一种半导体生产线多产品工件合并方法技术

一种半导体生产线多产品工件合并方法。获取半导体生产线上加工设备缓冲区待加工Lot的特征属性；通过采集到的工件特征属性，利用半导体加工工件排序复合规则，对待加工工件进行排序，形成待合并工件族；再次，利用ES\RW2和MDBH相融合的调度算法对待合并工件族进行排序，确定以拖期最小为优化目标的工件加工顺序；最后，将待合并工件族按照排序的结果，送入加工设备进行加工，计算当前一轮不同订单各Lot加权因子，为下一轮合并决策提供技术支撑作用。本发明专利技术通过优化半导体生产制造过程中不同订单相同工艺Lot加工流程及合并相同工艺菜单Lot加工时间，将会提高整个系统生产效率，降低半导体生产平均加工周期与订单拖期率。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体生产线多产品工件合并方法
本本专利技术属于半导体生产调度与控制
，涉及一种半导体生产线多产品工件合并方法。
技术介绍
半导体制造业是一个对经济发展具有重大战略价值的高技术产业，具有大规模，高度不确定性，生产工艺复杂，约束复杂，多目标等特点，在市场需求快速变化和全球化经济竞争加剧的情况下，半导体制造企业运作最大化生产效益与效率成为亟待解决的重要问题。特别是针对大规模集成电路与特殊应用型集成电路类型的芯片，因为其订单量大，产品种类多等特点，更是需要在生产过程中做好调度优化。目前，国内外有大量针对半导体生产调度与控制方面的研究。先前多数研究都着眼于瓶颈设备的判定与预测方面，以及批加工设备的调度问题，而对基于工件合并的研究比较少。其中，Liao在研究调度问题时考虑了Lot合并的可能性；Gupta和Sivakumar利用上游工件到达时间和交货期的信息，提出一种利用先验信息的批规则，并且注意到Lot合并也可视为多个Lot组批成一个批的相似问题；JYBang等提出了一种工厂生产线30％-40％的Lot不满卡情况下的工件合并方法，并提出了一些同类工件合并的规则。上述方法或者缺少对工件合并的系统讨论，或者在对不同订单多种产品情况下的研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开一种半导体生产线多产品工件合并方法，重点在于通过对不同订单，相同工艺菜单的工件的合并，提高了半导体的生产线的加工效率，降低半导体生产平均加工周期与订单拖期率。针对半导体生产订单数量大、产品种类多等特点，提出一种动态优化产品加权因子的思想，在每一轮工件合并之后通过计算各订单对应产品加工进度确定订单各Lot加权因子，为下一轮合并决策提供技术支撑，利用闭环控制思想优化各订单的加工进度。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种半导体生产线多产品工件合并方法，该方法包含以下步骤：步骤1：采集半导体生产线上处于缓冲区待加工Lot信息，获取半导体待加工Lot的特征属性(待合并Lot晶圆数、交货期松紧度、工件剩余加工时间，Lot加权因子)；步骤2：利用步骤1中采集的待加工lot信息和半导体加工工件复合排序规则，对缓冲区待加工工件进行排序，形成待合并工件族；步骤2.1，按照工件排序规则对缓冲区待加工的不满卡的Lot进行排序；其中排序规则有：规则1，降序首次适应规则，对不满卡的Lot按照Lot中晶圆数量由大到小进行排序，对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止。规则2，升序首次适应规则，对不满卡的Lot按照Lot中晶圆数量由小到大进行排序，对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止。规则3，首次适应ES/RW2(estimatedslacktimeperremainingwork2)规则，对不满卡的Lot按照Lot的ES/RW2值进行排序，其中ES/RW2值是刻画某一Lot紧急程度的综合指标，ES/RW2值越小，越紧急；对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止。规则4，首次适应MDBH(modifieddynamicbatchingheuristic)规则，对不满卡的Lot按照Lot的MDBH值进行排序，其中MDBH值刻画了机器空闲时待加工工件的平均松弛时间，当一机器空闲时，选择平均松弛时间最小的一组lot进行合并。对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止。规则5，基于等待时间的背包问题求解规则。通过解决以下0-1背包问题，来选择哪些Lot进行合并。其中，n是等待队列中Lot的数量。Wk是第k个Lot等待时间，ak是Lotk的大小(晶圆数)。b是一个满卡Lot的容量(25片)，xk为布尔量，0表示选择，1表示不选择。利用动态规划法解决这个背包问题。对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止。规则6，基于ES/RW2值的背包问题求解规则，此背包问题求解目标变为：即使得越紧急的工件越先合并加工。以此为目标，求解背包问题输出一个待合并Lot的排序。对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止。步骤2.2对缓冲区待加工的满卡Lot，将其与已合并的lot组一起移动至步骤2.3。步骤2.3.对已合并的lot工件组，计算每一工件组的平均松弛时间，将平均松弛时间乘以动态优化加权因子，将lot工件组按其值由大到小排列。步骤2.4.利用迭代法优化步骤2.3输出的Lot在每一次合并决策完成后，通过lot重要性判定规则，在剩下的待合并Lot中选出一个Lot，标记为虚拟Lot。以上是lot重要性判定规则，分别表示lotj的重要程度。其中X(J)是Lotj所属相同产品家族，并且在相同机器上的Lot；Y(j)是Lotj所属相同产品家族，并且在所有机器上的Lot；Z(j)是Lotj相同机器上所有其他产品族的Lot。选出每一组值最大的lot为虚拟lot。步骤2.5.确定步骤2.4虚拟Lot的准备时间重置虚拟lot的准备时间，并将这些Lot作为待合并的Lot再次加入到前一次合并决策中(将前一次合并结果与这几个虚拟的Lot视作一个待合并组，再一次按之前的合并目标做一次合并决策)。重复上述过程直到合并目标没有改进。步骤3：确定步骤2输出工件族加工顺序步骤3.1在串行机上，对已合并的Lot工件族，利用ES/RW2规则确定Lot优先级，优先级如下决定：对于Loti,di是交货期，t是当前时刻，即调度决策时刻；li是Loti中加工时间最少的Lot的序列号；wi是剩余加工工作量；hi是Loti和li之差。对于某一待合并的Lot工件族，其ES\RW2值越小，加工优先级越高。步骤3.2对于批处理机，利用MDBH规则确定已合并Lot工件族的加工顺序。选择同一产品族中松弛时间最小的进行加工。如果缓冲区中已合并lot数大于或等于批处理机最大加工能力，则将已合并lot组批加工。否则，选择方案：1.将等待队列中的lot组批加工；2.等待即将到达的lot再组批加工。优先选择两者中加权等待时间小的方案。步骤4动态反馈计算步骤3输出不同订单各Lot权重因子步骤4.1计算当前所有订单各产品族的完工比率Tl(j)步骤4.2取当前轮平均完工比率步骤4.3计算下一轮订单各Lot的权重因子P(j+1)其中α作为不同订单间的权重因子，加入到Lot权重因子计算中去。与现有半导体领域工件加工方法相比，本专利技术具有以下明显的优势，本专利技术通过提取待加工工件特征属性，将多个不同订单中工艺菜单相同的不满卡Lot进行合并加工。在合并决策之后，通过Lot重要性判定规则选择虚拟Lot进行迭代优化，提高工件合并效率。针对半导体生产产品种类多、订单数量大、交货期时间广等特点，提出一种动态优化不同订单工件加权因子的思想，在每一轮工件合并之后计算各订单对应产品完工比率与平均完工比率，为下一轮合并决策提供技术支撑作用。本专利技术通过优化半导体生产制造过程中不同订单相同工艺Lot加工流程及合并相同工艺菜单Lot加工时间，将会提高整个系统生产效率，降低半导体生产平均加工周期与订单拖期率，是对面向多产品半导体生产领域工件加工方法的改进。附图说明图1为本专利技术所涉及的方法流程图；图2为本专利技术所涉及迭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体生产线多产品工件合并方法，其特征在于：该方法包含以下步骤，步骤1：采集半导体生产线上处于缓冲区待加工Lot信息，获取半导体待加工Lot的特征属性；步骤2：利用步骤1中采集的待加工lot信息和半导体加工工件复合排序规则，对缓冲区待加工工件进行排序，形成待合并工件族；步骤2.1，按照工件排序规则对缓冲区待加工的不满卡的Lot进行排序；其中排序规则有：规则1，降序首次适应规则，对不满卡的Lot按照Lot中晶圆数量由大到小进行排序，对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则2，升序首次适应规则，对不满卡的Lot按照Lot中晶圆数量由小到大进行排序，对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则3，首次适应ES/RW2规则，对不满卡的Lot按照Lot的ES/RW2值进行排序，其中ES/RW2值是刻画某一Lot紧急程度的综合指标，ES/RW2值越小，越紧急；对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则4，首次适应MDBH规则，对不满卡的Lot按照Lot的MDBH值进行排序，其中MDBH值刻画了机器空闲时待加工工件的平均松弛时间，当一机器空闲时，选择平均松弛时间最小的一组lot进行合并；对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则5，基于等待时间的背包问题求解规则；通过解决以下0‑1背包问题，来选择哪些Lot进行合并；(Subject to)Σknakxk≤b]]>其中，n是等待队列中Lot的数量；Wk是第k个Lot等待时间，ak是Lot k的大小即晶圆数；b是一个满卡Lot的容量如25片，xk为布尔量，0表示选择，1表示不选择；利用动态规划法解决这个背包问题；对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则6，基于ES/RW2值的背包问题求解规则，此背包问题求解目标变为：MaxΣi=1n1ukXk]]>即使得越紧急的工件越先合并加工；以此为目标，求解背包问题输出一个待合并Lot的排序；对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；步骤2.2对缓冲区待加工的满卡Lot，将其与已合并的lot组一起移动至步骤2.3；步骤2.3.对已合并的lot工件组，计算每一工件组的平均松弛时间，将平均松弛时间乘以动态优化加权因子，将lot工件组按其值由大到小排列；步骤2.4.利用迭代法优化步骤2.3输出的Lot在每一次合并决策完成后，通过lot重要性判定规则，在剩下的待合并Lot中选出一个Lot，标记为虚拟Lot；θj1=Σi∈X(j)Ti/|X(j)|]]>θj2=Σi∈Y(j)Ti/|Y(j)|]]>θj3=Σi∈Z(j)Ti/|Z(j)|]]>以上是lot重要性判定规则，分别表示lot j的重要程度；其中X(J)是Lotj所属相同产品家族，并且在相同机器上的Lot；Y(j)是Lotj所属相同产品家族，并且在所有机器上的Lot；Z(j)是Lotj相同机器上所有其他产品族的Lot；选出每一组值最大的lot为虚拟lot；步骤2.5.确定步骤2.4虚拟Lot的准备时间重置虚拟lot的准备时间，并将这些Lot作为待合并的Lot再次加入到前一次合并决策中；重复上述过程直到合并目标没有改进；步骤3：确定步骤2输出工件族加工顺序步骤3.1在串行机上，对已合并的Lot工件族，利用ES/RW2规则确定Lot优先级，优先级如下决定：max[{di-wli-t+α·hi/Pi(ni+1)}/wi,δ·pi]]]>对于Lot i,di是交货期，t是当前时刻，即调度决策时刻；li是Lot i中加工时间最少的Lot的序列号；wi是剩余加工工作量；hi是Lot i和li之差；对于某一待合并的Lot工件族，其ES\RW2值越小，加工优先级越高；步骤3.2对于批处理机，利用MDBH规则确定已合并Lot工件族的加工顺序；选择同一产品族中松弛时间最小的进行加工；如果缓冲区中已合并lot数大于或等于批处理机最大加工能力，则将已合并lot组批加工；否则，选择方案：1.将等待队列中的lot组批加工；2.等待即将到达的lot再组批加工；优先选择两者中加权等待时间小的方案；步骤4动态反馈计算步骤3输出不同订单各Lot权重因子步骤4.1计算当前所有订单各产品族的完工比率Tl(j)步骤4.2取当前轮平均完工比率T^=(1/n)Σl=1nTl(j)]]>步骤4.3计算下一轮订单各Lot的权重因子P(j+...

【技术特征摘要】
1.一种半导体生产线多产品工件合并方法，其特征在于：该方法包含以下步骤，步骤1：采集半导体生产线上处于缓冲区待加工Lot信息，获取半导体待加工Lot的特征属性；步骤2：利用步骤1中采集的待加工lot信息和半导体加工工件复合排序规则，对缓冲区待加工工件进行排序，形成待合并工件族；步骤2.1，按照工件排序规则对缓冲区待加工的不满卡的Lot进行排序；其中排序规则有：规则1，降序首次适应规则，对不满卡的Lot按照Lot中晶圆数量由大到小进行排序，对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则2，升序首次适应规则，对不满卡的Lot按照Lot中晶圆数量由小到大进行排序，对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则3，首次适应ES/RW2规则，对不满卡的Lot按照Lot的ES/RW2值进行排序，其中ES/RW2值是刻画某一Lot紧急程度的综合指标，ES/RW2值越小，越紧急；对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则4，首次适应MDBH规则，对不满卡的Lot按照Lot的MDBH值进行排序，其中MDBH值刻画了机器空闲时待加工工件的平均松弛时间，当一机器空闲时，选择平均松弛时间最小的一组lot进行合并；对排序之后的Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则5，基于等待时间的背包问题求解规则；通过解决以下0-1背包问题，来选择哪些Lot进行合并；限制于其中，n是等待队列中Lot的数量；Wk是第k个Lot等待时间，ak是Lotk的大小即晶圆数；b是一个满卡Lot的容量如25片，xk为布尔量，0表示选择，1表示不选择；利用动态规划法解决这个背包问题；对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；规则6，基于ES/RW2值的背包问题求解规则，此背包问题求解目标变为：即使得越紧急的工件越先合并加工；以此为目标，求解背包问题输出一个待合并Lot的排序；对排序之后Lot序列按放满25片晶圆的目标进行合并，直到不能继续为止；步骤2.2对缓冲区待加工的满卡Lot，将其与已合并的lot组一起移动至步骤2.3；步骤2.3.对已合并的lot工件组，计算每一工件组的平均松弛时间，将平均松弛时间乘以动态优化加权因子，将lot工件组按其值由大到小排列；步骤2.4.利用迭代法优化步骤2.3输出的Lot在每一次合并决策完成后，通过lot重要性判定规则，在剩下的待合并Lot中选出一个Lot，标记为虚拟Lot；以上是lot重要性判定规则，分别表示lotj的重要程度；其中X(j)是Lotj所属相同产品家族，并且在相同机器上的Lot；Y(j)是Lotj所属相同产品家族，并且在所有机器上的Lot；Z(j)是Lotj相同机器上所有其他产品族的Lot；选出每一组值最大的lot为虚拟lot；步骤2.5.确定步骤2.4虚拟Lot的准备时间重置虚拟lot的准备时间，并将这些Lot作为待合并的Lot再次加入到前一次合并决策中；重复上述过程直到合并目标没有改进；步骤3：确定步骤2输出工件族加工顺序步骤3.1在串行机上，对已合并的Lot工件族，利用ES/RW2规则确定Lot优先级，优先级如下决定：对于Loti,di是交货期，t是当前时刻，即调度决策时刻；li是Loti中加工时间最少的Lot的序列号；wi是剩余加工工作量；hi是Loti和li之差；对于某一待合并的Lot工件族，其ES\RW2值越小，加工优先级越高；步骤3.2对于批处理机，利用MDBH规则确定已合并Lot工件族的加工顺序；选择同一产品族中松弛时间最小的进行加工；如果缓冲区中已合并lot数大于或等于批处理机最大加工能力，则将已合并lot组批加工；否则，选择方案：1.将等待队列中的lot组批加工；2.等待即将到达的lot再组批加工；优先选择两者中加权等待时间小的方案；步骤4动态反馈计算步骤3输出不同订单各Lot权重因子步骤4.1计算当前所有订单各产品族的完工比率Tl(j)步骤4.2取当前轮平均完工比率步骤4.3计算下一轮订单各Lot的权重因子P(j+1)其中α作为不同订单间的权重因子，加入到Lot权重因子计算中去。2.根据权利要求1所述的一种半导体生产线多产品工件合并方法，其特征在于：所述获取半导体待加工Lot的特征属性即待合并Lot晶圆数、交货期松紧度、工件剩余加工时间，Lot加权因子。3.根据权利要求1所述的一种半导体生产线多产品工件合并方法，其特征在于：所述重置虚拟lot的准备时间，并将这些Lot作为待合并的Lot再次加入到前一次合并决策中即将前一次合并结果与这几个虚拟的Lot视作一个待合并组，再一次按之前的合并目标做一次合并决策。4.根据权利要求1所述的一种半导体生产线多产品工件合并方法，其特征在于：为了更好地理解本发明的技术方案，以下对本发明的实施方式做进一步介绍；以半导体生产调度标准模型HP24为例具体实施；该模型由24个加工中心组成，共有72台设备，部分设备详细参数如表1所示；表1标准模型HP24中的部分设备参数在PlantSimulation仿真平台上采用HP24标准模型进行仿真，其中派工规则采用FIFO，投料策略采用CONWIP，仿真时间设为1445小时，预仿真时间设为365小时；具体包括如下步骤：步骤1：采集半导体生产线上处于缓冲区待加工Lot信息，获取半导体待加工Lot的特征属性，待合并Lot晶圆数、交货期松紧度、工件剩余加工时间，Lot加权因子；以下给出所用到参数的的定义：工件平均加工周期：包含工件平均加工时间和等待时间；设备利用率：设定范围为[0,1]；24台设备各缓冲区排队队长：缓冲区工件容量设为无穷大；工件种类：定义有100种工件；加工优先级：设定为只跟工件类型有关；交货期松紧程度：设定为只与工件类型相关；工件待加工操作的加工时间：工件还需在生产设备上加工时间；工件总的剩余加工时间：工件待加工操作的加工时间与等待时间之和；设备故障时间、设备维修时间：以固定间隔时间发生；工件等待时间：为工件在每台设备缓冲区等待时间之和；工件的各自完工数目：以到达回...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹政才，黄哲骁，郝井华，刘民，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11