多品种晶圆混合加工的单臂组合设备运行控制研究

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2、论文题目多品种晶圆混合加工的若．单臂组合设备运行控制研究．皆少等若苗申请学位类别全曰制工程硕壬．余義去绛．？专业名称机械工程．＾研究生姓名王际鹏ｙｊ、．’＇：－＾导师姓名．、职祿潘春荣副教授聲：又４舞二０一六年六月．著ｆ￣＇．击＇－Ｖ．‘？．＾參ｆ：心教部或■．．？－■，－早■：，ｉ、？＜．：二－装妒＂成ｉ．一卢二■；．＿＇‘如、■Ｃ．．／公：分类号密级：ＵＤＣ：学号；的知ｊ硕±学位论文多品种晶圆混合加工的单臂组合设备运行控

3、制研究ｃｏｎ－Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｔｒｏｌｏｆｓｉｎｌａｒｍｅｃｌｕｓｅｒｏｓｗｉｈｅｄｔｔｏｌｔｇ－－ｌｖｆｍｉｘｅｄｒｏｃｅｓｓｉｎｏｆｍｕｔｉａｒｉｅｔｗａｅｒｓｇｙｐｉ王程硕±学位：全日串ｊ类。另王际鹏：作者姓名、机械工程学专业：科制造系统建及调研：模度究方向潘春荣：副教授指师导教４占年ｒ月Ｊ＞加江西理工大学硕士学位论文摘要摘要半导体芯片制造是支撑现代社会的先导性及基础性产业，晶圆制造是其制造过程最为复杂、投资规模最大的环节。随着晶圆尺寸的增大，传

4、统的批量加工技术已经难以适应复杂的晶圆加工需求。组合设备(clustertools)独特的单晶圆加工技术能有效应对晶圆尺寸增大带来的工艺瓶颈，因而被广泛应用于大尺寸晶圆加工。虽然组合设备提供了一个高效、柔性、可重构的加工环境，但是有效地控制仍然存在问题。由于晶圆尺寸增大和客户需求变化，现今的晶圆制造趋向于多品种、小批量生产。然而，现有的调度和控制方法大部分都是针对单一品种晶圆的加工。在这种情形下，组合设备需要频繁地更换调度方案，导致设备调试时间延长，制造成本大幅增加。因此，研究多品种晶圆混合加工的组合设备调度问题不仅具有一定的理论意

5、义，而且具备重要的工业应用价值。为提高组合设备生产效率，本文研究多品种晶圆混合加工的单臂组合设备调度与运行控制问题。采用面向资源的Petri网(resource-orientedPetrinets,ROPN)描述晶圆的混合加工过程，通过虚拟加工的方法平衡制造过程的工作负载，基于系统ROPN模型和拉式调度策略，推导出系统可调度性判定条件，并以解析式表达。最后，提出了多品种晶圆混合加工的单臂组合设备稳态调度求解算法，并用实例验证算法的有效性和可行性。论文的主要研究成果如下：(1)建立了多品种晶圆混合加工情形下的单臂组合设备ROPN模型。

6、引入控制变迁避免系统ROPN模型的死锁，采用赋时库所和赋时变迁模拟系统资源的作业时间。模型结构简洁紧凑，通用性好，能准确描述多品种晶圆的混合加工过程。(2)推导出多品种晶圆混合加工情形下单臂组合设备可调度性判定条件。通过分析系统ROPN模型状态演变过程，获得晶圆生产节拍和机械手生产节拍的计算方法，并揭示二者的耦合特性。另外，分析了不同工艺参数分布对系统可调度性的影响机理。(3)提出多品种晶圆混合加工情形下单臂组合设备稳态调度的求解算法。通过对多晶圆混合加工过程的理论分析及计算，推导出系统存在稳态调度的完整特征约束，并以形式化方法进行

7、描述。上述研究工作表明，在多品种晶圆混合加工的情形下，本文所提出的稳态调度求解算法是有效的，具备一定的实际应用价值。关键词：组合设备；晶圆制造；混合加工；Petri网；调度IAbstractAbstractSemiconductorchipmanufacturingisthepilotandfundamentalindustryformodernsociety.Amongthefivestagesofchipmanufacturing,waferfabricationisthemostcomplicatedlinkthatoccup

8、ysthebiggestinvestment.Withwafersizeincreasing,traditionalbatchprocessingtechnologybecomesdifficulttomeetthestricterr