目前,社会信息化和互联网正在对人类经济和社会生活产生革命性影响,而半导体制造是互联网和信息化的基础,其发展水平也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,晶圆制造厂越来越多的使用组合设备(Cluster tool)进行加工。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地组织为一体,提高了生产率,充分利用了作业空间,同时也减少了污染等问题。由于组合设备是处于真空密闭的环境中,并且加工模块之间除了机械手没有任何的缓冲空间,这使得组合设备的调度变得非常复杂。其实晶圆制造存在加工步骤多、晶圆逗留时间约束、多重入加工等,因此,考虑组合设备的重入加工,系统变得更加困难。本文研究的是具有晶圆重入加工的单臂组合设备的动态过程建模、仿真和调度问题。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,晶圆需要在同一个模块中被加工多次,并且要求加工条件相同。由于晶圆的重入,其加工可能造成系统的死锁,使得整个系统的调度变得很复杂。Petri网作为事件驱动系统模型的有效工具,也是数学和图形的建模工具,广泛应用于离散事件的仿真和控制。本文建立了单臂组合设备重入加工的Petri网模型,该模型可以描述晶圆重入加工的过程,并且能够分析得到重入加工过程的最优调度,以及分析了控制死锁策略。利用所建立的Petri网模型研究了单臂组合设备晶圆多次重入整个系统的调度。通常重入过程的节拍要大于其它加工模块的节拍,因此,期望调度系统使整个系统的节拍与重入过程最优调度的节拍相等,这样整个系统的调度则最优,用这种方法列出了调度需满足的条件,当条件不满足时,给出了调度系统的策略,获得系统最小延长时间,使得节拍最小。对于工程技术人员来说,Petri网比较抽象,难以理解。再者,组合设备投资巨大,运作成本高,因此,仿真建模是一种有效的解决方法。本文利用eM-Plant仿真平台,建立了虚拟的单臂组合设备模型,实现了Petri网模型的运行逻辑,以可视化的方式模拟了晶圆重入加工的过程,可以获得整个系统最优调度的节拍,通过内嵌的Simtalk语言来改变晶圆重入的次数,为验证调度的正确性提供了有效手段。本文详细介绍了单臂组合设备的建模与实现过程,并给出例子验证了此调度方法的有效性。