死锁判断方法及半导体设备与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种死锁判断方法及应用其的半导体设备。

背景技术：

由于半导体领域集簇设备中存在并行路径和资源共享的问题，因此如果调度得过快或者调度序列不合理，可能会使集簇设备系统发生调度死锁的现象。例如，常规的集簇设备包括：三个工艺腔室，每个工艺腔室中有两个工位；一个真空机械手，其具有两个手臂，每个手臂上有两个手指，即，每个手臂可以从工艺腔室中同时取放两个物料。对于该集簇设备来说，有可能出现三个工艺腔室均放满了物料，而真空机械手的两个手臂有四个物料待传入工艺腔室，这样调度系统就会发生死锁，导致整个调度系统瘫痪，从而影响产能。

目前，有些设备单步只能传输一个物料，而有些设备单步既可传输一个物料，也可传输两个或多个物料。但是，现有的调度死锁方法只适用单步传输一个物料的设备，而无法适用单步传输多个物料的设备。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种死锁判断方法及半导体设备，其可以对单步传输多个物料的半导体设备是否发生死锁进行判断。

为实现本发明的目的而提供一种死锁判断方法，包括：

新有向图构造步骤，将支持单步传输的有向图中同一工艺步骤对应的r个资源合并为一个，并更改每步所述工艺步骤对应的总容量，且使c新＝c原/r，从而构造出支持多步传输的新有向图；

死锁判断步骤，基于所述新有向图判断是否发生物料调度死锁；

其中，r为大于等于2的整数；所述资源为进行工艺步骤的设备；c新为资源合并之后，每步所述工艺步骤对应的总容量；c原为资源合并之前，每步所述工艺步骤对应的总容量；所述总容量为每步所述工艺步骤对应的所有资源的工位数量之和。

可选的，在所述新有向图构造步骤之后，且在所述死锁判断步骤之前，还包括：

判断物料的当前状态是否符合需要进行物料调度死锁判断的情况；

若符合，则进行所述死锁判断步骤；

若不符合，则模拟移动物料一步工艺步骤，以使该物料的当前状态符合需要进行物料调度死锁判断的情况，然后进行所述死锁判断步骤。

可选的，在所述死锁判断步骤之后，还包括：

若发生物料调度死锁，则流程结束；

若未发生物料调度死锁，则模拟移动物料一步工艺步骤，并返回所述判断物料的当前状态是否符合需要进行物料调度死锁判断的情况的步骤。

可选的，所述死锁判断步骤，具体包括：

从所述新有向图中获取所有的简单回路；

从所述新有向图中获取所有的选择回路，并组成选择回路集合；所述选择回路的属性标志是非broken；

判断所有的所述简单回路的属性标志是broken，还是非broken；

将所有的属性标志为非broken的所述简单回路与所有的所述选择回路组成第一回路集合；

将所述第一回路集合中的m个回路进行组合，组成由n个回路组成的第二回路集合，

判断所述第二回路集合中是否存在任意一个回路包括任意另一个回路的情况，若存在，则将被包括的所述另一个回路删除，最终获得第三回路集合；

从所述第三回路集合中获取回路信息，所述回路信息包括所述资源的总工位数量，所述资源的被占用工位数量；

通过计算所述资源的总工位数量与所述资源的被占用工位数量的差值，获得空闲工位数量；

从所述第三回路集合中寻找结点，并计算所述结点的总数；在多个相互连接的回路中，位于连接处的所述资源的工位数量为1，该连接处为所述结点；

计算所述空闲工位数量与所述结点的总数的差值，并判断该差值是否大于0，若该差值大于0，则未发生物料调度死锁；若该差值小于或者等于0，则发生物料调度死锁。

可选的，在所述支持单步传输的有向图中，所述工艺步骤为四步，分别为第一步骤至第四步骤，其中，进行所述第一步骤的设备为能够同时传输2个物料的大气机械手，总容量为2；进行所述第二步骤的设备为4个ll腔室，每2个所述ll腔室分为一组腔室组，总容量为2，两组所述腔室组为同一工艺步骤对应的2个资源；进行所述第三步骤的设备为能够同时传输4个物料的真空机械手，总容量为4；进行所述第四步骤的设备为反应腔室，总容量为2；

在所述新有向图构造步骤中，将所述支持单步传输的有向图中所述第二步骤对应的2个资源合并为一个，并将所述第一步骤对应的总容量更改为1；将所述第二步骤对应的总容量更改为2；将所述第三步骤对应的总容量更改为2；将所述第四步骤对应的总容量更改为1，从而构造出支持多步传输的新有向图。

可选的，在所述支持单步传输的有向图中，所述工艺步骤为四步，分别为第一步骤至第四步骤，其中，进行所述第一步骤的设备为能够同时传输3个物料的大气机械手，总容量为3；进行所述第二步骤的设备为6个ll腔室，每两个所述ll腔室分为一组腔室组，总容量为2，三组所述腔室组为同一工艺步骤对应的3个资源；进行所述第三步骤的设备为能够同时传输3个物料的真空机械手，总容量为3；进行所述第四步骤的设备为反应腔室，总容量为3；

在所述新有向图构造步骤中，将所述支持单步传输的有向图中所述第二步骤对应的3个资源合并为一个，并将所述第一步骤对应的总容量更改为1；将所述第二步骤对应的总容量更改为2；将所述第三步骤对应的总容量更改为1；将所述第四步骤对应的总容量更改为1，从而构造出支持多步传输的新有向图。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体设备，其包括：

装载台；

ll腔室；

工艺腔室；

大气机械手，用于在所述装载台和所述ll腔室之间传输物料；

真空机械手，用于在所述ll腔室和所述工艺腔室之间传输物料；

死锁判断装置，用于本发明提供的上述死锁判断方法判断所述半导体设备的调度过程是否发生死锁；

其中，所述大气机械手和所述真空机械手均能够单步传输至少一个物料。

可选的，所述ll腔室为n个，每个所述ll腔室具有一个工位；每两个所述ll腔室分为一组腔室组；n为大于或等于4的偶数；

所述大气机械手具有n/2个能够单步传输一个物料的手臂；并且，所述大气机械手能够同时向n/2组所述腔室组中的其中一个ll腔室输送物料；

所述真空机械手具有两个能够单步传输n/2个物料的手臂；

所述反应腔室为至少一个，每个所述反应腔室具有n/2个工位。

可选的，所述n＝4；或者所述n＝6。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的死锁判断方法及半导体设备的技术方案中，通过将支持单步传输的有向图中同一工艺步骤对应的r个资源合并为一个，并更改每步工艺步骤对应的总容量，且使c新＝c原/r，可以构造出支持多步传输的新有向图；然后，基于新有向图判断是否发生物料调度死锁，从而可以实现对单步传输多个物料的半导体设备是否发生死锁进行判断。

附图说明

图1为本发明第一实施例采用的半导体设备的结构图；

图2为本发明第一实施例提供的死锁判断方法的流程框图；

图3a为本发明第一实施例采用的资源合并之前的有向图；

图3b为本发明第一实施例采用的资源合并之后的有向图；

图4a为本发明第二实施例采用的资源合并之前的有向图；

图4b为本发明第二实施例采用的资源合并之后的有向图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的死锁判断方法进行详细描述。

请参阅图1，本发明第一实施例提供的半导体设备包括：

3个装载台(loadport1～3)，每个装载台具有多个工位，例如25个；

1个大气机械手(atr)，用于在装载台和ll腔室之间传输物料；大气真空机械手具有两个能够单步传输一个物料的手臂，即，共有两个手臂，每个手臂具有一个手指；

4个loadlock腔室(简称ll腔室，4个ll腔室分别为ll1～ll4)，图1仅示出了两个ll腔室(ll1～ll2)，其余两个ll腔室(ll3～ll4)位于ll腔室(ll1～ll2)下层；每两个ll腔室(上、下两层ll腔室)分为一组腔室组，每个ll腔室具有一个工位；

1个真空机械手(vtr)，用于在ll腔室和工艺腔室之间传输物料；并且，真空机械手具有两个能够单步传输两个物料的手臂，即，共有两个手臂，每个手臂具有两个手指；

3个工艺腔室(pm1～pm3)，每个工艺腔室中有两个工位。

上述半导体设备可以单次传输一个物料，或者也可以单次传输两个以上的物料。该半导体设备包括进行各个工艺步骤的设备，这些设备以下称为资源，即，资源为真空机械手、ll腔室和工艺腔室等的设备。

本实施例提供的死锁判断方法是基于上述半导体设备而进行的，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，本实施例提供的死锁判断方法可以应用于单次传输一个物料或者单次传输两个以上的物料的半导体设备的死锁判断。

具体地，请参阅图2，本实施例提供的死锁判断方法包括：

新有向图构造步骤，将支持单步传输的有向图中同一工艺步骤对应的r个资源合并为一个，并更改每步工艺步骤对应的总容量，且使c新＝c原/r，从而构造出支持多步传输的新有向图；

死锁判断步骤，基于上述新有向图判断是否发生物料调度死锁。

其中，r为资源的数量，且r为大于等于2的整数；资源为进行工艺步骤的设备；c新为资源合并之后，每步工艺步骤对应的总容量；c原为资源合并之前，每步工艺步骤对应的总容量；总容量为每步工艺步骤对应的所有资源的工位数量之和。

上述有向图(waitrelationgraph，wrg，简称g)是由资源集合(每个步骤对应一个资源r)和有向边集合组成，其中，任意一个物料按照预先设定的路径进行工艺加工，在该路径中，物料从其中一个资源向另一个资源的传输过程可以由有向边来表示，例如，自资源r1至资源r2的有向边表示为：

a＝r1r2

基于上述定义，以图3a示出的支持单步传输的有向图为例，对本实施例提供的死锁判断方法进行详细描述。具体地，图3a示出的有向图在资源合并之前，工艺步骤为四步，分别为第一步骤至第四步骤，其中，进行第一步骤的设备为能够同时传输2个物料的大气机械手，其对应一个资源r1，且该第一步骤对应的总容量为2；进行第二步骤的设备为4个ll腔室，每2个ll腔室分为一组腔室组，由此，腔室组为同一工艺步骤对应的两个资源(r2,r3)，且第二步骤对应的总容量为2；进行第三步骤的设备为能够同时传输4个物料的真空机械手，其也对应一个资源r4，且该第三步骤对应的总容量为4；进行第四步骤的设备为反应腔室，其对应一个资源r5，该第四步骤对应的总容量为2。

在上述有向图中，物料传输路径为：

r1→(r2/r3)→r4→r5→r4→(r2/r3)→r1

请参阅图3b，在本实施例提供的死锁判断方法的新有向图构造步骤中，将上述有向图中同一工艺步骤对应的r个资源合并为一个，并更改每步工艺步骤对应的总容量，且使c新＝c原/r。具体地，由于第二步骤对应了两个资源(r2,r3)。在这种情况下，需要将两个资源(r2,r3)视为一个资源r23，即，将第二步骤对应的两个资源(r2,r3)合并为一个资源r23。同时，更改每步工艺步骤对应的总容量，且使c新＝c原/r，即，第一步骤至第四步骤各自对应的总容量均减半。由此，构造出如图3b所示的新有向图。

需要将每步工艺步骤对应的总容量减半的具体原因是：如图3a所示，子路径a1表示为(r2/r3)→r4，其可以同时移动两个物料。如果资源r2和资源r3中各存在一个物料，且待进入资源r4，由于物料在完成子路径a1时，会占用资源r4的两个工位，同时资源r2和资源r3各释放一个工位。因此，在新有向图中，在资源r4的闲置工位数量减半，而第三步骤对应的总容量减半；资源r23的闲置工位数量与资源r2或者资源r3的工位数量相同，而第二步骤的总容量(资源r2和资源r3的工位数量之和)减半。子路径a2～a5表示图3a中r1与r2及r1与r3之间一个物料的移动。而对于新有向图，子路径b6表示r23→r1，其一次移动相当于实际设备的两次移动，即，r2→r1和r3→r1，因此，第一步骤的总容量减半。因此，新有向图相对于原来的有向图，每步工艺步骤对应的总容量减半。

如果当资源r2和资源r3中只存在一个物料待进入资源r4，且第一步骤对应一个资源r1中也不会有物料进入资源r2或资源r3时，物料在完成子路径a1时，只占用资源r4的一个工位，但是基于新有向图，仍然视为占用资源r4的两个工位，同时资源r2和资源r3各释放一个工位。因此，该情况同样适用新有向图。

由上可知，借助上述新有向图构造步骤构造出支持两步传输的新有向图，可以实现对单步传输两个物料的半导体设备是否发生死锁进行判断。

可选的，在上述新有向图构造步骤之后，且在死锁判断步骤之前，还包括：

判断物料的当前状态是否符合需要进行物料调度死锁判断的情况；

若符合，则进行死锁判断步骤；

若不符合，则模拟移动物料一步工艺步骤，以使该物料的当前状态符合需要进行物料调度死锁判断的情况，然后进行死锁判断步骤。

根据物料的当前状态的不同，可能存在调度系统一定不会发生死锁的情况，此时则不需要进行物料调度死锁判断。但是，在物料进入下一步工艺步骤时，则调度系统可能会发生死锁，此时则需要进行死锁判断步骤。基于此，在物料处于调度系统一定不会发生死锁的情况所对应的状态时，通过模拟移动物料一步工艺步骤，可以进行死锁判断步骤。

以图1示出的半导体设备为例，物料占用资源的工位情况包括：

第一种情况，第一步骤对应的资源r1无物料或者有一片物料；第二步骤对应的两个资源r2和r3均有一片物料，且待进入第三步骤；

第二种情况，第一步骤对应的资源r1无物料或者有一片物料；第二步骤对应的两个资源r2和r3均有一片物料，且待进入第一步骤；

第三种情况，第一步骤对应的资源r1无物料或者有两片物料；第二步骤对应的两个资源r2和r3均无物料；

第四种情况，第一步骤对应的资源r1无物料或者有两片物料；第二步骤对应的第一个资源r2无物料；第二步骤对应的第二个资源r3有一片物料，且待进入第一步骤或者第三步骤。

上述四种情况均符合需要进行物料调度死锁判断的情况。除了前述四种情况之外，物料占用所述资源的工位情况还包括下述四种情况：

第五种情况，第一步骤对应的资源r1有一片物料，且待进入第二步骤对应的第一个资源r2；第二步骤对应的第一个资源r2无物料；第二步骤对应的第二个资源r3有一片物料，且待进入第三步骤；

第六种情况，第一步骤对应的资源r1有一片物料，且待进入第二步骤对应的第二个资源r3；第二步骤对应的第二个资源r3无物料；第二步骤对应的第一个资源r2有一片物料，且待进入第三步骤；

第七种情况，第一步骤对应的资源r1有一片物料，且位于自第二步骤向第一步骤的路径的终端，即位于a5的终点；第二步骤对应的第二个资源r3无物料；第二步骤对应的第一个资源r2有一片物料，且待进入第一步骤；

第八种情况，第一步骤对应的资源r1有一片物料，且位于自第二步骤向第一步骤的路径的终端，即位于a5的终点；第二步骤对应的第一个资源r2无物料；第二步骤对应的第二个资源r3有一片物料，且待进入第一步骤。

这四种情况一定不会出现物料调度死锁，此时模拟移动物料任意一步，即可将物料存在状态转换为前述四种情况，从而使物料状态转换为符合需要进行物料调度死锁判断的情况。

例如，若物料占用资源的工位情况符合上述第五种情况，则将第一步骤中的物料传入第二步骤对应的第二个资源r3；若物料占用资源的工位情况符合上述第六种情况，则将第一步骤中的物料传入第二步骤对应的第一个资源r2；若物料占用资源的工位情况符合上述第七种情况，则将第二步骤对应的第二个资源r3中的物料传入第一步骤；若物料占用资源的工位情况符合上述第八种情况，则将第二步骤对应的第一个资源r2中的物料传入第一步骤。

可选的，在死锁判断步骤之后，还包括：

若发生物料调度死锁，则流程结束；

若未发生物料调度死锁，则模拟移动物料一步工艺步骤，并返回判断物料的当前状态是否符合需要进行物料调度死锁判断的情况的步骤。

下面以图3b示出的新有向图为例，对上述死锁判断步骤的具体实施方式进行详细描述。具体地，上述死锁判断步骤包括：

步骤101、从新有向图中获取所有的简单回路。

物料传输路径中的其中一个步骤可以用一条或者多条有向边表示，其中，多条有向边表示的是并行路径。将有向图划分为多个子图，在子图的任意两个资源中，若存在自第一资源向第二资源及自第二资源向第一资源的两个路径，则该子图为回路，若该回路不包含其他回路，则为简单回路。

步骤102、从新有向图中获取所有的选择回路，并组成选择回路集合；该选择回路的属性标志是非broken。

若任意一步工艺步骤具有多条有向边，则为并行路径；若所述简单回路中包含有该并行路径的任何一条有向边，则为所述选择回路。

例如，在图3a示出的有向图中，存在并行路径r1→r2和r1→r3，并且存在简单回路c1(r1→r2→r4→r1)和简单回路c2(r1→r3→r5→r1)，简单回路c1包括路径r1→r2；简单回路c2括路径r1→r3。如果其他回路均不包含上述两个并行路径，那么该有向图只有两个简单回路，二者的并集称为一个选择回路。

步骤103、判断所有的简单回路的属性标志是broken，还是非broken。

步骤104、将所有的属性标志为非broken的简单回路与所有的选择回路组成第一回路集合。

步骤105、将所述第一回路集合中的m个回路进行组合，组成由n个回路组成的第二回路集合，

步骤106、判断第二回路集合中是否存在任意一个回路c1包括任意另一个回路c2的情况，若存在，则将被包括的另一个回路c2删除，最终获得第三回路集合。

步骤107、从第三回路集合中获取回路信息，该回路信息包括资源的总工位数量capacity，资源的被占用工位数量commit。

步骤108、通过计算资源的总工位数量capacity与资源的被占用工位数量commit的差值，获得空闲工位数量slack。

步骤109、从第三回路集合中寻找结点knot，并计算结点knot的总数∑o(knot)；在多个相互连接的回路中，位于连接处的资源的工位数量为1，该连接处为结点knot。

步骤110、计算空闲工位数量slack与结点的总数∑o(knot)的差值，并判断该差值是否大于0，若该差值大于0，则未发生物料调度死锁；若该差值小于或者等于0，则发生物料调度死锁。

由此，基于新有向图判断是否发生物料调度死锁，可以实现对单步传输多个物料的半导体设备是否发生死锁进行判断。

本发明第二实施例提供的死锁判断方法，其是以单步传输三个物料的半导体设备为例进行死锁判断。该半导体设备的具体结构仍然以图1示出的半导体设备为例。

请参阅图4a，支持单步传输的有向图在资源合并之前，工艺步骤为四步，分别为第一步骤至第四步骤，其中，进行第一步骤的设备为能够同时传输3个物料的大气机械手，其对应一个资源r1，且该第一步骤对应的总容量为3；进行第二步骤的设备为6个ll腔室，每两个ll腔室分为一组腔室组，由此，三组腔室组为同一工艺步骤对应的三个资源(r2,r3,r6)，且第二步骤对应的总容量为2；进行第三步骤的设备为能够同时传输3个物料的真空机械手，其对应一个资源r4，且该第三步骤对应的总容量为3；进行第四步骤的设备为反应腔室，其对应一个资源r5，该第四步骤对应的总容量为3。

请参阅图4b，在本实施例提供的死锁判断方法的新有向图构造步骤中，将上述有向图中同一工艺步骤对应的r个资源合并为一个，并更改每步工艺步骤对应的总容量，且使c新＝c原/r。具体地，由于第二步骤对应了三个资源(r2,r3,r6)。在这种情况下，需要将三个资源(r2,r3,r6)视为一个资源r236，即，将支持单步传输的有向图中第二步骤对应的三个资源(r2,r3,r6)合并为一个资源r236。同时，更改每步工艺步骤对应的总容量，且使c新＝c原/r，即，第一步骤至第四步骤各自对应的总容量均减半，具体地，将第一步骤对应的总容量更改为1；将第二步骤对应的总容量更改为2；将第三步骤对应的总容量更改为1；将第四步骤对应的总容量更改为1，从而构造出支持多步传输的新有向图。

由上可知，本发明提供的死锁判断方法通过借助新有向图构造步骤，可以适用于单步传输两个、三个或者更多的物料的半导体设备的死锁判断。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体设备，其包括装载台、ll腔室(即，loadlock腔室)、工艺腔室、大气机械手、真空机械手和死锁判断装置。

具体的，装载台有三个，每个装载台可以具有多个工位，例如25个。ll腔室又称过渡腔室，该ll腔室为n个，每个ll腔室具有一个工位。在实际应用中，每两个ll腔室分为一组腔室组，且同组腔室组中的两个ll腔室按上、下层设置，这样，n个ll腔室可以分成n/2组腔室组，其中，n为大于或等于4的偶数。例如，以图1示出的半导体设备为例，ll腔室的数量n＝4。可选的，n也可以等于6。

大气机械手用于在装载台和ll腔室之间传输物料，该大气机械手具有n/2个能够单步传输一个物料的手臂，能够同时向n/2组腔室组中的其中一个ll腔室输送物料。例如，当ll腔室为4个时，大气机械手具有2个手臂，以能够同时对两组腔室组中的其中一个ll腔室(上层腔室或下层腔室)进行取放片操作。又如，当ll腔室为6个时，大气机械手具有3个手臂，以能够同时对三组腔室组中的其中一个ll腔室(上层腔室或下层腔室)进行取放片操作。

真空机械手用于在ll腔室和工艺腔室之间传输物料。该真空机械手具有两个能够单步传输n/2个物料的手臂，以能够完成工艺腔室的取放片操作。例如，当ll腔室为4个时，真空机机械手具有两个手臂，每个手臂能够单步传输2个物料。又如，当ll腔室为6个时，真空机机械手具有两个手臂，每个手臂能够单步传输3个物料。

死锁判断装置用于采用本发明上述各个实施例提供的死锁判断方法判断上述半导体设备的调度过程是否发生死锁。可选的，该死锁判断装置可以集成在半导体设备的调度系统中。

本发明提供的半导体设备，其可以实现单步传输多个物料，同时能够对于是否发生死锁进行判断。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。