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基于Petri网的单臂组合装置晶圆重入加工过程的调度分析与仿真

作　者: 孙玉玺
导　师: 伍乃骐
学　校: 广东工业大学
专　业: 工业工程
关键词: 半导体制造自动组合装置调度仿真 Petri网
分类号: TN305
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

随着半导体制造晶圆直径变得越来越大,加工工艺变得越来越复杂。由于有利于提高产量,降低成本和提高质量,大直径的晶圆越来越多地采用自动组合装置进行加工。一些被自动组合装置执行的晶圆加工包含重入过程。由于晶圆包含重入加工,重入加工过程的可能调度情况有很多种,以至于自动组合装置的调度变得非常困难。原子层沉积(Atomic layer deposition, ALD)加工是晶圆制造中由自动组合装置加工的典型的重入加工,得到这个重入加工的最优调度是很重要的。本文强调了ALD重入加工单臂自动组合装置的调度问题,在调度该系统时,最困难的部分是调度重入加工过程。在ALD加工中,重入的次数可能要求多于五次,并且重入次数越大,调度问题越复杂。重入加工过程可以表示为(a,b)k,其中a和b为两道重入加工步骤的加工模块数量,k为重入次数。因为(1,2)k是典型的加工,因此,本文研究重入次数为k=3,4,5的ALD重入加工过程(1,2)“的调度问题。为了得到最优调度,本文建立了用于描述重入加工过程单臂自动组合装置特性的Petri网模型。基于建立的Petri网模型,本文研究了ALD重入加工过程(1,2)k的调度问题。研究表明,对于给定的重入次数k,通过比较k个可能调度的节拍,可以得到最优调度。而且,对于每个备选调度,计算其节拍的解析表达式被得到。然后,节拍最小的调度就是最优的调度。以这种方式,重入加工的调度问题变得很简单,对于调度晶圆重入加工的自动组合装置而言,这是一个显著的提高。使用Petri网模型和基于调度分析过程,基于eM-Plant的仿真系统被建立,该系统使所提出的方法变得可视化。通过应用此仿真系统,ALD重入加工过程(1,2)k的最优调度节拍可以获得,由此证实所提出的方法。本文给出了验证所提出方法可行性和正确性的实例。最后,ALD重入加工生产管理系统被开发。所有的解析表达式被编码到该软件系统,当加工参数已知时,我们通过输入这些参数,很容易就可以得到最优稳态调度以及最小生产节拍。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
Contents  10-13
第一章绪论  13-19
  1.1 课题研究背景  13-15
    1.1.1 半导体制造概述  13-14
    1.1.2 晶圆制造工艺  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-18
  1.3 章节安排  18-19
第二章 ALD重入加工过程的Petri网建模  19-29
  2.1 系统与模型的概念  19-20
    2.1.1 系统  19
    2.1.2 模型  19-20
  2.2 Petri网的基本理论  20-22
    2.2.1 有限能力Petri网  20-21
    2.2.2 Petri网的特性  21-22
  2.3 重入加工系统的Petri网模型  22-27
    2.3.1 ALD重入加工流程模式  22-23
    2.3.2 机械手操作的Petri网模型  23-24
    2.3.3 ALD流程的Petri网模型  24-26
    2.3.4 操作时间模型  26-27
  2.4 死锁避免策略  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章 ALD重入加工过程的调度分析  29-41
  3.1 引言  29-30
  3.2 ALD重入加工过程(1,2)~k调度分析  30-40
    3.2.1 重入次数k=2  30-31
    3.2.2 重入次数k=3  31-34
    3.2.3 重入次数k=4  34-36
    3.2.4 重入次数k=5  36-40
  3.3 实例  40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 ALD重入加工过程的eM-Plant仿真建模  41-57
  4.1 计算机仿真  41-42
  4.2 系统仿真软件eM-Plant  42-43
  4.3 加工流程分析  43-44
  4.4 仿真模型框架  44-45
  4.5 机械手控制原理  45-54
    4.5.1 机械手控制策略  45-47
    4.5.2 系统时间的模拟  47-48
    4.5.3 机械手操作触发过程  48-49
    4.5.4 晶圆进入PM控制程序  49
    4.5.5 晶圆离开PM控制程序  49-54
  4.6 实例  54-56
  4.7 本章小结  56-57
第五章 ALD重入加工生产管理系统开发  57-67
  5.1 概述  57
  5.2 系统设计  57-60
    5.2.1 设计目标  57-58
    5.2.2 系统业务流程分析  58
    5.2.3 开发及运行环境  58-59
    5.2.4 数据库设计  59-60
  5.3 功能模块设计  60-64
    5.3.1 登录模块设计  60-62
    5.3.2 输入窗体设计  62-63
    5.3.3 输出窗体设计  63-64
  5.4 实例演示  64-66
  5.5 本章小结  66-67
总结与展望  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士期间发表的论文  71-73
致谢  73-74
附录  74-80

基于Petri网的单臂组合装置晶圆重入加工过程的调度分析与仿真

内容摘要

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