具有晶圓重入加工的雙臂組合設(shè)備終止暫態(tài)研究.pdf

1、晶圓制造是半導(dǎo)體制造過程的核心環(huán)節(jié)，隨著晶圓的直徑逐漸增大，加工工序日趨復(fù)雜，大直徑的晶圓廣泛采用組合設(shè)備(Cluster tools)加工。由于組合設(shè)備密閉空間的限制，內(nèi)部除了機(jī)械手沒有其他緩沖區(qū)，造成組合設(shè)備的運(yùn)行控制異常困難。某些晶圓的加工常常出現(xiàn)重入加工，如原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)通過多次重入加工達(dá)到離子層的厚度要求，這使組合設(shè)備出現(xiàn)死鎖(deadlock)的可能性增大，其調(diào)度與控制也

2、更復(fù)雜。對于具有重入加工的組合設(shè)備建模與調(diào)度，現(xiàn)有的研究都側(cè)重于穩(wěn)態(tài)條件下。然而，晶圓加工過程須經(jīng)歷初始暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)、終止暫態(tài)三個階段，終止暫態(tài)加工過程的分析和優(yōu)化對提高系統(tǒng)加工效率及多品種、少批量的加工趨勢具有重要的實(shí)踐意義。
　　由于組合設(shè)備中資源的限制，采用有限資源的賦時Petri網(wǎng)(Timed Petri net，TPN)模擬系統(tǒng)能準(zhǔn)確地描述晶圓加工的并行且異步事件，以及各資源之間的邏輯關(guān)系。因此，本文基于雙臂組合設(shè)備穩(wěn)態(tài)的

3、Petri網(wǎng)模型和1-晶圓周期調(diào)度策略，采用虛擬晶圓的加工方式描述和分析了雙臂組合設(shè)備晶圓重入加工的終止暫態(tài)過程，討論了一般條件下系統(tǒng)終止暫態(tài)的加工時間分布，并采用解析式進(jìn)行描述。
　　基于1-晶圓周期調(diào)度的終止暫態(tài)過程的分析，以減少終止暫態(tài)的加工時間為目標(biāo)，對終止暫態(tài)的加工過程調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建了雙臂組合設(shè)備終止暫態(tài)改進(jìn)的Petri網(wǎng)模型，并提出1-晶圓優(yōu)化調(diào)度策略，使系統(tǒng)能快速切換至另一批晶圓產(chǎn)品的加工。同時，討論了終止暫態(tài)加

4、工時間分布，并通過解析式有效地表達(dá)出來。
　　以Plant Simulation軟件為仿真平臺，分別建立了基于1-晶圓周期調(diào)度和1-晶圓優(yōu)化調(diào)度的雙臂組合設(shè)備的仿真模型，實(shí)現(xiàn)了不同調(diào)度策略的終止暫態(tài)仿真，并通過一些例子獲得了兩組終止暫態(tài)的加工時間。對比同等加工條件下的終止暫態(tài)加工時間可知，1-晶圓優(yōu)化調(diào)度能明顯改善終止暫態(tài)的加工過程并提高晶圓的加工效率，由此驗(yàn)證了優(yōu)化調(diào)度的可行性和解析式的有效性。
　　最后，對全文進(jìn)行回顧，