半導體涂膠顯影機產能分析

祁峰

摘 要：隨著我國科學技術的發展，我國半導體制造行業得到了極大的發展，隨著企業的發展，在生產過程中如何使用必要的技術來優化半導體產品的生產研制過程以提升其產能是當前應當進行研究的問題。當前生產的重點是半導體涂膠顯影設備，在實際生產中，由于其生產過程較為復雜，因此，更應當使用合適的措施來優化生產步驟，提升產能，滿足當前逐漸增加的市場需求。本文對涂膠顯影機的產能設計進行了分析，并對未來可能使用的優化方法提出了建議。

關鍵詞：半導體；涂膠顯影機；產能計算；優化建議

中圖分類號：TN305 文獻標志碼：A

本文所研究的半導體涂膠顯影機是一種將多種生產工藝相結合的半導體設備相結合的生產裝備，在結構上，該裝置可以分為載片系統、傳送系統以及制程系統，涂膠顯影設備作為在生產過程中協作的連線機械，可以有效提升生產能力，因此，在實際使用該設備的過程中應當保證操作上的準確。

1 涂膠顯影機的產能優化設計

1.1 概述

在現代半導體產品的生產中，其涂膠顯影機的量產行為是與光刻機進行聯線生產的，由于涂膠顯影機在進行離線生產時產能較高，因此，在實際開發和設計生產中，如何針對產能和生產過程進行優化是生產工作的重要組成部分。在研究之中人們發現，涂膠顯影機的產能情況主要取決于在生產設備內工藝模塊的實際產能情況、傳遞機器人的產能以及整體調控系統的運行質量，在生產中對上述設備的時間參數和技術參數進行合理的設計可以有效提升設備的產能，滿足當前生產中對涂膠顯影機的產能需求。

1.2 時間參數的設計

在實際生產中，涂膠顯影機的量產過程需要完成增粘處理、涂膠以及烘烤等多項步驟，在處理過程中，生產人員需要對多種工藝模塊以及晶圓機器人進行控制。技術人員一般會通過設計生產機械、工藝模塊以及傳遞機器人在生產中的工藝處理時間參數來實現機械在生產中的合理配置，以便于提升涂膠顯影機的產能。在實際研究中，技術人員認為涂膠顯影機的產能主要取決于生產中實際使用的工藝模塊的種類、數量、產能以及機械的模塊布局等因素，通過調整時間參數可以保證上述幾方面的內容做到協調運作，因此，設計時間參數是進行產能設計工作的核心。

在時間參數的配置和優化過程中，生產人員首先需要針對目標在生產中需要達到的實際產能來確定生產設備的工藝時間參數。其次，生產技術人員需要按照生產中的工藝需求來確定處理模塊的數量，以便于確保各個工藝處理模塊的時間參數保持一致，且與生產機臺的時間參數相近。第三，技術人員需要對傳遞機器人的速度進行合理的配置，保證其傳遞周期時間參數與機臺的時間參數相一致。生產機臺、處理模塊以及傳遞機器人的時間周期參數相一致可以保證各部分的傳遞產能互相匹配，從而提升生產過程的效率，實現提升產能的目標。

1.3 機臺的設計輸入參數

在當前的生產中，涂膠顯影機主要是和光刻機進行聯線生產，其主要的功能是將晶圓進行卸載之后進行涂膠處理，之后使用傳遞機器人完成運輸和顯影處理，之后裝載回片盒之中。在實際進行輸入參數的設計過程中，技術人員一般會結合生產工藝特點對其進行優化，在優化中，針對各個工藝模塊進行優化可以更為有效的提升產能。在生產過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，結合各個模塊的實際功能可以更為有效地實現產能的提升。

1.4 設計工藝模塊的產能

首先，技術人員需要確定設計工藝模塊的周期時間參數，技術人員會根據機臺之中給定的主要模塊的工藝處理時間和工藝輔助時間來處理模塊的個數，并按照時間周期計算公式來計算各個模塊的產能。第二，技術人員需要確定涂膠顯影機的基本結構，在這一步驟之中，技術人員需要根據計算出的時間周期參數來確定各個生產模塊的配置數量和安裝結構，保證其可以正常完成生產目的。第三，完成傳遞機器人的產能設計，在生產中通過配置傳遞機器人的運動速度可以設定其傳遞時間周期，在這個周期的設定過程中，技術人員要保證該數值接近于機臺的時間參數，保證其產能值。

在上述的設計過程中，技術人員是通過對機臺、傳遞機器人以及工藝模塊的3個時間參數之間的函數關系，通過計算完成涂膠顯影機的產能優化過程。這種產能優化設計方法一般是在確定生產方式和生產技術的基礎之上進行的，即在移植模塊的給定工藝時間和生產性能要求之后來對其生產模塊等參數進行合理優化，使其與產能優化目標相一致，以便于縮短生產周期和設計時間，提升產品的性價比。

2 產能分析

2.1 晶圓傳送的優化

在涂膠顯影機的生產中，其晶圓傳送方式和效率會影響產能，而其傳送方法和其內部集束式裝備的結構和布局有較大的關系，因此，在實際生產中可以通過改變裝備布局來優化產能。在實際生產中，其裝備布局分為如下的兩類：第一，早期軌道式布局，這種布局結構方式的使用時間較長，且結構也較為簡單，其在實質上就是將晶圓沿著生產線進行傳送，在這種情況之下，技術人員一般會直接通過計算傳輸速度來計算其加工時間等參數。第二，改良軌道式布局，早期的傳送式軌道生產方式的產能常會受到加工單元的布局的影響，不同結構晶圓在實際生產中需要的處理時間不同，對生產的統一進行帶來了較大的影響，單元加工時間制約了產能的提升。因此，在實際生產中，技術人員的優化方式是針對不同單元的處理方式對軌道進行多次的重復運輸，實現了單元加工時間的平衡以及單元的使用效率。

2.2 傳片式結構設計

當前在生產中使用較多的是改良軌道結構，因此，在產能優化設計中，技術人員也應當根據改良軌道式的生產布局來提升其利用率。生產中單個軌道的生產以及輸出產能較為固定，因此，假如生產產能有較高的要求時，生產企業需要大量增加生產軌道數。軌道結構屬于平面結構，大量的軌道會占用產房的空間，降低空間利用率，容易造成傳送過程效率低下，部分軌道的生產空閑時間增加等問題，因此，在當前的生產中常會使用復雜是布局的生產結構來提升空間利用率。

當前使用的復雜布局的生產設備一般會采用立體設計結構，因此生產運輸軌道的分布具備極高的靈活性，增加了生產中可以進行傳送的單元，有效提升了加工單元和軌道的生產利用率，減少了傳統軌道結構在生產中存在的問題。復雜式的生產設備憑借其立體化的生產布局使得生產單元的分布也開始向立體方向進行發展，同時，這種結構也改變了傳統運輸系統僅僅能進行線性傳輸的缺點，可以實現多種生產運輸路徑的優化選擇，載片系統的增加也使得生產流程得到了極大的優化，借助傳片調度算法，技術人員可以提升生產軌道的使用效率，進而提升設備產能，避免生產中存在部分設備的空閑。

結語

我國科學技術的提升使得半導體生產中也開始使用多種先進工藝，當前市場需求的增加要求高產能的生產過程，近年來，技術人員對生產調度算法以及產能的優化計算進行了較為深刻的研究，單一的調度算法不再能夠滿足生產需求，因此，技術人員需要結合生產實際情況，設計具備技術前瞻性的算法，實現產能的突破性提升。

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