CN103199037A - 一种半导体加工设备的efem控制系统 - Google Patents

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贾凯
曲道奎
徐方
褚明杰
杨奇峰
陈廷辉
刘世昌
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Abstract

一种半导体加工设备的EFEM控制系统，包括以太网交换机，通过网络通信接口挂载现场级设备和扩展设备，用于传输现场级设备调度信号；嵌入式控制模块，用于控制现场级设备调度和EFEM组件的工艺信息处理；通信接口，设于所述嵌入式控制模块，包括与所述以太网交换机通讯连接的以太网接口和用于与EFEM组件通讯连接的组件接口；所述嵌入式控制模块通过所述以太网交换机进行现场级设备调度，通过所述串行接口进行EFEM组件的工艺信息处理；利用以太网交换机把各个分设备连通起来，所以可以使控制系统本身结构更加紧凑，所以可以有效减少控制系统在EFEM中所占的空间，从而使EFEM结构紧凑。

Description

一种半导体加工设备的EFEM控制系统
技术领域
本发明涉及半导体加工设备技术，特别是涉及一种半导体加工设备的EFEM控制系统。
背景技术
半导体加工设备中通常包括一种前端接口，该接口容纳着便于传递工件(即，晶圆)并监督这种传递的部件，该前端接口即为设备前端模块(Equipment FrontEnd Module，EFEM)。EFEM通常包括机器手、预对准机构、装载口组件、风扇/过滤器单元(......，FFU)等多个分离且独立的组件或子设备。同时，EFEM作为半导体加工设备的组成部分，工作过程中亦将对半导体加工设备的各现场级设备进行信号采集并参与控制。
现有的EFEM，其组件通常由不同供应商制成，每个组件都有其自己的控制器和通讯协议。必须对EFEM总成采取措施，以使各组件的控制器可相互通讯，从而各组件可相互协作。
作为EFEM的控制系统，现有的EFEM的各生产商大部分是用工控机(Industrial Personal Computer-IPC)对其内部各个组件或子设备进行调度和管理。工控机自身体积较大，独立的控制器也使维护工作复杂化，并增加了提供在EFEM内部的部件和电气连接，占用洁净室空间大，而净室环境空间是非常昂贵的。且工控机发热量大，不利于EFEM控制系统的冷却和对EFEM中气体流向的控制，对晶圆质量会造成不利影响。
发明内容
基于此，有必要提供一种占用空间小，使半导体加工设备的EFEM结构紧凑的EFEM控制系统。
一种半导体加工设备的EFEM控制系统，包括：
以太网交换机，通过网络通信接口挂载现场级设备和扩展设备，用于传输现场级设备调度信号；
嵌入式控制模块，用于控制现场级设备调度和EFEM组件的工艺信息处理；
通信接口，设于所述嵌入式控制模块，包括与所述以太网交换机通讯连接的以太网接口和用于与EFEM组件通讯连接的组件接口；
所述嵌入式控制模块通过所述以太网交换机进行现场级设备调度，通过所述组件接口进行EFEM组件的工艺信息处理。
优选地，所述组件接口包括串行接口，所述嵌入式控制模块通过所述串行接口控制EFEM组件的工艺信息处理。
优选地，还包括设于所述嵌入式控制模块上的与上位机通信连接的上位机通信接口。
优选地，所述网络通信接口包括模块化I/O接口，所述模块化I/O接口设置于所述以太网交换机。
优选地，所述的嵌入式控制模块为DSP控制板。
或者是，所述的嵌入式控制模块为基于ARM的控制板。
根据以上所述的，所述嵌入式控制模块的控制模式包括自动控制、半自动控制和手动控制。
优选地，所述模块化I/O接口和串行接口的数量分别为至少一个。
本发明的有益效果为：上述半导体加工设备的EFEM控制系统由于使用嵌入式系统控制板作为EFEM的控制系统，利用以太网交换机把各个分设备连通起来，所以可以使控制系统本身结构更加紧凑，避免额外开发IO采集卡等硬件增加控制系统体积。所以可以有效减少控制系统在EFEM中所占的空间，从而使EFEM结构紧凑。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明的一种半导体加工设备的EFEM控制系统的电气结构示意图。
在图1包括有：
1、以太网交换机        2、嵌入式控制模块
3、模块化I/O接口       4、机器手               5、预对准机构
6、风机滤器单元        7、现场级设备           8、装载口组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图。
如图1所示，一种半导体加工设备的EFEM控制系统，包括：
以太网交换机1，通过网络通信接口挂载现场级设备和扩展设备，用于传输现场级设备7调度信号；
嵌入式控制模块2，用于控制现场级设备7调度和EFEM组件的工艺信息处理；
通信接口，设于所述嵌入式控制模块2，包括与所述以太网交换机1通讯连接的以太网接口和用于与EFEM组件通讯连接的组件接口；
所述嵌入式控制模块2通过所述以太网交换机1进行现场级设备7调度，通过所述组件接口进行EFEM组件的工艺信息处理。
上述半导体加工设备的EFEM控制系统由于使用嵌入式控制模块2作为EFEM的控制系统，利用以太网交换机1把各个分设备连通起来，以太网交换机1是基于以太网传输数据的交换机，以太网是采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机1的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式，交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地数据传输；故可以避免额外开发IO采集卡等硬件增加控制系统体积，使控制系统本身结构更加紧凑。所以可以有效减少控制系统在EFEM中所占的空间，从而使EFEM结构紧凑。
其中，本发明所述的嵌入式控制模块2可以选用DSP控制板。DSP控制板(digital signal processor)不仅具有可编程性，而且其实时运行多条复杂指令程序的运行速度高。此外，若EFEM的控制系统发热量越大，越不利于EFEM控制系统的冷却和对EFEM中气体流向的控制，发热量大对晶圆质量会造成不利影响；而采用DSP控制板作为嵌入式控制模块2，其工作过程中发热率较工控机低很多，所以可以有效减少对EFEM中洁净空气流向的干扰。
当然，所述的嵌入式控制模块2也可以采用基于ARM的控制板，亦能达到运行速度高、发热量小的目的。
需要指出的是，所述的DSP控制板、基于ARM的控制板等控制模块均为公知的微处理器，这里不赘述其具体结构和工作原理。
如图1所示，本发明所述的通信接口包括串行接口，所述串行接口设置于所述嵌入式控制模块2，所述嵌入式控制模块2通过所述串行接口控制EFEM工艺信息处理。具体地，EFEM中的机器手4、预校准机构5和风机滤器单元6(FFU)等组件通过集成在所述嵌入式控制模块2的串行接口，与嵌入式控制模块2通信，接受嵌入式控制模块2的命令，并进行状态的交互。将串行接口集成于嵌入式控制模块2，可使嵌入式控制模块2直接进行工艺信息处理，通信线路简单，成本低且信号传输稳定。本发明的串行接口可以采用RS232串行接口。
其中，本发明所述的通信接口还包括与上位机通信连接的上位机通信接口，所述上位机通信接口设置于所述嵌入式控制模块2。通过所述的上位机通信接口，本发明的嵌入式控制模块2可以与上位机进行通信，由于嵌入式控制模块2本身处理速度很块，所以完全可以满足EFEM正常工作过程中对各种信号和信息的传递功能。
其中，本发明所述模块化I/O接口3设置于所述以太网交换机1。则所述嵌入式控制模块2可以通过挂载在以太网交换机1上的模块化I/O接口3，对现场级设备7的指示灯、装载口组件8等进行信号采集和控制，这样可以避免嵌入式系统控制板本身驱动能力不足的缺点。
为满足EFEM控制系统的实时性要求，所以程序运行周期必须短而且不易出现死锁等情况，在本发明的程序中考虑既有自动运行还要有半自动运行功能和手动设置功能，故而本发明所述嵌入式控制模块2的控制模式包括自动控制、半自动控制和手动控制。
本发明的优选实施例中，包括所述模块化I/O接口3的各通信接口，其数量分别为至少一个。亦即是说，所述的模块化I/O接口3、串行接口等各通信接口的数量可以根据不同的EFEM其组件具体需求而定制。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：包括：
以太网交换机，通过网络通信接口挂载现场级设备和扩展设备，用于传输现场级设备调度信号；
嵌入式控制模块，用于控制现场级设备调度和EFEM组件的工艺信息处理；
通信接口，设于所述嵌入式控制模块，包括与所述以太网交换机通讯连接的以太网接口和用于与EFEM组件通讯连接的组件接口；
所述嵌入式控制模块通过所述以太网交换机进行现场级设备调度，通过所述组件接口进行EFEM组件的工艺信息处理。
2.根据权利要求1所述的半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：所述组件接口包括串行接口，所述嵌入式控制模块通过所述串行接口控制EFEM组件的工艺信息处理。
3.根据权利要求2所述的半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：还包括设于所述嵌入式控制模块上的与上位机通信连接的上位机通信接口。
4.根据权利要求3所述的半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：所述网络通信接口包括模块化I/O接口，所述模块化I/O接口设置于所述以太网交换机。
5.根据权利要求4所述的半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：所述的嵌入式控制模块为DSP控制板。
6.根据权利要求4所述的半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：所述的嵌入式控制模块为基于ARM的控制板。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：所述嵌入式控制模块的控制模式包括自动控制、半自动控制和手动控制。
8.根据权利要求7所述的半导体加工设备的EFEM控制系统，其特征在于：所述模块化I/O接口和串行接口的数量分别为至少一个。
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