基于時(shí)序分析的光刻版清洗機(jī)運(yùn)行效率提升方法

侯為萍，高建利，劉玉倩

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所，北京 101601）

基于時(shí)序分析的光刻版清洗機(jī)運(yùn)行效率提升方法

侯為萍，高建利，劉玉倩

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所，北京 101601）

光刻版清洗機(jī)是典型的多軸運(yùn)行類自動(dòng)化清洗設(shè)備，清洗效率的提升是此設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一。介紹了一種基于時(shí)序分析的提升該設(shè)備運(yùn)行效率的方法，實(shí)驗(yàn)證明此方法通過(guò)對(duì)控制時(shí)序的分析和優(yōu)化，有效提升了設(shè)備的運(yùn)行效率。

光刻版清洗機(jī)；時(shí)序分析；運(yùn)行效率

近年來(lái)，隨著LED行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)制造過(guò)程中設(shè)備的效率要求也越來(lái)越高。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率是清洗類設(shè)備能夠更好地占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵之一[1]。

本文所述的光刻版清洗機(jī)適用于100 mm（4英寸）、125 mm（5英寸）、150 mm（6英寸）光刻版的正背面清洗。文中針對(duì)此設(shè)備提出了一種基于時(shí)序分析提升該設(shè)備運(yùn)行效率的方法，通過(guò)新舊時(shí)序?qū)Ρ瓤梢钥闯觯聲r(shí)序節(jié)約了設(shè)備運(yùn)行的周期時(shí)間，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。

1 光刻版清洗機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)

光刻版清洗機(jī)主要由上片盒、定位機(jī)構(gòu)、折臂式機(jī)械手、1#清洗腔、2#清洗腔、翻片機(jī)構(gòu)、下片盒7大機(jī)構(gòu)組成（如圖1所示）。自動(dòng)工作時(shí)，通過(guò)折臂式機(jī)械手的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)將各個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，共同完成清洗光刻版的動(dòng)作。其中兩個(gè)清洗腔體互相獨(dú)立，也可以同時(shí)進(jìn)行工作。

圖1 光刻版清洗機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 光刻版清洗機(jī)工藝邏輯與問(wèn)題分析

2.1 工藝邏輯

光刻版清洗機(jī)的工藝邏輯如圖2所示。首先機(jī)械手從上片盒獲取光刻版（圖中簡(jiǎn)稱取片，類似“光刻版”在圖中均簡(jiǎn)稱為“片”），放到定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械定位，然后打開(kāi)1#清洗腔腔門，將光刻版放入1#清洗腔并關(guān)腔門，在1#清洗腔中進(jìn)行光刻版的正面清洗工藝；清洗工藝完成后機(jī)械手從1#清洗腔取出光刻版，將其放在翻片機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻片，翻片完成后放到定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械定位，然后打開(kāi)2#清洗腔腔門，將光刻版放入2#清洗腔并關(guān)腔門，在2#清洗腔中進(jìn)行光刻版的背面清洗工藝，清洗工藝完成后機(jī)械手將光刻版取出并放入下片盒，至此一個(gè)周期完成。

2.2 問(wèn)題分析

圖2 光刻版清洗機(jī)工藝邏輯框圖

腔體中清洗光刻版正背面的工藝步驟包括：IPA噴灑工藝；丙酮噴灑工藝；常壓DI水噴灑工藝；高壓DI水噴灑工藝；熱N2吹干工藝；甩干工藝等，在上述工藝邏輯中，腔體工藝時(shí)間占據(jù)了整個(gè)周期的絕大部分。按照?qǐng)D2的工藝邏輯框圖，自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)始，1#清洗腔進(jìn)行正面工藝時(shí)2#清洗腔是閑置的；1#清洗腔完成工藝后，從中取出光刻版，1#清洗腔即空，此時(shí)直到機(jī)械手翻片，并將光刻版放入2#清洗腔后才能從上片盒獲取光刻版，定位并放入1#清洗腔，這種流程由于機(jī)械手沒(méi)有得到充分利用，有大量的閑置時(shí)間，沒(méi)有達(dá)到效率的最大化。按照這樣的邏輯設(shè)計(jì)的程序執(zhí)行，平均清洗一個(gè)片子需要260 s，與用戶要求的210 s/片還有一段距離。為了能夠滿足用戶需要，我們需要優(yōu)化時(shí)序，盡量提高效率，使我們的產(chǎn)品更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 基于時(shí)序分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)對(duì)上述工藝邏輯存在問(wèn)題的認(rèn)真分析和研究，最后我們找到了一種基于時(shí)序分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化的邏輯框圖如圖3所示。

由于本設(shè)備是要清洗光刻版的正面和背面，我們可以規(guī)定兩個(gè)腔體均可以清洗正面和背面，即每個(gè)腔體均可以按照正面工藝參數(shù)和背面工藝參數(shù)運(yùn)行。這樣兩個(gè)腔體可以同時(shí)并行工作，兩腔的閑置時(shí)間均縮短。并且在程序設(shè)計(jì)時(shí)往腔體送片前的打開(kāi)腔門的時(shí)間也可以提前，因?yàn)榘l(fā)完機(jī)械手指令之后要判斷機(jī)械手是否運(yùn)動(dòng)完畢，而機(jī)械手運(yùn)動(dòng)需要一段時(shí)間，我們就可以在發(fā)送機(jī)械手取片指令后即控制打開(kāi)腔門，這樣等機(jī)械手運(yùn)動(dòng)完畢，腔門也已經(jīng)打開(kāi)，此時(shí)可直接放光刻版進(jìn)入腔體，從而節(jié)省了打開(kāi)腔門的時(shí)間。

圖3 優(yōu)化后的邏輯框圖

在做軟件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)我們優(yōu)化設(shè)計(jì)后的邏輯框圖，畫出了優(yōu)化前后的時(shí)序圖如圖4和圖5[2]。

通過(guò)兩圖對(duì)比可以看出，優(yōu)化后的時(shí)序中機(jī)械手利用率得到了很大提高，并且有段時(shí)間是兩腔同時(shí)在執(zhí)行工藝，這樣就節(jié)省了大量時(shí)間，因?yàn)楣に嚂r(shí)間相對(duì)整個(gè)周期來(lái)說(shuō)占有很大比重，時(shí)間上的重疊幾乎是實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)光刻版同時(shí)清洗。優(yōu)化后的時(shí)序一個(gè)周期可以清洗兩個(gè)硅片，相當(dāng)于僅僅比原時(shí)序多用了少量的時(shí)間卻多完成1倍的工作量。

圖4 光刻版清洗機(jī)各機(jī)構(gòu)控制時(shí)序圖

圖5 光刻版清洗機(jī)各機(jī)構(gòu)優(yōu)化控制時(shí)序圖

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

應(yīng)用了上述優(yōu)化的控制時(shí)序，設(shè)計(jì)出了合理的控制邏輯，繼而系統(tǒng)軟件順利完成。上機(jī)調(diào)試之后設(shè)備能夠正常運(yùn)行，并且順利通過(guò)驗(yàn)收，工藝功能和各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。原時(shí)序下設(shè)備的運(yùn)行效率平均是260 s/片，應(yīng)用了新時(shí)序的設(shè)備運(yùn)行效率提高到了215 s/片。實(shí)驗(yàn)中設(shè)備連續(xù)運(yùn)行24 h，未發(fā)現(xiàn)異常。

5 總 結(jié)

文章介紹了一種基于時(shí)序分析的提升光刻版清洗機(jī)運(yùn)行效率的方法，應(yīng)用了此方法設(shè)計(jì)的程序，整機(jī)效率有了很大提升，運(yùn)行效率由原先的260 s/片提高到了215 s/片。目前應(yīng)用了本文介紹的運(yùn)行效率提升方法的光刻版清洗機(jī)設(shè)備已經(jīng)在生產(chǎn)線上應(yīng)用，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，可靠，高效，得到客戶的認(rèn)可。

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[1]林曉杰，劉麗君，王維升.半導(dǎo)體硅片清洗設(shè)備研究進(jìn)展[J].微處理機(jī)，2012，8（4）：25-27.

[2]童秋階.程控系統(tǒng)時(shí)序圖與邏輯框圖設(shè)計(jì)[J].化工設(shè)計(jì)，2005，15（1）：29-32.

A Method for Stepping up the Run Efficiency of the Photomask Cleaning System Based on Timing Analysis

HOU Weiping，GAO Jianli，LIU Yuqian
（The 45thInstitute of CECT，Bejing East Yanjiao 101601，china）

Abstract:The photomask cleaning system is typical automatic cleaning equipment with multi axis running,and stepping up the run efficiency is one of the pivotal techniques of the equipment.This paper introduces a method for stepping up the run efficiency of the equipment based on timing analysis,and the experiment proves that the method steps up the run efficiency of the equipment effectively through analyzing and optimizing the control timing.

Keywords:The photomask cleaning system；Timing analysis；Run efficiency

TN305.97

A

1004-4507（2013）11-0036-03

2013-10-09

侯為萍（1983-），女，工程師，碩士學(xué)位，主要從事電子專用設(shè)備的軟件研發(fā)工作。