CN101373375B - 用于控制半导体处理设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种方法控制一种设备比如半导体处理设备，该半导体处理设备包含控制器和由该控制器控制的至少一个装置，其中该控制器配备有用于与该装置通信的接口，而且该接口具有用于测量通信的时间间隔的内部时钟。该方法包含：将控制器的操作系统的系统时钟替换为该接口的内部时钟，该系统时钟用于发送指令到该接口；使用由替代该系统时钟的该内部时钟所测量的时间间隔，从该控制器发送指令到该接口；以及使用由接口中的内部时钟所测量的时间间隔，从该接口发送指令到该装置，从而控制该装置。

Description

用于控制半导体处理设备的方法
技术领域
本发明涉及构成半导体制造设备的控制器，以及控制方法。
背景技术
半导体制造设备的控制精度在生产半导体晶片中是一个重要因素。这里，“控制精度”指的是例如控制阀门打开/关闭所处的时间间隔周期的误差量。例如，使用Microsoft Windows
Figure S200810137676XD00011
操作系统在50毫秒周期内实施的控制就实际输出的指令而言产生大概50毫秒±20毫秒的误差。
为了降低该误差，可以把Ardence的名为实时扩展RTX(RealTime Extension)的软件程序结合到Windows操作系统中。当两者组合后，该误差降低到大概50毫秒±1毫秒。
然而，RTX是昂贵产品(大概花费500万日元)，所以使用它必然增加设备成本。而且，即使当操作系统的周期误差降到±1毫秒时，不能同步接收可适用指令的输入/输出控制接口的时钟仍然导致大概±1毫秒的误差。因此，误差常常是50毫秒±2毫秒或±3毫秒。
然而近几年，精细处理半导体晶片的趋势要求以不产生甚至2毫秒或3毫秒误差的方式控制半导体制造设备。
发明内容
为解决前述问题，本发明提出的设备或方法使用由包含在控制器中的用于数字数据通信的PCI板提供的时钟而不是使用由控制器的操作系统提供的时钟，来控制输入/输出装置，以实现50毫秒±1毫秒误差的更精确控制。本发明还提供保持设备成本低的间接利益。
在一个实施例中，本发明提供一种设备或方法，其中该设备(优选半导体制造设备)包括控制器和受控装置(在实施例中使用多个受控装置而且优选与信号流平行地排列)，而且该控制器包含用于实施与该受控装置进行数据通信的PCI板或类似物，这样PCI板的时钟可用来实施精确控制。
在另一个实施例中，该控制是周期控制。
在又一个实施例中，该PCI板是DeviceNet数据通信板。在前述实施例中，例如，该DeviceNet数据通信板由Omron的3G8F7-DRM21构成。
为了概括本发明和相对有关领域所获得的优势，在本公开中描述了本发明的某些目标和优势。当然，要理解不必所有的这种对象或优势都可根据本发明的任何特定实施例获得。因此，例如，本领域的技术人员会认识到可能以获得或最优化本文所教导的一个或一组优势而不必获得本文所教导或暗示的其它对象或优势的方式实施或实现本发明。
本发明的进一步方面、特征和优势将从下面的对优选实施例的详细描述中显现出来。
附图说明
本发明的这些和其它特征将比照优选实施例的附图进行描述，这些优选实施例旨在说明而不对本发明进行限制。这些附图为了图解说明而过分简化并且没有按比例绘制。
图1是根据本发明的实施例在等离子体气相沉积(CVD)设备中使用的一般控制系统的示意图。
图2是示出根据本发明的实施例的离子体CVD设备的模块中信号流的示意图。
图3是示出当利用由常规控制器的操作系统提供的系统时钟进行周期性(in cycles)控制时的控制操作的示意图。
图4是示出当利用包含在常规控制器中的RTX(实时扩展软件)进行周期性控制时的控制操作的示意图。
图5是示出当根据本发明的实施例利用由用于数据传输的PCI板提供的内部时钟进行周期性控制时的控制操作的示意图。
具体实施方式
本发明将比照优选的实施例进行解释。然而，这些优选的实施例无意限制本发明。
根据实施例，本发明提供用于控制设备的方法，该设备包括控制器和由控制器控制的至少一个装置，所述控制器配备有用于与该装置通信的接口，所述接口具有用于测量通信时间间隔的内部时钟，所述方法包括：(i)将控制器的操作系统的系统时钟替换为接口的内部时钟，该系统时钟用于发送指令到该接口，(ii)使用由替代系统时钟的内部时钟测量的时间间隔从该控制器发送指令到该接口；以及(iii)使用由接口中的内部时钟测量的时间间隔从该接口发送指令到该装置，从而控制该装置。
在实施例中，指令可能被周期性地发送到接口。
在前述的任何一个实施例中，所述至少一个装置可能表示相对接口平行排列的多个装置。
在前述的任何一个实施例中，所述接口可能是PCI板。
在前述的任何一个实施例中，所述PCI板可能是连接多个装置的DeviceNet系统的通信板。
在前述的任何一个实施例中，所述设备可能是半导体处理设备。
在前述的任何一个实施例中，所述控制器可能是控制执行配方的控制器或者控制执行晶片传送的控制器。
在前述的任何一个实施例中，所述设备可能进一步包含至少另一控制器和主控制器，该主控制器控制所述控制器和另一控制器，所述方法进一步包括由主控制器控制所述控制器和另一控制器。
在前述的任何一个实施例中，所述控制器可能是控制执行配方的控制器，而所述另一控制器是控制执行晶片传送的控制器。
在前述的任何一个实施例中，所述主控制器和所述控制器/所述另一控制器可能通过以太网连接。
在另一个实施例中，本发明提供用于控制半导体处理设备的方法，该半导体处理设备包括主控制器、配备有PCI板的至少一个子控制器以及至少一个装置，其中该主控制器控制子控制器，子控制器控制该装置，所述方法包括：(i)通过使用由PCI板提供的用于PCI板的内部时钟的应用程序接口(API)，初始化子控制器的周期指令的时间间隔设定，这些设定控制信号输入到PCI板或从PCI板输出；(ii)通过使用由PCI板提供的API，控制子控制器和PCI板之间的信号的输入/输出；以及(iii)通过使用由PCI板提供的API，控制PCI板和装置之间的信号的输入/输出。
在前述的任何一个实施例中，所述至少一个装置可能表示与PCI板平行排列的多个装置。
在前述的任何一个实施例中，所述PCI板可能是连接多个装置的DeviceNet系统的通信板。
在前述的任何一个实施例中，所述至少一个子控制器可能表示执行配方控制的子控制器。
在前述的任何一个实施例中，所述至少一个子控制器可能表示多个子控制器。
在前述的任何一个实施例中，所述主控制器和所述子控制器可能通过以太网连接。
在实施例中，对PCI板的指令的控制(信号输入/输出控制)以实施控制器和受控装置之间的数据通信是用PCI板的嵌入时钟完成的。供参考，控制器的操作系统的时钟也被用于除在控制器(诸如模块控制器个人电脑(PC))内部的设备控制之外的目的，并且它基本不同于PCI板的嵌入时钟(也称为“内部时钟”)。操作系统(诸如Windows
Figure S200810137676XD00041
)的时钟性能由于操作系统的某些缺点而被降低，诸如在不是实时操作系统的Windows
Figure S200810137676XD00042
中连接应用程序软件和系统定时器的困难。RTX用来补偿这些缺点。然而，即使当使用RTX时，PCI板的同步问题产生不可避免的误差，该PCI板实施与操作系统和受控装置网络(诸如DeviceNet)的数据通信。
一方面，使用PCI板的嵌入时钟来控制PCI板的指令(控制信号输入/输出)消除了不精确的操作系统周期以及与输入/输出装置的不良同步的问题，从而允许不管PCI板的时钟性能如何都无一例外地降低误差。尽管当可适用的控制是周期控制时这种控制类型的效力被最大化，但它可以用于任何控制类型。供参考，该PCI板不限于具体类型，而是只要它提供有利的通信接口就可以使用任何PCI板。
在实施例中，该PCI板是DeviceNet数据通信板，在这种情况下先决条件是要求半导体制造设备的受控装置通过DeviceNet网络连接和通信。换句话说，控制器之后的(下游的)每个控制装置执行DeviceNet通信。除了用于DeviceNet通信的PCI板，例如可以使用RS232C(串行通信)板、SCSI板和GPIB板。SCSI实施并行通信，而GPIB是类似于RS232C和RS422的串行通信接口。在DeviceNet数据通信板中，例如可以使用Omron的3G8F7-DRM21。
本发明的实施例使用附图进行详细解释。然而，应注意本发明根本不受限于这些附图或实施例。
图1是示出半导体制造设备的控制配置的示例的示意图。该设备包括下面列出的控制器。
唯一平台控制器UPC 1：主控制器
处理模块控制器PMC 2：处理模块控制器
传送模块控制器TMC 7：传送模块控制器
PMC 2是执行与处理容器(室)相关的控制的子控制器，而TMC 7是执行与晶片传送(机器人)相关的控制的子控制器。这些子控制器由主控制器UPC 1所控制。
在图1中，装置1(5、10)到装置N(6、11)中的每一个代表，例如，诸如气体流量控制器(MFC)或在PMC 2的情况下代表压力控制阀(节流阀)的控制装置。PMC 2和TMC 7分别有内置的DeviceNet板3、8。这些DeviceNet板是用于直接与输入/输出装置(I/O)通信的接口板，所述输入输出装置比如位于装置(控制装置)末端的传感器和阀。代表性的DeviceNet板包含Omron的3G8F7-DRM21。
PMC 2和TMC 7也具有ADS板4和ADS板9，该ADS板4和ADS板9分别将PMC 2和TMC 7与控制装置连接。这些ADS板4和ADS板9把来自传感器等的模拟信号转换为数字信号，并且转换后的数字信号输入到DeviceNet板3、8。
接着，看一看图1中的PMC 2。如图2所示，配方执行单元31的软件在控制器的操作系统中运行并且经由DeviceNet板3发出指令到输入/输出装置，同时该软件还经由DeviceNet板3接收来自与输入/输出装置的通知。
这里，阀用作输入/输出装置的示例来解释用于膜式处理的控制方法，在该方法中阀需要以50毫秒周期打开/关闭。在这种情况下，图2中的配方执行单元31命令DeviceNet板3以50毫秒周期打开/关闭阀。然而，如果PMC 2的操作系统是Microsoft Windows
Figure S200810137676XD00061
，则该50毫秒打开/关闭指令实际上作为存在大约50毫秒±20毫秒的周期误差的指令被发送到DeviceNet板3。这种情况示于图3中。横轴代表时间，而且示出了如何从PMC 2的操作系统32发送指令到DeviceNet板3。点线指示正确发送的指令，而实线箭头是可能实际发生的指令。如图所示，从发出第一个“打开”指令到发出下一个“关闭”指令之间要花85毫秒(120毫秒一35毫秒)。然而，其后到发出第二个“打开”指令之前仅花20毫秒(140毫秒一120毫秒)。这表明仅使用MicrosoftWindows
Figure S200810137676XD00062
操作系统不能精确地控制该控制装置(在时间方面)。
当Ardence的名为“RTX”的软件程序被结合到Windows
Figure S200810137676XD00063
操作系统中时，Windows
Figure S200810137676XD00064
操作系统获得实时操作特性。在前述的示例中，RTX可以把50毫秒指令的误差从大概±20毫秒降低到±1毫秒。图4示出了如何实现这种情况。当该图与图3比较时，显然其中命令阀打开/关闭的时间间隔的精度要高很多。
然而，如图4底端所示，DeviceNet板3接收到指令后一直到该指令实际到达ADS板4(输入/输出装置)之前仍然存在大约1毫秒的误差。因为DeviceNet板3基于其自身的周期(时钟)来访问ADS板4和输入/输出装置，所以操作系统不能和DeviceNet板3同步。结果，对于配方执行单元仍有±2毫秒或±3毫秒的误差。
因此，为了解决操作系统32的不精确周期和与输入/输出装置的不良同步的问题，配方执行单元可以使用DeviceNet板3的时钟(嵌入时钟或内部时钟)而不使用由PMC 31(Windows
Figure S200810137676XD00065
)提供的时钟。图5示出这是如何做到的。配方执行单元31使用由DeviceNet板3提供的时钟(向上箭头)来发出阀打开/关闭指令(向下箭头)。DeviceNet板3基于其自身的时钟周期发出实际指令到ADS板4(输入/输出装置)。
在这个示例中，DeviceNet板3的时钟对于50毫秒周期存在大概±1毫秒的误差。然而，这是在该示例中可以发生的周期误差的最大值。
为具体应用上述的方法，在实施例中，使用由DeviceNet板3的驱动软件所提供的API函数SCAN_SetScanTimeValue()而不使用WMTimer()、Sleep()、SetWaitableTimer()和TimeSetEvent()或由应用软件(诸如配方执行单元31)所用的Windows
Figure S200810137676XD00071
操作系统所提供的其它API函数，来初始化周期时间设定，并且Windows
Figure S200810137676XD00072
的消息处理功能是经由SCAN_RegScanEvtNotifyMessage()使用的。考虑到API函数不是用于通信目的，而是用于周期时间设定的初始化和对控制信号的(周期的)输入/输出控制。因此，配方执行单元31和DeviceNet板3之间的信号交换构成了与API函数无关的“指令”和“通知”(图2)的关系。通过将由涉及信号输入/输出控制的操作系统提供的API函数替换为由DeviceNet板提供的API函数，配方执行单元31和DeviceNet板3的驱动器可以使用同一个API函数执行信号输入/输出控制。
在前述的示例中，在配方执行单元中作为应用软件的信号输入/输出控制软件的API函数被替换。然而，也可能替换其它的实施周期控制的单元(诸如I/O控制单元或时间管理单元)的API函数。供参考，I/O控制单元监控I/O(输入/输出)而且周期性地发出输出请求，而时间管理单元负责管理由应用程序所用的定时器。
除了上面的之外，用于初始化处理中的API函数还包含但不限于下列的函数：
MMF_WATCH-＞bModuleUse[MDL_DNADS]＝TRUE；
MF_WATCH-＞nModuleCond[MDL_DNADS]＝MDL_COND_DEAD；
DnAns＝m_Ads.Init(BOARDID_MASTER)；
if(DnAns)DnAns＝m_Ads.SetScanTimeValue(SCANCYCLE)；
if(DnAns)DnAns＝m_Ads.GetScanTimeValue(&STime)；
if(DnAns)DnAns＝m_Ads.RegScanEvtNotifyMessage(0，hWnd，WM_DNADS)；
if(DnAns)DnAdsActive＝TRUE；
else m_Ads.GetLastErrorString(errstr)；
if(DnAdsActive)MMF_WATCH-
nModuleCond[MDL_DNADS]＝MDL_COND_IDLE；
else MMF_WATCH-＞nModuleCond[MDL_DNADS]＝MDL_COND_READY。
在代替操作系统的API函数时，也可以使用下述函数，其中：
涉及信号输入单元的API函数：
DnAns＝m_Ads.GetInData(&InD，TRUE)；
涉及信号输出单元的API函数：
DnAns＝m_Ads.SetOutData(&OutD，TRUE)；
这里，输入单元和输出单元将来自于装置(控制装置)的输入/输出请求发给DeviceNet板。具体而言，输入单元从控制装置读取输入值，而输出单元设置控制装置的输出值。
对于Windows
Figure S200810137676XD00081
之外的操作系统，诸如Mac和Linux，如果可适用的PCI板(通信接口)为对应的操作系统提供API函数，则可以用类似的方式替换API函数。
基于上面描述，在本发明的实施例中，可以通过使用包含在控制器中的数据通信PCI板的时钟而不使用由控制器的操作系统提供的时钟来控制输入/输出装置，以例如50毫秒±1毫秒的周期控制输入/输出装置而不会带来额外的开销。
在没有指定条件和/或结构的本公开中，鉴于本公开，本领域的技术人员可以根据常规实验而容易提供这种条件和/或结构。
本发明包含上面提到的实施例和其它各种实施例，包括下述：
1)一种用于控制半导体制造设备的方法，该半导体制造设备包括控制器和由该控制器控制的至少一个受控装置，其中该控制器配备有用于与受控装置通信的PCI板，而该PCI板具有用于测量时间间隔的内部时钟；其中该方法包括通过使用基于该PCI板的内部时钟的时间间隔而从该控制器发出周期的指令到受控装置来控制该受控装置。
2)根据上面的1)所述的方法，其中至少一个受控装置表示多个装置。
3)根据上面的1)所述的方法，其中使用基于内部时钟的时间间隔的步骤包含使用由控制器的PCI板提供的API函数。
4)一种用于控制半导体制造设备的方法，该设备包括主控制器、带有PCI板的至少一个子控制器和至少一个装置，其中该子控制器控制该装置，而主控制器控制子控制器；其中该方法包括使用由PCI板提供的API函数来初始化在信号输入/输出控制中使用的周期时间设定以及还使用由PCI板提供的API函数来控制装置的信号输入/输出。
本领域的技术人员应理解在不偏离本发明的精神的情况下，可以进行众多各种修改。因此，应清楚地理解本发明的形式仅是说明，而非意图限制本发明的范围。

Claims (8)

1.一种用于控制包括控制器和由所述控制器控制的至少一个装置的半导体处理设备的方法，所述控制器配备有用于与所述至少一个装置通信的接口，所述接口具有用于测量通信的时间间隔的内部时钟，所述方法包括：
在一半导体处理中将所述控制器的操作系统的系统时钟替换为所述接口的内部时钟，其中，所述控制器用于发送指令到所述接口；
使用由替代所述系统时钟的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述控制器发送指令到所述接口；以及
使用由所述接口中的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述接口发送所述指令到所述至少一个装置，从而控制所述至少一个装置以在所述半导体处理设备中执行所述半导体处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述指令被周期性地发送到所述接口。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个装置包括相对所述接口平行排列的多个装置。
4.一种用于控制包括控制器和由所述控制器控制的至少一个装置的设备的方法，所述控制器配备有用于与所述至少一个装置通信的接口，所述接口具有用于测量通信的时间间隔的内部时钟，所述方法包括：
将所述控制器的操作系统的系统时钟替换为所述接口的内部时钟，所述控制器用于发送指令到所述接口；
使用由替代所述系统时钟的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述控制器发送指令到所述接口；以及
使用由所述接口中的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述接口发送所述指令到所述至少一个装置，从而控制所述至少一个装置，
其中所述设备是半导体处理设备，
其中所述至少一个装置包括相对所述接口平行排列的多个装置，并且
其中所述接口是外围组件互连(PCI)板。
5.一种用于控制包括控制器和由所述控制器控制的至少一个装置的设备的方法，所述控制器配备有用于与所述至少一个装置通信的接口，所述接口具有用于测量通信的时间间隔的内部时钟，所述方法包括：
将所述控制器的操作系统的系统时钟替换为所述接口的内部时钟，所述控制器用于发送指令到所述接口；
使用由替代所述系统时钟的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述控制器发送与执行配方或执行晶片传送有关的指令到所述接口；以及
使用由所述接口中的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述接口发送所述指令到所述至少一个装置，从而控制所述至少一个装置用于执行所述配方或执行所述晶片传送。
6.一种用于控制包括控制器和由所述控制器控制的至少一个装置的设备的方法，所述控制器配备有用于与所述至少一个装置通信的接口，所述接口具有用于测量通信的时间间隔的内部时钟，所述方法包括：
将所述控制器的操作系统的系统时钟替换为所述接口的内部时钟，所述控制器用于发送指令到所述接口；
使用由替代所述系统时钟的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述控制器发送指令到所述接口；以及
使用由所述接口中的所述内部时钟所测量的所述时间间隔，从所述接口发送所述指令到所述至少一个装置，从而控制所述至少一个装置，其中所述设备进一步包含至少另一控制器和控制所述控制器和所述至少另一控制器的主控制器，所述方法进一步包括由所述主控制器控制所述控制器和所述至少另一控制器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述控制器是控制执行配方的控制器并且所述至少另一控制器是控制执行晶片传送的控制器。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述主控制器和所述控制器和所述至少另一控制器经由以太网连接。
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