半导体制造作为互联网和信息化的基础,它发展水平成为是一个国家现代经济和高科技力量的重要象征。随着半导体晶圆直径越来越大,组合设备(Cluster tool)被越来越多的晶圆制造厂青睐。组合设备由多个加工模块和一个传输模块组成,它把多组晶圆的加工和搬运有效的整合为一体,不仅充分利用了作业空间,提高了设备的生产率,而且同时也减少了污染等问题。组合设备是处于真空密闭的环境中,加工模块之间只有机械手可成为缓冲区,这使得组合设备的调度变得异常的复杂。再加上晶圆制造工艺存在加工步骤多、加工逗留时间约束、重入加工等因素,使得组合设备的调度更加困难。本文研究的是具有晶圆重入加工的双臂组合设备的动态过程的建模和仿真的实现。在晶圆制造中,原子层沉积加工(Atomic layer deposition, ALD)是典型的重入加工过程。在这个过程中,晶圆需要在同一个加工模块中被加工数次,而且加工条件必须相同。晶圆的重入加工可能造成系统的死锁,这使得调度整个系统变得很复杂。Petri网是一种数学和图形的建模工具,它能有效的对事件驱动系统模型建模,所以其广泛应用于离散事件的仿真和控制。本文建立了对带重入加工工艺的双臂组合设备建立了Petri网模型,该模型描述晶圆重入加工的过程,分析了控制死锁策略。解决带重入加工工艺的双臂组合设备的调度问题是非常困难的。如果采用交换策略调度该系统,使得系统处于一个3-晶圆周期性调度过程。这样的一个周期包含三个局部循环和三个全局循环,使得系统永远处于瞬时状态而不能达到稳态从而不能达到系统生产周期的下界。本文总结出了基于3-晶圆调度方法时系统生产节拍的解析表达式。但是由于在某些条件下,3-晶圆的调度方法可能不是最优调度方法,所以为了改善系统的运行过程及降低生产周期,本文给出了基于2-晶圆周期性调度方法的调度算法。该算法由解析表达式组成,因此执行此仿真算法是非常有效的。并且利用eM-Plant仿真平台,建立了两种调度方法的仿真模型。这样我们不仅可以对比基于3-晶圆周期性调度方法和2-晶圆周期性调度方法的系统的生产节拍,有效的判断哪一种方法更适合该系统,而且可以直观的了解晶圆加工的重入过程。这对实际的生产系统是非常有意义的。最后,实例验证本文提出的方法的可应用性。