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

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)k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。