半导体制造中具有重入加工工艺的双臂组合设备的调度研究

不 失 一 般 性 ，假 设 系 统 的稳 态 周 期 性 调 度 从 状 态 Ｍ。 ＝｛ （ １ ） ，Ｗ ２ （ ２ ） ， Ｗ。 （ ３ ） ，
（ ３ ） ， （ ３ ） ｝一 Ｍ３＝ ｛ （ １ ） ， （ ４ ） ，
（ ） ｝ 开始 ，
（ ３ ） ，
算 法 ，此算 法 由解 析 表达 式组成 ，因此非 常有
道和第 １ 道工序。同时 ，第４ 枚晶圆在机械手上准
备 加 工 第 一道 工 序 。 由于第 一 道 工 序必 须 在 加 工 模块 Ｐ Ｍ 中进行 ，意 味着 机械 手在 加工 模块 Ｐ Ｍ 旁 等 待 。 由此 ，可 以通 过状 态 的 变 化描 述 系 统 的动
态 特性 。
ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ａ Ｌ Ｄ） 。文献 ［ １ １ ］ 指 出 ，晶圆 需 要 在某 些 加 工 步 骤 中加 工 多 次 ，这 使 得 晶 圆需 要 多 次 由该 加 工步骤 加 工 。文 献［ １ ２ １ 给 出 了寻找 最优 调度 的一个
非 常有 意 义 的。
然后 系统 的状态 如下 ： 。 一 Ｍ２ ＝｛ Ｗ４ （ １ ） ， （ ２ ） ， （ ３ ） ｝ 一 眠 ＝｛ Ｗ ４ （ １ ） ， （ ４ ） ， （ ３ ） ， Ｗｉ （ ５ ） ｝ 一 ＝
｛ （ １ ） ， （ ４ ） ， （ ５ ） ， （ ５ ） ｝ 一 Ｍ６ ＝｛ （ １ ） ，Ｗ ３ （ ４ ） ， （ ５ ） ，Ｗｓ （ １ ） ｝ － － ＋ ＭＴ ＝ ｛ （ １ ） ， （ ２ ） ， （ ５ ） ，Ｗ ６ （ １ ） ｝ 一 Ｍ８ ＝（ （ １ ） ， （ ２ ） ， （ ３ ） ， （ １ ） ） 一 Ｍ９ ＝｛ （ １ ） ， （ ２ ） ，ｗ４ （ ３ ） ， （ ３ ） ｝ 。可 以看 到 ，状 态 Ｍ。 和 Ｍ 是
表１ 系统 活 动 的 时 间表 示
１ ３ 一 晶 圆周 期 调 度 方 法
为 了 调 度 具 有 重 人 加 工 工 艺 的 双 臂 组 合 设 备 ，首 先 需 要 描述 机 械 手 的动 作 。其 发生 的事 件 描 述 如下 。用 ｍ 表示 机 械手 从 Ｐ Ｍ 移动到 Ｐ Ｍ， 。用 ｍ 表 示 机 械手 从 真 空 锁 移 动 到 Ｐ Ｍ 。用 ｍ 表 示 机 械手从 Ｐ Ｍ 移 动 到 真 空锁 。符 号 ｌ 表 示 机 械手 的载
人 加 工 ，例 如原 子 层 沉 积工 艺 （ ａ ｔ ｏ ｍ ｉ ｃ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｄ ｅ ｐ ｏ ．
（ ２ ） ， ． （ ３ ） ， （ １ ） ｝ 表示第 一 、二 和三枚 晶圆分别 在 加工 模块 Ｐ Ｍ， 、Ｐ Ｍ ： 和Ｐ Ｍ， 中加工 其第 ３ 道 、第 ２
效 。对 于 具 有 重 人 加工 工 艺 的双 臂 组 合设 备 ，文 献［ １ ３ ］ 提 出了 ３ 一 晶 圆周 期 性 调 度 方 法 。为 了改 善 系统 的运 行过 程及 降低生 产周 期 ，文 献 ［ １ ４ ］ 提 出 了 ２ 一 晶 圆周 期 性 调度 方 法 ，并 证 明 在一 些 条 件 下 ２ 一 晶 圆周 期性 调 度方 法优 于 ３ 一 晶圆周 期性 调 度 。 然而 ，文献 ［ １ ３ 】 假 设在 局 部循 环 中 ，最 后一 步 是 局 部 循 环 的瓶 颈工 序 ，并 没 有 指 出 当其 他 加 工 模 块 是 瓶 颈 工 序 时 系统 的生 产 周期 是 多少 。 同时 文献［ １ ４ ］ 也 没 有 给 出 当不 能 比较 ２ 一 晶 圆周 期 性 调 度方法与 ３ 一 晶 圆周期 性 调 度 方法 时 的调 度 系统 优 劣 性 。基 于 以上 疑 问 ，本 文 基 于 ３ 一 晶 圆周期 性 调 度 方 法 ，分 析 了一般 情 形 下 具 有 重 人 加工 工 艺 的 双 臂 组 合 设 备 的 生产 周 期 ，并 通 过 仿 真 的方 法 判 断 在任 何 条 件下 ２ 一 晶 圆周 期性 调 度 方法 与 ３ 一 晶圆 周 期 性 调 度 方 法 的优 劣 。这 对 实 际 的 生产 系统 是
眠 到 重 复 执 行 ｏ ｒ 。 ： 形 成 一 个循 环 叫 做局 部 循环 。 ３＝ — ｍ３ Ｌ ＿ ÷ｌ ｕ ｎ ｌ — ｍＩ ｌ ｌ ｝ 使 得 Ｍ５ 到
达 Ｍ６ 。 ４＝ｆ ｓ ｌ ｍｌ ２ ｓ ２ ｍ２ ３ ＿ ÷Ｓ ３ ＿ ＿ ＋ ｍ３ Ｌ
ｍ ． ｝ 使得 眠 到达 、 到达Ｍ８ 。
形 成 以一个
循环叫做全局循环 。 ｒ ， 。 与 ， 之叠加和 ｏ ｒ 相 同。 因此 ，从 至 有 三 个 局 部 循 环 和 三 个 全 局 循 环 ，构 成 一 个 周期 。在 这 个 周期 中 ，三个 晶 圆完 成 。 因 此 ，这 是 一 个 叫 作 ３ 一 晶 圆 周 期 性 调 度 方 法 。 同时每个 机 械手 的动作 所花 费 的时 间见表 １ 。
付 虎 等 ：半导体制造中具有重入加工工艺的双臂组合设备的调度研 究
为 了调度 组合 设 备 ，许 多学 者 已经在 对 系
统 建 模 与 系 统 执 行 过 程 评 估 方 面 做 了 大 量 的工 作 叫。文 献 ［ １ ０ ］ 指 出 ，交 换 策 略 可 以 有 效 的简 化 机械 手 的任务 ，从 而 减小 系 统 的生产 周期 。 但 在 实 际 生 产 中 ，晶 圆加 工 过 程 经 常需 要 重
等 同 的 ，因此 ，通 过 。 到 形 成 一个 周期 。对于
上 述 系 统 动 态 运 行 ，从 ． 到慨 、 到 ，机 械
手执行顺序为 ｏ ｒ】 ＝ 。一 ｍ。 一 ｓ ＿ ÷ｍ ： ３ ｝ 。从
到 Ｍ３ ， ２＝｛ ｓ ３ ｍ３ ２ ５ ２ ｍ ２ ３ ｝ 。从 到 眠 、