| 题名 | 集束型半导体制造装备优化调度问题研究 |
| 作者 | 李林瑛 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-01-21 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 导师 | 胡静涛 |
| 关键词 | 半导体制造 集束型装备 数学规划模型 调度算法 集束型装备控制系统 |
| 其他题名 | Research on Optimal Scheduling Problems of Cluster Tool in Semiconductor Manufacturing |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 中文摘要 | 集束型半导体制造装备由若干单晶圆加工模块和物料搬运模块组成，广泛应用于集成电路制造的各个工艺步骤。高度自动化的集束型装备处于真空封闭的狭窄环境中，没有缓冲空间，其运行控制非常复杂，因此优化调度问题成为系统高效运行的关键，值得进行深入研究。本文主要工作有： 1. 针对一类具有并行和重入模式的单集束型装备的调度问题，分别就加工模块、机械手、并行模块和重入模块的时序约束关系进行分析，构建了能够求解最优机械手活动序列和最小化生产周期的混合整数规划模型。仿真结果表明，模型可以对具有重入模式的集束型装备进行有效地调度。 2. 针对单臂机械手的两集束型装备调度问题，考虑非零机械手搬运时间，建立了调度问题的线性规划模型；通过分析单臂机械手在缓冲模块上的时序关系，给出了机械手在缓冲模块上无碰撞的判断条件。在以上研究的基础上，提出了基于分解方法和线性规划模型的搜索算法。最后以化学机械抛光设备为例，验证了提出的算法的有效性。 3. 针对多集束型装备调度的 晶圆周期序列问题，考虑调度问题具有双臂机械手、欧氏搬运时间和缓冲加工模块的特点，从理论上证明了 序列的平均周期下界，提出了一种构造 序列的策略，给出实现该策略的构造算法，并根据构造算法推导出平均周期的表达式。仿真和真实数据验证了该算法的有效性。 4. 考虑有滞留时间约束的集束型装备调度模型和可调度性问题，建立了包括双臂机械手和加工模块时序约束关系的线性规划模型。在此模型基础上，分析了机械手和加工模块周期性加工和搬运晶圆过程，从理论上证明了集束型装备可调度性的充要条件。对模型和可调度性条件进行了仿真实验和工程软件实现，证明了提出的模型和控制策略有助于减少测试晶圆数目，从而提高晶圆生产效率。 5. 针对临时晶圆到达时的应急调度问题，描述了调度问题域并建立了问题的数学模型，根据模型提出了两层调度方法。外层算法通过微粒群优化（Particle Swarm Optimization）过程求解临时晶圆的加工顺序；内层算法在给定加工顺序的基础上，采用前向和后向递推方法获得可行解空间，并从可行解空间获得最优完工时间。仿真结果表明该方法对求解大规模临时晶圆的调度问题是十分有效的。 6. 在对集束型装备控制软件（Cluster Tool Controller, CTC）架构及SEMI（Semiconductor Equipment and Materials Institute）标准研究的基础上，提出了CTC实时调度系统框架模型。最后通过分析实时调度系统的测试和验证需求，利用了”虚拟控制”的思想，对实时调度系统框架模型进行了验证。 |
| 索取号 | TN305/L33/2010 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-07-27 |
| 分类号 | TN305 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.ac.cn/handle/173321/9357]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_工业信息学研究室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李林瑛. 集束型半导体制造装备优化调度问题研究[D]. 中国科学院沈阳自动化研究所. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2010. |
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