半導(dǎo)體涂膠顯影機(jī)產(chǎn)能分析

祁峰

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)半導(dǎo)體制造行業(yè)得到了極大的發(fā)展，隨著企業(yè)的發(fā)展，在生產(chǎn)過(guò)程中如何使用必要的技術(shù)來(lái)優(yōu)化半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)研制過(guò)程以提升其產(chǎn)能是當(dāng)前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行研究的問(wèn)題。當(dāng)前生產(chǎn)的重點(diǎn)是半導(dǎo)體涂膠顯影設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于其生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜，因此，更應(yīng)當(dāng)使用合適的措施來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)步驟，提升產(chǎn)能，滿足當(dāng)前逐漸增加的市場(chǎng)需求。本文對(duì)涂膠顯影機(jī)的產(chǎn)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，并對(duì)未來(lái)可能使用的優(yōu)化方法提出了建議。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體；涂膠顯影機(jī)；產(chǎn)能計(jì)算；優(yōu)化建議

中圖分類號(hào)：TN305 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

本文所研究的半導(dǎo)體涂膠顯影機(jī)是一種將多種生產(chǎn)工藝相結(jié)合的半導(dǎo)體設(shè)備相結(jié)合的生產(chǎn)裝備，在結(jié)構(gòu)上，該裝置可以分為載片系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)以及制程系統(tǒng)，涂膠顯影設(shè)備作為在生產(chǎn)過(guò)程中協(xié)作的連線機(jī)械，可以有效提升生產(chǎn)能力，因此，在實(shí)際使用該設(shè)備的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證操作上的準(zhǔn)確。

1 涂膠顯影機(jī)的產(chǎn)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 概述

在現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)中，其涂膠顯影機(jī)的量產(chǎn)行為是與光刻機(jī)進(jìn)行聯(lián)線生產(chǎn)的，由于涂膠顯影機(jī)在進(jìn)行離線生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)能較高，因此，在實(shí)際開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，如何針對(duì)產(chǎn)能和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化是生產(chǎn)工作的重要組成部分。在研究之中人們發(fā)現(xiàn)，涂膠顯影機(jī)的產(chǎn)能情況主要取決于在生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)工藝模塊的實(shí)際產(chǎn)能情況、傳遞機(jī)器人的產(chǎn)能以及整體調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，在生產(chǎn)中對(duì)上述設(shè)備的時(shí)間參數(shù)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)可以有效提升設(shè)備的產(chǎn)能，滿足當(dāng)前生產(chǎn)中對(duì)涂膠顯影機(jī)的產(chǎn)能需求。

1.2 時(shí)間參數(shù)的設(shè)計(jì)

在實(shí)際生產(chǎn)中，涂膠顯影機(jī)的量產(chǎn)過(guò)程需要完成增粘處理、涂膠以及烘烤等多項(xiàng)步驟，在處理過(guò)程中，生產(chǎn)人員需要對(duì)多種工藝模塊以及晶圓機(jī)器人進(jìn)行控制。技術(shù)人員一般會(huì)通過(guò)設(shè)計(jì)生產(chǎn)機(jī)械、工藝模塊以及傳遞機(jī)器人在生產(chǎn)中的工藝處理時(shí)間參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械在生產(chǎn)中的合理配置，以便于提升涂膠顯影機(jī)的產(chǎn)能。在實(shí)際研究中，技術(shù)人員認(rèn)為涂膠顯影機(jī)的產(chǎn)能主要取決于生產(chǎn)中實(shí)際使用的工藝模塊的種類、數(shù)量、產(chǎn)能以及機(jī)械的模塊布局等因素，通過(guò)調(diào)整時(shí)間參數(shù)可以保證上述幾方面的內(nèi)容做到協(xié)調(diào)運(yùn)作，因此，設(shè)計(jì)時(shí)間參數(shù)是進(jìn)行產(chǎn)能設(shè)計(jì)工作的核心。

在時(shí)間參數(shù)的配置和優(yōu)化過(guò)程中，生產(chǎn)人員首先需要針對(duì)目標(biāo)在生產(chǎn)中需要達(dá)到的實(shí)際產(chǎn)能來(lái)確定生產(chǎn)設(shè)備的工藝時(shí)間參數(shù)。其次，生產(chǎn)技術(shù)人員需要按照生產(chǎn)中的工藝需求來(lái)確定處理模塊的數(shù)量，以便于確保各個(gè)工藝處理模塊的時(shí)間參數(shù)保持一致，且與生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的時(shí)間參數(shù)相近。第三，技術(shù)人員需要對(duì)傳遞機(jī)器人的速度進(jìn)行合理的配置，保證其傳遞周期時(shí)間參數(shù)與機(jī)臺(tái)的時(shí)間參數(shù)相一致。生產(chǎn)機(jī)臺(tái)、處理模塊以及傳遞機(jī)器人的時(shí)間周期參數(shù)相一致可以保證各部分的傳遞產(chǎn)能互相匹配，從而提升生產(chǎn)過(guò)程的效率，實(shí)現(xiàn)提升產(chǎn)能的目標(biāo)。

1.3 機(jī)臺(tái)的設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)

在當(dāng)前的生產(chǎn)中，涂膠顯影機(jī)主要是和光刻機(jī)進(jìn)行聯(lián)線生產(chǎn)，其主要的功能是將晶圓進(jìn)行卸載之后進(jìn)行涂膠處理，之后使用傳遞機(jī)器人完成運(yùn)輸和顯影處理，之后裝載回片盒之中。在實(shí)際進(jìn)行輸入?yún)?shù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，技術(shù)人員一般會(huì)結(jié)合生產(chǎn)工藝特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化中，針對(duì)各個(gè)工藝模塊進(jìn)行優(yōu)化可以更為有效的提升產(chǎn)能。在生產(chǎn)過(guò)程中使用的主要工藝模塊包括涂膠之前的冷卻模塊、顯影之后的冷卻和涂膠增粘模塊、顯影之前的烘烤以及曝光之后的烘烤處理，結(jié)合各個(gè)模塊的實(shí)際功能可以更為有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的提升。

1.4 設(shè)計(jì)工藝模塊的產(chǎn)能

首先，技術(shù)人員需要確定設(shè)計(jì)工藝模塊的周期時(shí)間參數(shù)，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)機(jī)臺(tái)之中給定的主要模塊的工藝處理時(shí)間和工藝輔助時(shí)間來(lái)處理模塊的個(gè)數(shù)，并按照時(shí)間周期計(jì)算公式來(lái)計(jì)算各個(gè)模塊的產(chǎn)能。第二，技術(shù)人員需要確定涂膠顯影機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，在這一步驟之中，技術(shù)人員需要根據(jù)計(jì)算出的時(shí)間周期參數(shù)來(lái)確定各個(gè)生產(chǎn)模塊的配置數(shù)量和安裝結(jié)構(gòu)，保證其可以正常完成生產(chǎn)目的。第三，完成傳遞機(jī)器人的產(chǎn)能設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)中通過(guò)配置傳遞機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度可以設(shè)定其傳遞時(shí)間周期，在這個(gè)周期的設(shè)定過(guò)程中，技術(shù)人員要保證該數(shù)值接近于機(jī)臺(tái)的時(shí)間參數(shù)，保證其產(chǎn)能值。

在上述的設(shè)計(jì)過(guò)程中，技術(shù)人員是通過(guò)對(duì)機(jī)臺(tái)、傳遞機(jī)器人以及工藝模塊的3個(gè)時(shí)間參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)計(jì)算完成涂膠顯影機(jī)的產(chǎn)能優(yōu)化過(guò)程。這種產(chǎn)能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法一般是在確定生產(chǎn)方式和生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，即在移植模塊的給定工藝時(shí)間和生產(chǎn)性能要求之后來(lái)對(duì)其生產(chǎn)模塊等參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，使其與產(chǎn)能優(yōu)化目標(biāo)相一致，以便于縮短生產(chǎn)周期和設(shè)計(jì)時(shí)間，提升產(chǎn)品的性價(jià)比。

2 產(chǎn)能分析

2.1 晶圓傳送的優(yōu)化

在涂膠顯影機(jī)的生產(chǎn)中，其晶圓傳送方式和效率會(huì)影響產(chǎn)能，而其傳送方法和其內(nèi)部集束式裝備的結(jié)構(gòu)和布局有較大的關(guān)系，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中可以通過(guò)改變裝備布局來(lái)優(yōu)化產(chǎn)能。在實(shí)際生產(chǎn)中，其裝備布局分為如下的兩類：第一，早期軌道式布局，這種布局結(jié)構(gòu)方式的使用時(shí)間較長(zhǎng)，且結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，其在實(shí)質(zhì)上就是將晶圓沿著生產(chǎn)線進(jìn)行傳送，在這種情況之下，技術(shù)人員一般會(huì)直接通過(guò)計(jì)算傳輸速度來(lái)計(jì)算其加工時(shí)間等參數(shù)。第二，改良軌道式布局，早期的傳送式軌道生產(chǎn)方式的產(chǎn)能常會(huì)受到加工單元的布局的影響，不同結(jié)構(gòu)晶圓在實(shí)際生產(chǎn)中需要的處理時(shí)間不同，對(duì)生產(chǎn)的統(tǒng)一進(jìn)行帶來(lái)了較大的影響，單元加工時(shí)間制約了產(chǎn)能的提升。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，技術(shù)人員的優(yōu)化方式是針對(duì)不同單元的處理方式對(duì)軌道進(jìn)行多次的重復(fù)運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)了單元加工時(shí)間的平衡以及單元的使用效率。

2.2 傳片式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)前在生產(chǎn)中使用較多的是改良軌道結(jié)構(gòu)，因此，在產(chǎn)能優(yōu)化設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)根據(jù)改良軌道式的生產(chǎn)布局來(lái)提升其利用率。生產(chǎn)中單個(gè)軌道的生產(chǎn)以及輸出產(chǎn)能較為固定，因此，假如生產(chǎn)產(chǎn)能有較高的要求時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)需要大量增加生產(chǎn)軌道數(shù)。軌道結(jié)構(gòu)屬于平面結(jié)構(gòu)，大量的軌道會(huì)占用產(chǎn)房的空間，降低空間利用率，容易造成傳送過(guò)程效率低下，部分軌道的生產(chǎn)空閑時(shí)間增加等問(wèn)題，因此，在當(dāng)前的生產(chǎn)中常會(huì)使用復(fù)雜是布局的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)提升空間利用率。

當(dāng)前使用的復(fù)雜布局的生產(chǎn)設(shè)備一般會(huì)采用立體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，因此生產(chǎn)運(yùn)輸軌道的分布具備極高的靈活性，增加了生產(chǎn)中可以進(jìn)行傳送的單元，有效提升了加工單元和軌道的生產(chǎn)利用率，減少了傳統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。復(fù)雜式的生產(chǎn)設(shè)備憑借其立體化的生產(chǎn)布局使得生產(chǎn)單元的分布也開(kāi)始向立體方向進(jìn)行發(fā)展，同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)也改變了傳統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)僅僅能進(jìn)行線性傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)多種生產(chǎn)運(yùn)輸路徑的優(yōu)化選擇，載片系統(tǒng)的增加也使得生產(chǎn)流程得到了極大的優(yōu)化，借助傳片調(diào)度算法，技術(shù)人員可以提升生產(chǎn)軌道的使用效率，進(jìn)而提升設(shè)備產(chǎn)能，避免生產(chǎn)中存在部分設(shè)備的空閑。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)科學(xué)技術(shù)的提升使得半導(dǎo)體生產(chǎn)中也開(kāi)始使用多種先進(jìn)工藝，當(dāng)前市場(chǎng)需求的增加要求高產(chǎn)能的生產(chǎn)過(guò)程，近年來(lái)，技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)調(diào)度算法以及產(chǎn)能的優(yōu)化計(jì)算進(jìn)行了較為深刻的研究，單一的調(diào)度算法不再能夠滿足生產(chǎn)需求，因此，技術(shù)人員需要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)具備技術(shù)前瞻性的算法，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的突破性提升。

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