及置于载片台的承载面上的工件是否位于第三标准面。

在本实施例中，位置监测装置的调节单元包括水平导轨，水平导轨固定在反应腔室内的顶部，且在竖直方向上与第一标准面11、第二标准面21和第三标准面相对应；并且，测距单元（41，42，43）与上述水平导轨可沿水平方向移动地连接。

在本实施例中，在载片台1的各个承载面10上设置有凹槽，用以将工件置于该凹槽内，以使第一标准面11和第三标准面31均不与载片台1的上表面处于一个水平面上，这使得三个测距单元（41，42，43）在实时监测载片台的承载面或者置于载片台的承载面上的工件的过程中，在承载面或工件到达其下方时，三个测距单元（41，42，43）所测量的垂直距离发生突减（载片台的承载面与上表面之间的落差），或突增（置于承载面上的工件与上表面之间的落差），从而可以提高三个测距单元（41，42，43）的灵敏度。在实际应用中，也可以在载片台1的各个承载面10上设置凸台，工件置于该凸台上。

在对载片台1的承载面10进行定位的过程中，当三个测距单元（41，42，43）实时测量的垂直距离依次突变，即，测距单元由探测至载片台1上表面突变为探测至载片台1上的凹槽，或者突变为探测至置于凹槽中的工件上表面，此时判断单元判断突变后的垂直距离与标准第一垂直距离或标准第三垂直距离之间的差值是否超出安全阈值，若三个差值均未超出安全阈值，则确定载片台1的承载面10位于第一标准面11，或者确定置于载片台1的承载面10上的工件位于第三标准面，并控制载片台1停止旋转，从而实现对载片台1的承载面10的定位。

在实际应用中，如图7所示，在载片台1旋转的过程中，测距单元41的探测轨迹与载片台1的各个承载面内切，在这种情况下，优选地，在载片台1的上表面上，且位于测距单元41的探测轨迹与载片台1的各个承载面内切的切点上设置一个缺口或标记，该缺口或标记的顶端与载片台1的上表面以及凹槽的底面之间均存在落差，以提高测距单元的灵敏度。

本实施例提供的等离子体加工设备，其通过采用上述实施例提供的位置监测装置，在装卸工件的过程中，可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，从而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

作为另一个方案，本发明还提供一种工件的装卸方法，其基于本实施例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，旋转载片台1，并实时监测载片台1的其中一个承载面10是否位于第一标准面11，若是，则控制载片台1停止旋转；

步骤S20，控制机械手2进入反应腔室内，并监测承载有待加工的工件的机械手2的承载位20是否位于第二标准面21，若是，则控制机械手2将待加工的工件30放置于承载面10上；若否，则校准该承载位20的位置；

步骤S30，控制空载的机械手2移出反应腔室；

步骤S40，监测置于载片台1的承载面10上的待加工的工件30是否位于第三标准面31，若否，则校准该工件30的位置；若是，则进入步骤S50；

步骤S50，重复上述步骤S10-S40，直至所有的承载面10均承载有待加工的工件30；

步骤S60，待工艺完成之后，旋转载片台1，并实时监测载片台1的其中一个承载面10是否位于第一标准面11，若是，则控制载片台1停止旋转；

步骤S70，控制机械手2进入反应腔室内，并使其到达反应腔室内的指定位置，同时实时监测机械手2的承载位20是否位于第二标准面21，若是，则控制机械手2将放置于被监测的承载面20上的已加工的工件30取出；若否，则校准该承载位20的位置；

步骤S80，控制承载有加工的工件机械手2移出反应腔室；

步骤S90，重复上述步骤S60-S80，直至取出所有置于承载面10上的已加工的工件30。

在所述步骤S20、S40和S70中，根据监测结果发出载片台1、机械手2和置于载片台1的承载面10上的工件30的位置正常的安全提示，或者位置异常的警告提示。

在完成步骤S80之后，监测载片台1的承载面10上是否存在已加工的工件30，若是，则提示取片失败；若否，则进入步骤S90。

本实施例提供的工件的装卸方法，其通过基于上述等离子体加工设备对工件进行装卸，在装卸工件的过程中，可以提高对载片台、机械手和工件定位的准确度，从而可以避免出现取片或放片不成功、工件偏离载片台的承载面等情况。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种位置监测装置，其特征在于，所述位置监测装置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；

所述位置监测装置包括至少三个测距单元，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。

2.根据权利要求1所述的位置监测装置，其特征在于，所述位置监测装置还包括判断单元，其中

所述测距单元将其测量的第一垂直距离、第二垂直距离以及第三垂直距离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。

3.根据权利要求2所述的位置监测装置，其特征在于，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。

4.根据权利要求2所述的位置监测装置，其特征在于，所述测距单元包括距离传感器或激光测距仪。

5.根据权利要求2所述的位置监测装置，其特征在于，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。

6.一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；其特征在于，所述位置监测装置采用了权利要求1-5任意一项所述的位置监测装置。

7.根据权利要求6所述的等离子体加工设备，其特征在于，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；

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；

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。

8.根据权利要求6所述的等离子体加工设备，其特征在于，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。

9.一种工件的装卸方法，其特征在于，其基于权利要求6-8任意一项所述的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，则控制所述机械手将待加工的工件放置于被监测的所述承载面上；若否，则校准机械手的承载位的位置；

步骤S30，控制空载的机械手移出反应腔室；

步骤S40，监测置于所述载片台的承载面上的待加工的工件是否位于所述第三标准面，若否，则校准该工件的位置；若是，则进入步骤S50；

步骤S50，重复上述步骤S10-S40，直至所有的承载面均承载有待加工的工件；

步骤S60，待工艺完成之后，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S70，控制所述机械手进入所述反应腔室内，并实时监测机械手的承载位是否位于所述第二标准面，若是，则控制所述机械手将放置于被监测的所述承载面上的已加工的工件取出；若否，则校准该承载位的位置；

步骤S80，控制承载有加工的工件机械手移出反应腔室；

步骤S90，重复上述步骤S60-S80，直至取出所有置于所述承载面上的已加工的工件。

10.根据权利要求9所述的工件的装卸方法，其特征在于，在所述步骤S20、S40和S70中，根据监测结果发出所述载片台、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。

11.根据权利要求9所述的工件的装卸方法，其特征在于，在完成步骤S80之后，监测载片台的承载面上是否存在已加工的工件，若是，则提示取片失败；若否，则进入步骤S90。