多組合設備的調(diào)度優(yōu)化及仿真.pdf

1、目前，互聯(lián)網(wǎng)和信息化對人類經(jīng)濟和生活產(chǎn)生了革命性影響，半導體制造作為互聯(lián)網(wǎng)和信息化的基礎，其發(fā)展水平已成為一個國家現(xiàn)代經(jīng)濟和高科技力量的重要象征，各國都把它視為國家發(fā)展的骨干產(chǎn)業(yè)。為了提高晶圓制造過程中產(chǎn)量品質(zhì)和精度要求，組合設備(cluster tools)被廣泛用于晶圓加工。組合設備由多個加工模塊、一個傳輸模塊（單臂機械手或雙臂機械手）和真空鎖組成。它把多晶圓的加工和搬運有效的整合為一體，充分利用了作業(yè)空間、提高了設備的生產(chǎn)率以及減

2、少了污染等問題。
　　隨著晶圓尺寸越來越大和精度要求的提高，多組合設備(multi-cluster tool)代表了近幾年組合設備的發(fā)展趨勢。它由多個組合設備通過緩沖區(qū)連接而成，形成線性或樹形拓撲結(jié)構。晶圓制造存在加工步驟多、晶圓逗留時間約束、多重加工等約束條件，它是最復雜的制造系統(tǒng)之一。通常設備非常昂貴，通過有效的優(yōu)化調(diào)度與控制方法來提高半導體芯片制造系統(tǒng)效率、提高質(zhì)量、降低成本具有重要意義。
　　在多組合設備系統(tǒng)中，因為

3、組合設備通過緩沖區(qū)相互連接耦合，某個組合設備的生產(chǎn)節(jié)拍時間波動可能會在其余組合設備傳播，使得多個機械手難以同步協(xié)作。由于Petri網(wǎng)可以很好的描述離散事件系統(tǒng)中的并發(fā)性，被廣泛地用于對制造系統(tǒng)建模，如自動化制造系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等。本文研究加工-主導型單臂機械手、緩沖容量為2的多組合設備的調(diào)度，并考慮了機械手的移動時間。采用面向資源的Petri網(wǎng)對多組合設備系統(tǒng)進行建模，特別是對機械手在卸載晶圓之前的等待事件進行了分析。本文Petri網(wǎng)中

4、引入顏色與受控機制解決了緩沖區(qū)的資源共享沖突的問題?；谒⒌哪Ｐ?，得出單臺組合設備的生產(chǎn)節(jié)拍是模塊加工時間、機械手移動時間、機械手裝載晶圓時間、機械手卸載晶圓時間以及機械手等待時間的函數(shù)，得到了機械手等待時間如何影響組合設備的生產(chǎn)節(jié)拍。通過確定機械手的等待時間可以確定使系統(tǒng)能到達生產(chǎn)節(jié)拍下界值得到調(diào)度。并針對不同的周期時間，提出了兩個調(diào)度規(guī)則，給出了有效的調(diào)度算法。最后，利用eM-plant仿真平臺，建立了虛擬的多組合設備模型，以可