具有晶圓重入加工的單臂組合設備調(diào)度與仿真.pdf

1、目前，社會信息化和互聯(lián)網(wǎng)正在對人類經(jīng)濟和社會生活產(chǎn)生革命性影響，而半導體制造是互聯(lián)網(wǎng)和信息化的基礎，其發(fā)展水平也是一個國家現(xiàn)代經(jīng)濟和高科技力量的重要象征。隨著半導體晶圓直徑越來越大，晶圓制造廠越來越多的使用組合設備(Cluster tool)進行加工。組合設備由多個加工模塊和一個傳輸模塊組成，它把多組晶圓的加工和搬運有效地組織為一體，提高了生產(chǎn)率，充分利用了作業(yè)空間，同時也減少了污染等問題。由于組合設備是處于真空密閉的環(huán)境中，并且加工模

2、塊之間除了機械手沒有任何的緩沖空間，這使得組合設備的調(diào)度變得非常復雜。其實晶圓制造存在加工步驟多、晶圓逗留時間約束、多重入加工等，因此，考慮組合設備的重入加工，系統(tǒng)變得更加困難。
　　 本文研究的是具有晶圓重入加工的單臂組合設備的動態(tài)過程建模、仿真和調(diào)度問題。在晶圓制造中，原子層沉積加工(Atomic layer deposition，ALD)是典型的重入加工過程。在這個過程中，晶圓需要在同一個模塊中被加工多次，并且要求加工條件

3、相同。由于晶圓的重入，其加工可能造成系統(tǒng)的死鎖，使得整個系統(tǒng)的調(diào)度變得很復雜。Petri網(wǎng)作為事件驅動系統(tǒng)模型的有效工具，也是數(shù)學和圖形的建模工具，廣泛應用于離散事件的仿真和控制。本文建立了單臂組合設備重入加工的Petri網(wǎng)模型，該模型可以描述晶圓重入加工的過程，并且能夠分析得到重入加工過程的最優(yōu)調(diào)度，以及分析了控制死鎖策略。利用所建立的Petri網(wǎng)模型研究了單臂組合設備晶圓多次重入整個系統(tǒng)的調(diào)度。通常重入過程的節(jié)拍要大于其它加工模塊的

4、節(jié)拍，因此，期望調(diào)度系統(tǒng)使整個系統(tǒng)的節(jié)拍與重入過程最優(yōu)調(diào)度的節(jié)拍相等，這樣整個系統(tǒng)的調(diào)度則最優(yōu)，用這種方法列出了調(diào)度需滿足的條件，當條件不滿足時，給出了調(diào)度系統(tǒng)的策略，獲得系統(tǒng)最小延長時間，使得節(jié)拍最小。對于工程技術人員來說，Petri網(wǎng)比較抽象，難以理解。再者，組合設備投資巨大，運作成本高，因此，仿真建模是一種有效的解決方法。本文利用eM-Plant仿真平臺，建立了虛擬的單臂組合設備模型，實現(xiàn)了Petri網(wǎng)模型的運行邏輯，以可視化的方