一种两种晶圆并行加工的单臂组合设备的自适应调度方法技术

本发明专利技术公开了一种两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度方法

【技术实现步骤摘要】
一种两种晶圆并行加工的单臂组合设备的自适应调度方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工设备
，尤其涉及单臂组合设备中两种晶圆并行加工的自适应调度方法
。

技术介绍

[0002]组合设备是晶圆制造过程中最为关键的一类设备，其独特的单晶圆加工技术能有效地提高晶圆制造的生产率和产品质量
。
但是，限于诸多约束条件和复杂工况，组合设备的调度和运行控制非常困难
。
长期以来，组合设备的调度与控制问题一直是学术界和工业界的热点问题
。
深入研究组合设备在不同生产需求环境下的运行控制问题，不仅有利于提高晶圆厂的生产效率，而且能给组合设备的研发设计提供有效的理论支持
。
[0003]组合设备
(Cluster Tool)
是一种具有高柔性和可重构性的晶圆加工设备，能够有效地提高晶圆的生产率，故被广泛地应用于晶圆加工过程
。
组合设备一般由2‑6个加工模块
(Processing Module,PM)、
真空锁
(Load Lock,LL)
和机械手
(Robot)
组成，根据机械手的数量分为单臂
、
双臂组合设备
。
各个加工模块呈径向分布，并由计算机统一控制
。
未加工晶圆经机械手从
LL
卸载后，按照晶圆相应的工艺配方依次访问
PM
，最后机械手将完成加工的晶圆装载到
LL。
[0004]随着晶圆尺寸变大，加工批量变小，越来越多的晶圆加工厂将晶圆加工配方调整为一步，并增加此步骤的并行模块数量，以增加设备生产率
。
同时由于客户订单对晶圆成品数量比例的需求，从而导致设备进入期望生产状态的时间延长，制造成本大幅增加
。
因此，研究两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度技术，不仅可以提高组合设备的生产率，更可进一步减低晶圆制造的生产成本
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度方法，该方法有效地减少了设备进入期望生产状态的时间，提高设备生产率，降低制造成本
。
[0006]本专利技术的目的通过以下的技术方案来实现：
[0007]一种两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度方法，包括：
[0008]S1
根据两种晶圆的并行加工过程建立
Petri
网模型，描述系统动态行为特性；
[0009]S2
分析尽早加工策略的调度特性，对设备每种类型的加工模块设定机械手动作循环；
[0010]S3
开发两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度算法，求解机械手调度序列与系统生产方案
。
[0011]本专利技术的一种两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度算法，解决了两种晶圆并行加工情况下成品晶圆数量比例的需求问题，有效地减少了设备进入期望生产状态的时间，从而降低了制造成本
。
附图说明
[0012]图1是两种晶圆并行加工的单臂组合设备调度流程图；
[0013]图2是单臂组合设备的结构示意图；
[0014]图3是单臂组合设备晶圆加工路径示意图；
[0015]图4是单臂组合设备的
Petri
网模型示意图；
[0016]图5是单臂组合设备自适应调度算法流程图
。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步详细的描述
。
[0018]本专利技术是针对两种晶圆并行加工情况下造成的成品晶圆数量比例不满足订单要求时，提出一种自适应调度方法，使设备自适应调整到期望生产状态，有效减少设备调节时间，从而降低制造成本
。
[0019]所公开的方法为在单臂组合设备调度过程中，机械手通过装卸载和旋转动作，并利用尽早加工策略实现晶圆在加工模块和真空锁中的流动
。
[0020]请参阅图1，是本专利技术提供的两种晶圆并行加工的单臂组合设备调度流程图，包括步骤：
[0021]步骤
S1
根据两种晶圆的并行加工过程建立
Petri
网模型，描述系统动态行为特性；
[0022]步骤
S2
分析尽早加工策略的调度特性，对设备每种类型的加工模块设定机械手动作循环；
[0023]步骤
S3
开发两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度算法，求解机械手调度序列与系统生产方案
。
[0024]上述步骤
S1
包括：
[0025]请参阅图2至图4，假设此组合设备存在三类晶圆加工模块，分别为只用于加工
A
品种晶圆的模块
、
只用于加工
B
品种晶圆的模块和共享模块
(Shared Module,SM)
，用符号分别表示为
C
a
、C
b
、C
s
。
[0026]晶圆在加工时访问
PM
的顺序称为晶圆流程模式
(Wafer Flow Pattern,WFP)
，故两种晶圆并行加工的单臂组合设备的晶圆流为
WFP
＝
(m
a
,m
b
,m
s
)。
[0027]m
i
表示第
C
i
类加工模块的并行
PM
的数量，
i∈{a,b,s}。
[0028]PM
ij
表示第
C
i
类加工模块的第
j
个
PM
，
[0029]根据上述晶圆加工过程，建立两种晶圆并行加工的单臂组合设备通用
Petri
网
(Petri Net
，
PN)
模型，
ΡΝ
＝
(
Ρ
,
Τ
,I,
Ο
,M,K)。
[0030]其中，
Ρ
＝
{p1,p2,
…
,p
m
}
是库所的有限集合，库所个数为
m
；
[0031]Τ
＝
{t1,t2,
…
,t
n
}
是变迁的有限集合，变迁的数量为
n
；
[0032](
为空集
)
；
[0033]I:
Ρ
×
Τ
→
Ν
n
是输入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种两种晶圆并行加工的单臂组合设备的自适应调度方法，所述方法包括如下步骤：
S1
根据两种晶圆的并行加工过程建立
Petri
网模型，描述系统动态行为特性；
S2
分析尽早加工策略的调度特性，对设备每种类型的加工模块设定机械手动作循环；
S3
开发两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度算法，求解机械手调度序列与系统生产方案
。2.
如权利要求书1所述的两种晶圆并行加工的单臂组合设备的自适应调度方法，其特征在于，所述晶圆的制造过程满足：两种晶圆的加工配方均为一步，且组合设备中所有加工模块均为并行加工模块
。3.
如权利要求书1所述的两种晶圆并行加工的单臂组合设备的自适应调度方法，其特征在于，所述根据晶圆制造过程建立
Petri
网模型：该单臂组合设备存在三类晶圆加工模块，分别为只用于加工
A
品种晶圆的模块
、
只用于加工
B
品种晶圆的模块和共享模块，用符号分别表示为
C
a
、C
b
、C
s
。
两种晶圆并行加工的单臂组合设备的晶圆流为
WFP
＝
(m
a
,m
b
,m
s
)
，其中，
m
i
表示第
C
i
类加工模块的并行
PM
的数量，
i∈{a,b,s}。4.
如权利要求书1所述的两种晶圆并行加工的单臂组合设备自适应调度方法，其特征在于，所述
Petri
网中变迁和库所表示的含义为：真空锁视作
C0类加工腔室，用库所
p0表示，且真空锁一直都存在晶圆，可令
K(p0)
＝
∞
，库所
p0的时间为0；库所
q
ij
中有令牌时，表示机械手等待从第
C
i
类腔室中卸载晶圆，等待时间为
ω
ij
∈[0,∞]
，其中
i∈{a,b,s}
；库所
q0中有令牌时，表示机械手在真空锁等待卸载晶圆，等待时间为
ω0∈[0,∞]
；库所
Z
ij
用于连接两个相邻的变迁，时间为0，其中库所
r
表示机械手状态，且
K(r)
＝
1。
当库所
r
中有令牌时，机械手处于空闲状态；反之，则机械手夹持一枚晶圆；变迁
x
ij1
触发表示机械手将晶圆装载至
PM
ij
，时间为
l
，其中
i∈{a,b,s}
，变迁
x
01
触发表示机械手将晶圆装载至真空锁中，时间为
l
；变迁
x

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文清，潘春荣，崔煜，周浩，吴冠中，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：