CN1210658C - 用于工艺模件的即插即用传感器组合的实现方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种采用计算机系统的工艺室,计算机系统对工艺室进行控制,而工艺室则与一个或多个传感器相连,传感器用于监测工艺室中的工艺。传感器按客户机/服务器关系与计算机系统相连,这在某种程序上使传感器为可带电拆换的即插即用传感器。计算机系统与传感器交换各种消息,与传感器同步工作,并对传感器发送的数据进行综合和利用。
Description
发明背景
本发明涉及半导体相关器件的制造。更具体而言,本发明涉及制造半导体相关器件的改进技术。
在制造某些类型的半导体器件时,要在不同时刻将半导体器件放在工艺模件中进行刻蚀、淀积、抛光等。对于目前的半导体芯片或平板显示器所要求的微小容差,可能需要使用各种各样的传感器对工艺模件进行监视。
某些传感器有可能与工艺模件(process module)分离,其中,工艺模件由第一计算系统驱动,而传感器则由第二计算系统驱动,这种情况下第一计算系统和第二计算系统之间不能实时交换数据。因此,工艺模件与分开的传感器之间难以实现信息同步。此外,工艺模件与分开的传感器之间也难以实现数据交换。
某些传感器有可能与工艺模件相连。这些传感器或者是具有它们自己的能直接与工艺模件相连的计算系统,或者是它们可以将工艺模件的计算系统用作它们的计算系统。这样的传感器可以与工艺模件实时交换数据。不同的传感器往往有不同的协议。对于每个传感器,要对工艺模件的计算系统编程,使与传感器的协议相符,这对每个传感器可能需要建立不同的驱动器。每个驱动器可能需要许多命令。如发出报警信号的命令、使工艺模件停止工作的命令以及指出各个工艺步骤何时启动或中断的命令的技术规范。此外,不同的传感器可能产生不同类型的数据,因此,可能要求驱动器指明工艺模件将怎样利用来自传感器的特定类型数据。为每个传感器建立一个驱动器很费时间,可能要花去一个人一年的工作量。如果工艺模件制造商不花时间为特定传感器建立驱动器,用户便不能将该传感器与工艺模件配用。此外,即使某个传感器存在驱动器,用户也需要采取各种步骤将驱动器安装到工艺模件中,并规定要发送至传感器或从传感器接收特定数据。为了将传感器从工艺模件中移去,用户需要完成一些附加的编程步骤,如移去驱动器和删除发送至传感器或从传感器接收信息的命令。
鉴于上述情况,人们希望提供一种处理系统,例如能与多个传感器相连的工艺模件,其中,处理系统无需编程来与各个传感器的各种协议相符合。人们还希望提供一种能将传感器组合到工艺模件中的处理系统,使传感器能以最少量的附加编程实现与处理系统交换信息。
发明概述
本发明的一种实施方案涉及一种处理系统,该系统按客户机-服务器关系与传感器共享信息,其中,制法(recipe)和控制命令在处理系统与传感器之间进行交换。
在下面的发明详述中,将结合附图对本发明的种种特点做更详细的介绍。
附图简述
在附图的各个图中,将通过举例方式(但不局限于此)对本发明作具体说明。附图中,相同的参考数字指类似组成部分,其中
图1是本发明优选实施方案中的工艺模件和传感器的示意图。
图2A是可用于本发明实施方案的计算机系统的透视图。
图2B是图2A所示计算机系统的方框图。
图3是本发明优选实施方案的另一个示意图。
图4是工艺模件计算系统与传感器之间信息交换的数据流程图。
优选实施方案详述
现在,参考附图所示的几个优选实施方案对本发明做详细说明。在以下描述中,为了能全面了解本发明,将说明许多具体技术细节。然而,很显然对于本领域的技术人员,无需了解这些具体技术细节的某些部分或全部,也能将本发明付诸实践。在另一些情况下,对一些熟知的工艺步骤和结构不作详细说明,以避免使本发明不清晰。
为便于讨论,图1绘出系统10的示意图,该系统包括工艺模件12、网络14和多个传感器16。在这个实施方案中,工艺模件12包括工艺室18和工艺模件计算系统20。在优选实施方案中,工艺室是处理半导体相关器件的工艺室,如在制造半导体芯片、平板显示器、磁盘驱动器或其它计算机元件中所用的刻蚀室、淀积设备或抛光设备。网络14或是工艺模件计算系统20中的内部总线,或是外部网络或局域网(如以太网),或是两者的组合。工艺模件计算系统20用作服务器,而传感器16则在与工艺模件计算系统20的客户机-服务器关系中起客户机的作用。传感器16可能是传感器与计算设备的组合,该计算设备通过局域网同工艺模件计算系统20相连;或者,传感器16可能只是与工艺模件计算系统20的内部总线相连的传感器。在本发明的优选实施方案中,工艺模件计算系统20具有VME结构,其中,为了将传感器16与计算系统20的其余部分相连,采用了带有VME总线的输入电路板。在这个例子中,第一传感器24可能是分光计,第二传感器26可能是粒子监测传感器,以及第n传感器28可能是等离子体监测器。其它传感器类型可能是温度计(它也可用来提供像恒温计那样的温度控制)、抽运传感器、冷却传感器、射频匹配系统传感器、终点系统传感器、RGA传感器、红外吸收传感器、射频探头和数据分析软件。对来自其它传感器的数据进行分析的软件可以是说明书和权利要求中所规定的传感器。传感器16中的每一个都能测量工艺室18内的参数。例如,分光计能测量工艺室18内的光谱,粒子监测器能测量工艺室18内的粒子密度,等离子体监测器能测量工艺室18内的等离子体,以及温度计能测量工艺室内的温度。
图2A和2B示出适于实现本发明的实施方案的计算机系统900。图2A示出计算机系统的一种可能的外形。自然,计算机系统可能有多种外形,从集成电路、印制电路板、嵌入式实时控制系统和小型手持式装置直到巨大的超大型计算机。计算机系统900包括监视器902、显示器904、机箱906、磁盘驱动器908、键盘910和鼠标器912。磁盘914则是用来向计算机系统900来回传送数据的计算机可读媒体。
图2B是计算机系统900方框图的一个具体例子。连接到系统总线920上的是各种各样的子系统。处理器922(也称为中央处理单元或CPU)与包括存储器924在内的存储设备相联系。存储器924包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。在现有技术中众所周知,ROM起着向CPU单向传送数据和指令的作用,而RAM通常用于双向传送数据和指令。这两类存储器可能包含任何适当类型的下述计算机可读媒体。固定磁盘926也与CPU 922呈双向耦合。它提供额外的数据存储容量,且也可能包含任何下述计算机可读媒体。固定磁盘926可用来存储程序、数据等等,它通常是比主存储媒体速度更慢的辅助存储媒体(如硬磁盘)。可以看出,保留在固定磁盘926上的消息在适当情况下可以按标准方式作为虚拟存储器结合到存储器924中。可移动磁盘914可以采取任何一种下述计算机可读媒体的形式。
CPU 922也与各种各样的输入/输出设备,如显示器904、键盘910、鼠标器912和扬声器930相联系。通常,输入/输出设备可以是下述设备中的任何一种:视频显示器、跟踪球、鼠标器、键盘、传声器、触敏显示器、换能器卡片阅读机、磁带或纸带阅读机、图形输入板、指示笔、语音或手写识别器、生物测量学阅读机或其它计算机。利用网络接口940、CPU 922可以任意与另外的计算机或电信网络相联系,利用这样的网络接口,使CPU能接收来自网络的消息,或者能在完成上述方法的步骤的过程中向网络输出消息。再者,本发明的所述方法可以只由CPU 922或经网络(如互联网)结合共享部分处理任务的远程CPU来具体实现。
此外,本发明的实施方案还进一步与具有计算机可读媒体的计算机的存储产物相关,计算机可读媒体上具有执行各种计算机完成的操作的计算机代码。媒体和计算机代码应是针对本发明而专门设计制作的,或者,它们应是为计算机软件领域技术人员所熟知且可以利用的类型。计算机可读媒体的具体例子包括(但不局限于)以下类型:磁媒体,如硬磁盘、软磁盘和磁带;光媒体,如CD-ROM和全息器件;磁光媒体,如光磁软盘;以及专门设计用于存储和执行程序代码的硬件设备,如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、ROM器件和RAM器件。计算机代码的具体例子包括机器码(如由编译程序产生的机器码)和包含高级代码的文件(利用解释程序由计算机执行)。
如果图2A和2B所示计算机系统900被用作工艺模件计算系统20,则计算机系统总线920的一部分可以形成网络14的一部分,而与网络接口940相连的网络也可形成网络14的一部分。此外,工艺模件计算系统20可以通过该网络与其它计算系统相连,在此,工艺模件计算系统20起着客户机的作用。
图3是图1所示系统10的通信图。在本发明的优选实施方案中,网络14是TCP/IP网络。工艺模件计算系统20具有IP地址和多个用作TCP/IP网络服务器的端口。在本例中,工艺模件计算系统20的地址是10.0.10.1,它有编号为10001、10002和10003的三个端口。每个传感器16都有一个IP地址和一个作为工艺模件计算系统20客户机的端口。在本例中,传感器16有一个IP地址和一个端口,表明它们是工艺模件计算系统20的端口。对于这个具体例子来说,第一传感器24具有IP地址10.0.10.11和端口号数10001,第二传感器26具有IP地址10.0.10.12和端口号数10002以及第三传感器28具有IP地址10.0.10.13和端口号数10003。
图4示出工艺模件12与传感器之间的通信时序图,时间从图4的顶部开始并向下进行。在这个例子中,将介绍工艺模件计算系统与第一传感器24之间的通信。在本发明的优选实施方案中,只有两类消息(数据包)在工艺模件计算系统20与第一传感器24之间传送。这两类消息是“命令”消息和“确认”消息。命令可能是控制命令、数据报告、报警报告或状态报告。
工艺模件计算系统20和第一传感器24被启动并自置初始化(步骤402和404)。由于工艺模件计算系统20用作服务器和第一传感器24用作客户机,故无论是首先启动工艺模件计算系统20,还是先启动第一传感器24均无关紧要。当工艺模件计算系统20进行自置初始化时,便产生连接监测器任务的目标30,如图1所示。如果首先启动工艺模件计算系统20,则工艺模件计算系统20便等待与第一传感器24连接(步骤406)。一旦第一传感器24和工艺模件计算系统20两者均被启动并自置初始化,第一传感器24便向工艺模件计算系统20发送“与工艺室相连”的消息(步骤408),该消息是在客户机服务器基础上由第一传感器24请求与工艺模件计算系统20相连。工艺模件计算系统20接收到来自第一传感器24的“与工艺模件相连”的消息时,连接监测器任务30即引发第一传感器发出消息的任务32,如图1所示。类似地,当其它传感器与工艺模件12相连时,亦将引发其它传感器发出消息的任务34。
然后,第一传感器24向工艺模件计算系统20发送“获取报警表命令”的消息(步骤410)。工艺模件计算系统20接收“获取报警报命令”的消息之后,计算系统20便以“确认”消息作出回答(步骤412)。第一传感器24接收此“确认”消息并等待报警表(步骤414)。工艺模件计算系统20将“报警表”消息发送至第一传感器24(步骤416),该消息指出工艺模件将处理的报警号数。报警表提供报警识别号和每种报警的说明。当第一传感器24接收到“报警表”消息时,第一传感器24便以“确认”消息作出回答(步骤420)。
然后,第一传感器24向工艺模件计算系统20发送“获取日期/时间和初始化数据命令”消息(步骤422)。当工艺模件计算系统20接收到来自第一传感器24的“获取日期/时间和初始化数据命令”消息时,便向第一传感器24发送“确认”消息(步骤424)。接着“日期/时间和初始化数据”消息从工艺模件计算系统20发送至第一传感器24(步骤426),这样便能使第一传感器24与工艺模件计算系统20同步。当第一传感器24接收到来自工艺模件计算系统的“日期/时间和初始化数据”消息时,第一传感器24便以“确认”消息作为回答(步骤428)。
然后,工艺模件计算系统20向第一传感器24发送“获取可通报的技术规范命令”消息(步骤430)。当第一传感器24接收到“获取可通报的技术规范命令”消息时,第一传感器24便以“确认”消息作为回答(步骤432)。然后,第一传感器24发送“可通报的技术规范”消息(步骤434),这样就把第一传感器24所提供的数据类型通知给了工艺计算系统20。工艺模件计算系统20将以“确认”消息作出应答(步骤436)。不同的传感器可能产生不同的数据类型,其中的一些类型是布尔数、整数、枚举数(enumerator)和浮点数。除数据类型之外,数据的可能范围也很重要。此外,数据的频度即数据多少时候被测量一次是重要的。某些传感器可自动发送数据,而另一些传感器则只在被请求时才发送数据。“可通报的技术规范”消息可能提供有关数据的类型、范围、频度和分布的信息,使工艺模件计算系统20能利用来自第一传感器24的数据,而无需对工艺模件计算系统20进行额外编程。由于无需额外编程,所以也可能不需要针对每种不同的传感器数据类型来对工艺模件计算系统20进行程控的用户接口。
然后,第一传感器24便等待请求信息(步骤438)。如果工艺模件计算系统20需要附加信息,则“发送所请求的信息”的消息便从工艺模件计算系统20发送至第一传感器24(步骤440),第一传感器24将以“确认”消息作出回答(步骤442)。
然后,与工艺相关的命令消息从工艺模件计算系统20发送至第一传感器(步骤444),第一传感器24以“确认”消息对该消息作出回答(步骤446)。与工艺相关的命令是由工艺模件计算系统20发出的多个命令,它们涉及使工艺室18中的工艺步骤的启动和停止。例如,在刻蚀室中,第一个与工艺相关的命令将被发送到第一传感器24,向第一传感器24发送制法命令,第一传感器24将发送“确认”消息作为对该命令的回答。当晶片放入工艺室18时,便向第一传感器发送第二个与工艺相关的命令,指出晶片放入工艺室18中,第一传感器24便发送“确认”消息作为对该命令的回答。还可能向第一传感器24发送指出制法工艺开始的第三个与工艺相关的命令,第一传感器24发送“确认”消息作为对该命令的回答。当制法的第一个步骤开始时,便向第一传感器24发送第四个与工艺相关的命令,第一传感器24发送“确认”消息作为对该命令的回答。当制法中的第一个步骤结束时,便向第一传感器24发送第五个与工艺相关的命令,第一传感器24发送“确认”回答。对于制法中每一步骤的开始和停止,都要发出工艺命令和进行确认。制法结束时,将向第一传感器24发送“制法结束”工艺步骤,针对该命令,第一传感器24发送“确认”消息。最后,当移去晶片时,向第一传感器24发送“晶片移出”的工艺命令,第一传感器24针对该命令发送确认。因此,当在工艺室中执行一个动作时(其中,动作可能是使工艺室中的某一步骤开始或停止),工艺模件计算系统20便发送与该动作有关的工艺相关命令。
在加工处理期间,第一传感器24可能向工艺模件计算系统20发送“工艺相关结果”消息(448),工艺模件计算系统20将向第一传感器24发送“确认”消息作为对该消息的回答(步骤450)。“工艺相关结果”消息可能是一个报警消息,它可能引起工艺模件计算系统20将该工艺异常中断。“工艺相关结果”消息可以提供反馈信息如温度消息,这个消息能使工艺模件计算系统20对温度作相应调节。完成工艺之后,“工艺相关结果”消息可以提供供分析的数据,这些数据可被存储在工艺模件计算系统20中。
因此,所有的传感器16可以提供有时间标记且与工艺室同步的实时数据。这些同步的数据允许对工艺作深入分析,便于故障查寻。实时数据在加工处理期间可用来调节工艺室中的工艺。来自所有传感器16的各种数据可以储存到对传感器起服务器作用的工艺模件计算系统20中。利用每个传感器的可通报技术规范消息,这些数据能以可利用的形式存入。
在本发明的优选实施方案中,命令消息包含引导消息和命令数据包。在优选实施方案中,长为两个字节的引导消息含有命令数据包的长度。确认消息包含引导消息和确认数据包。在优选实施方案中,长为两个字节的引导消息含有确认数据包的长度。
在优选实施方案中,命令数据包的第一个字节含有预定的层号。更可取的是,工艺模件计算系统20与传感器之间的所有通信具有层号3。在这种情况下,工艺模件计算系统20与其它计算系统(它们不是工艺模件计算系统20的客户传感器)之间的通信将具有不为3的层号。利用工艺模件计算系统20与其它计算系统之间的层号不同于工艺模件计算系统20与客户传感器系统之间的层号,传感器和工艺模件计算系统20便可以很容易地确定哪些消息是属于使工艺计算系统20和传感器有客户机/服务器关系的消息。命令数据包的第二个字节包含数值为0~255的“命令ID”,该数值用于指定命令类型,如启动制法、启动步骤、结束制法、异常中止制法步骤、通知由错误条件引起的报警、清除已通知的报警以及状态信息。命令数据包的第三个字节为命令提供事务处理号。在优选实施方案中,事务处理号为0~15。命令数据包的余下字节提供命令数据。
在本发明的优选实施方案中,确认数据包只有3个字节长。确认数据包的作用是让发送器知道命令数据包已被接收器成功接收。在本发明的优选实施方案中,确认数据包的第一个字节是预定层号,它与命令数据包的预定层号相同。确认数据包的第二个字节是一个设定的数,用它指出数据包为确认数据包。确认数据包的第三个字节是被接收命令的命令ID。
在未用TCP/IP作为协议的其它实施方案中,另一些可能的协议是LONWORKS(局部操作网)、Devicenet和具有某种特别定制协议的RS485/442。所有这些协议都是多点协议。最好是不用UDP协议,因为UDP协议不倾向于使用确认,而本发明的优选实施方案中则采用了确认。
如果在指定的超时期间未接收到来自传感器的消息,则由工艺模件向传感器发送心跳(heartbeat)消息。如果未接收到确认,则传感器消息发送任务将作为断开传感器的工艺的一部分予以取消。如果增加新的传感器或已被取消传感器消息发送任务的传感器发出连接消息,则将会引起新的传感器消息发送任务。因此,在工艺模件计算系统20运行时,传感器16可以被增添到网络14或从网络14中移去。所以,传感器16是可带电拆换的即插即用传感器。
虽然本发明借助了几个优选实施方案来加以说明,但还存在一些属于本发明范畴的替代方案、变更方案和等效方案。还应指出,尚有许多实现本发明的方法和装置的其它可能途径。因此,下面附上的权利要求应理解为包括体现本发明真正精神实质和范畴的所有替代的、变更的和等效的方案。
Claims (9)
1.在工艺模件的计算系统与第一传感器之间进行通信的计算机实现的方法,其中,工艺模件具有工艺室,该方法包括以下步骤:
(a)使工艺模件的计算系统初始化;
(b11)使能测量工艺室中第一参数的第一传感器初始化;
(c11)将连接消息从第一传感器发送至工艺模件的计算系统;
(d11)将获取可通报的技术规范命令从工艺模件的计算系统发送至第一传感器;以及
(e11)将可通报的技术规范消息从第一传感器发送至工艺模件计算系统。
2.权利要求1中所述的计算机实现的方法,
其中,步骤(a)和(b11)进一步包括以下步骤:
在工艺模件的计算系统内引发连接监测器任务;
从工艺模件的计算系统内的连接监测器任务引发第一传感器发出消息任务;
在步骤(d11)之后包括步骤
(d12)将对获取可通报的技术规范命令的确认从第一传感器发送至工艺模件的计算系统;以及
在步骤(e11)之后包括步骤
(e12)将对可通报的技术规范消息的确认从工艺模件的计算系统发送至第一传感器。
3.权利要求2中所述的计算机实现的方法,还包括在步骤(c11)之后的下列步骤:
(c12)将获取报警表命令的命令从第一传感器发送至工艺模件的计算系统;
(c13)将对获取报警表命令的确认从工艺模件的计算系统发送至第一传感器;
(c14)将报警表从工艺模件的计算系统发送至第一传感器;以及
(c15)将对报警表的确认从第一传感器发送至工艺模件的计算系统。
4.权利要求3中所述的计算机实现的方法,还包括在步骤(c15)之后的下列步骤:
(c16)将获取时间和初始化数据的命令从第一传感器发送至工艺模件的计算系统;
(c17)将对获取时间和初始化数据命令的确认从工艺模件的计算系统发送至第一传感器;
(c18)将时间和初始化数据从工艺模件的计算系统发送至第一传感器;以及
(c19)将对时间和初始化数据的确认从第一传感器发送至工艺模件的计算系统。
5.权利要求4中所述的计算机实现的方法,还包括在步骤(e12)之后的下列步骤:
(f11)将与工艺室中执行动作有关的工艺相关命令从工艺模件的计算系统发送至第一传感器;
(f12)在工艺室中执行动作,其中,所述的动作涉及对半导体相关器件的处理;以及
(f13)将对工艺相关命令的确认从第一传感器发送至工艺模件的计算系统。
6.权利要求5中所述的计算机实现的方法,还包括下列步骤:
(b21)使能测量工艺室中第二参数的第二传感器初始化;
(c21)将连接消息从第二传感器发送至工艺模件的计算系统;
(d21)将获取可通报的技术规范命令从工艺模件的计算系统发送至第二传感器;
(e21)将可通报的技术规范消息从第二传感器发送至工艺模件的计算系统;
(b31)使能测量工艺室中第三参数的第三传感器初始化;
(c31)将连接消息从第三传感器发送至工艺模件的计算系统;
(d31)将获取可通报的技术规范命令从工艺模件的计算系统发送至第三传感器;以及
(e31)将可通报的技术规范消息从第三传感器发送至工艺模件的计算系统。
7.权利要求6中所述的计算机实现的方法,
其中步骤(b21)还包括步骤:
在工艺模件的计算系统内由连接监测器任务引发第二传感器发出消息任务;
在步骤(d21)之后包括步骤
(d22)将对获取可通报的技术规范命令的确认从第二传感器发送至工艺模件的计算系统;
在步骤(e21)之后包括步骤
(e22)将对可通报的技术规范消息的确认从工艺模件的计算系统发送至第二传感器;
其中步骤(b31)还包括步骤:
由工艺模件的计算系统内的连接监测器任务引发第三传感器发出消息任务;
在步骤(d31)之后包括步骤:
(d32)将对获取可通报的技术规范命令的确认从第三传感器发送至工艺模件的计算系统;以及
在步骤(e31)之后包括步骤
(e32)将对可通报的技术规范消息的确认从工艺模件的计算系统发送至第三传感器。
8.权利要求7中所述的计算机实现的方法,还包括在步骤(c21)之后的下列步骤:
(c22)将获取报警表命令的命令从第二传感器发送至工艺模件的计算系统;
(c23)将对获取报警表命令的确认从工艺模件的计算系统发送至第二传感器;
(c24)将报警表从工艺模件的计算系统发送至第二传感器;
(c25)将对报警表的确认从第二传感器发送至工艺模件的计算系统;以及
在步骤(c31)之后的下列步骤:
(c32)将获取报警表命令的命令从第三传感器发送至工艺模件的计算系统;
(c33)将对获取报警表命令的确认从工艺模件的计算系统发送至第三传感器;
(c34)将报警表从工艺模件的计算系统发送至第三传感器;以及
(c35)将对报警表的确认从第三传感器发送至工艺模件的计算系统。
9.权利要求8中所述的计算机实现的方法,
还包括在步骤(c25)之后的下列步骤:
(c26)将获取时间和初始化数据命令从第二传感器发送至工艺模件的计算系统;
(c27)将对获取时间和初始化数据命令的确认从工艺模件的计算系统发送至第二传感器;
(c28)将时间和初始化数据从工艺模件的计算系统发送至第二传感器;
(c29)将对时间和初始化数据的确认从第二传感器发送至工艺模件的计算系统;以及
在步骤(c35)之后的下列步骤:
(c36)将获取时间和初始化数据命令从第三传感器发送至工艺模件的计算系统;
(c37)将对获取时间和初始化数据的命令的确认从工艺模件的计算系统发送至第三传感器;
(c38)将时间和初始化数据从工艺模件的计算系统发送至第三传感器;以及
(c39)将对时间和初始化数据的确认从第三传感器发送至工艺模件的计算系统。
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