基于时序分析的光刻版清洗机运行效率提升方法

侯为萍，高建利，刘玉倩

（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 101601）

基于时序分析的光刻版清洗机运行效率提升方法

侯为萍，高建利，刘玉倩

（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 101601）

光刻版清洗机是典型的多轴运行类自动化清洗设备，清洗效率的提升是此设备的关键技术之一。介绍了一种基于时序分析的提升该设备运行效率的方法，实验证明此方法通过对控制时序的分析和优化，有效提升了设备的运行效率。

光刻版清洗机；时序分析；运行效率

近年来，随着LED行业的飞速发展，对制造过程中设备的效率要求也越来越高。为了适应市场的需要，提高设备的生产效率是清洗类设备能够更好地占领市场的关键之一[1]。

本文所述的光刻版清洗机适用于100 mm（4英寸）、125 mm（5英寸）、150 mm（6英寸）光刻版的正背面清洗。文中针对此设备提出了一种基于时序分析提升该设备运行效率的方法，通过新旧时序对比可以看出，新时序节约了设备运行的周期时间，提高了设备的运行效率。

1 光刻版清洗机整机结构

光刻版清洗机主要由上片盒、定位机构、折臂式机械手、1#清洗腔、2#清洗腔、翻片机构、下片盒7大机构组成（如图1所示）。自动工作时，通过折臂式机械手的协调运动将各个机构联系起来，共同完成清洗光刻版的动作。其中两个清洗腔体互相独立，也可以同时进行工作。

图1 光刻版清洗机整机结构图

2 光刻版清洗机工艺逻辑与问题分析

2.1 工艺逻辑

光刻版清洗机的工艺逻辑如图2所示。首先机械手从上片盒获取光刻版（图中简称取片，类似“光刻版”在图中均简称为“片”），放到定位机构进行机械定位，然后打开1#清洗腔腔门，将光刻版放入1#清洗腔并关腔门，在1#清洗腔中进行光刻版的正面清洗工艺；清洗工艺完成后机械手从1#清洗腔取出光刻版，将其放在翻片机构进行翻片，翻片完成后放到定位机构进行机械定位，然后打开2#清洗腔腔门，将光刻版放入2#清洗腔并关腔门，在2#清洗腔中进行光刻版的背面清洗工艺，清洗工艺完成后机械手将光刻版取出并放入下片盒，至此一个周期完成。

2.2 问题分析

图2 光刻版清洗机工艺逻辑框图

腔体中清洗光刻版正背面的工艺步骤包括：IPA喷洒工艺；丙酮喷洒工艺；常压DI水喷洒工艺；高压DI水喷洒工艺；热N2吹干工艺；甩干工艺等，在上述工艺逻辑中，腔体工艺时间占据了整个周期的绝大部分。按照图2的工艺逻辑框图，自动运行开始，1#清洗腔进行正面工艺时2#清洗腔是闲置的；1#清洗腔完成工艺后，从中取出光刻版，1#清洗腔即空，此时直到机械手翻片，并将光刻版放入2#清洗腔后才能从上片盒获取光刻版，定位并放入1#清洗腔，这种流程由于机械手没有得到充分利用，有大量的闲置时间，没有达到效率的最大化。按照这样的逻辑设计的程序执行，平均清洗一个片子需要260 s，与用户要求的210 s/片还有一段距离。为了能够满足用户需要，我们需要优化时序，尽量提高效率，使我们的产品更具有市场竞争力。

3 基于时序分析的优化设计

经过对上述工艺逻辑存在问题的认真分析和研究，最后我们找到了一种基于时序分析的优化设计方法。优化的逻辑框图如图3所示。

由于本设备是要清洗光刻版的正面和背面，我们可以规定两个腔体均可以清洗正面和背面，即每个腔体均可以按照正面工艺参数和背面工艺参数运行。这样两个腔体可以同时并行工作，两腔的闲置时间均缩短。并且在程序设计时往腔体送片前的打开腔门的时间也可以提前，因为发完机械手指令之后要判断机械手是否运动完毕，而机械手运动需要一段时间，我们就可以在发送机械手取片指令后即控制打开腔门，这样等机械手运动完毕，腔门也已经打开，此时可直接放光刻版进入腔体，从而节省了打开腔门的时间。

图3 优化后的逻辑框图

在做软件设计时，根据我们优化设计后的逻辑框图，画出了优化前后的时序图如图4和图5[2]。

通过两图对比可以看出，优化后的时序中机械手利用率得到了很大提高，并且有段时间是两腔同时在执行工艺，这样就节省了大量时间，因为工艺时间相对整个周期来说占有很大比重，时间上的重叠几乎是实现了两个光刻版同时清洗。优化后的时序一个周期可以清洗两个硅片，相当于仅仅比原时序多用了少量的时间却多完成1倍的工作量。

图4 光刻版清洗机各机构控制时序图

图5 光刻版清洗机各机构优化控制时序图

4 实验验证

应用了上述优化的控制时序，设计出了合理的控制逻辑，继而系统软件顺利完成。上机调试之后设备能够正常运行，并且顺利通过验收，工艺功能和各项指标均达到要求。原时序下设备的运行效率平均是260 s/片，应用了新时序的设备运行效率提高到了215 s/片。实验中设备连续运行24 h，未发现异常。

5 总 结

文章介绍了一种基于时序分析的提升光刻版清洗机运行效率的方法，应用了此方法设计的程序，整机效率有了很大提升，运行效率由原先的260 s/片提高到了215 s/片。目前应用了本文介绍的运行效率提升方法的光刻版清洗机设备已经在生产线上应用，设备运行稳定，可靠，高效，得到客户的认可。

：

[1]林晓杰，刘丽君，王维升.半导体硅片清洗设备研究进展[J].微处理机，2012，8（4）：25-27.

[2]童秋阶.程控系统时序图与逻辑框图设计[J].化工设计，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

侯为萍（1983-），女，工程师，硕士学位，主要从事电子专用设备的软件研发工作。