KR20170127348A - 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법 - Google Patents

반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템은, 반도체 제조 설비로부터 수신되는 반도체 장비 간 통신 데이터를 호스트에 전송하거나, 상기 호스트로부터 수신된 통신 데이터를 상기 반도체 제조 설비에 전송하는 데이터 전송부; 상기 반도체 장비 간 통신 데이터를 표준화된 데이터 형식으로 변환하는 데이터 변환부; 및 외부 분석 시스템과 연결하고, 상기 표준화된 데이터 형식으로 변환된 통신 데이터를 상기 연결된 외부 분석 시스템으로 전송하는 데이터 연결부를 포함한다.

Description

반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DATA CONNECTION BETWEEN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING FACILITY AND EXTERNAL ANALYSIS SYSTEM}
본 발명은 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SECS(Semiconductor Equipment and Materials International Equipment Communications Standards) 통신 기반의 반도체 제조 설비를 외부 분석 시스템(예컨대, IoT(Internet of Things) 플랫폼 서비스 등)에 연결하기 위한, 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 제조업 맞춤화를 위한 스마트 공장이 구축되고 있다.
그러나 이러한 스마트 공장 구축을 위해 스마트 공장의 특성과, 중소, 중견 제조업에서의 요구사항을 반영하지 못하고 있다.
이에 따라, 제조업에 맞춤화된 스마트공장 구축을 위해 신뢰성과 연결성을 보장하는 스마트 게이트웨이가 필요한 실정이다.
즉, 현재의 게이트웨이 기술 수준은 제조업 현실을 충분히 반영하지 못하고 있다.
도 1은 종래의 일반적인 반도체 제조 공장의 자동화 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 반도체 제조 공장의 자동화 시스템은 반도체 제조 설비(110), 호스트(120), 운영 시스템(130) 및 분석 시스템(140)을 포함한다.
도 1과 같이, 자동화 시스템은 MES(Manufacturing Execution System)등의 생산 운영 시스템(130), 호스트(Host 또는 Tool Controller)(120), 반도체 제조 설비(110)의 형태로 통신연결을 구성한다.
반도체 제조 산업에서는 EES(Equipment Engineering System)이라고 하는 장비 데이터를 분석하는 분석 시스템(140)이 존재한다.
그러나 해당 분석 시스템(140)은 해당 산업에 특화된 전용 제품으로 제조 공장 내에 설치되고 운영이 되어야 하는 구조이다. 또한, 호스트(120)를 통해서 데이터를 수신해야 하므로 호스트(120)의 기능 수정이 필요하고, 데이터 수집 기능 추가에 따른 성능 저하도 고려해야 한다. 그래서, EES 제품 도입 및 적용에 상당한 비용과 시간이 소요된다.
반도체 제조 설비(110)에 사용되는 SECS/GEM 통신 규약은 TCP/IP 기반에 바이너리(Binary) 통신방식으로 다른 시스템과 연계 시에 데이터 분석이 용이하지 않고, 보안 관련 기능이 존재하지 않는다. 그래서, 다양한 외부 서비스에서 반도체 제조 설비(110)의 데이터를 이용하기 위해서는 매번 해당 서비스에 맞도록 데이터 변환 과정이 필요하다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 데이터를 IoT 플랫폼 서비스에 연결하기 위한 방법과 그 방법을 실현할 수 있는, 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 데이터 통신 메시지를 IoT 서비스에 적합한 형식으로 변환하는 방법과 IoT 서비스용 프로토콜을 이용하여 복수의 시스템으로 전달할 수 있는, 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 개조 없이 설비 데이터를 클라우드(Cloud) 기반의 각종 IoT 플랫폼 서비스에 연결할 수 있도록 하여 다양한 데이터 분석 시스템에서 활용할 수 있는, 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 각종 데이터를 다양한 데이터 분석 서비스를 통해서 분석하고자 할 때, 제조 설비뿐만 아니라 호스트 시스템의 변경 없이 설비의 데이터를 외부 서비스로 전달하는 시스템 및 방법과 그 방법을 실현하는 장치를 제공하고자 한다.
그래서, 본 발명의 실시 예들은 IoT 플랫폼 서비스에서 많이 사용되는 빅데이터 분석, 머신 러닝 등의 외부 서비스를 통하여 반도체 제조 설비의 데이터를 분석할 수 있는 기반 환경을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템에 있어서, 반도체 제조 산업의 설비 자동화 환경을 변경하지 않으면서, 반도체 제조 설비의 데이터를 외부 시스템으로 전달하기 위한, 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 반도체 제조 설비로부터 수신되는 반도체 장비 간 통신 데이터를 호스트에 전송하거나, 상기 호스트로부터 수신된 통신 데이터를 상기 반도체 제조 설비에 전송하는 데이터 전송부; 상기 반도체 장비 간 통신 데이터를 표준화된 데이터 형식으로 변환하는 데이터 변환부; 및 외부 분석 시스템과 연결하고, 상기 표준화된 데이터 형식으로 변환된 통신 데이터를 상기 연결된 외부 분석 시스템으로 전송하는 데이터 연결부를 포함하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템이 제공될 수 있다.
상기 데이터 변환부는, 상기 반도체 장비 간 통신 데이터를 텍스트를 이용하는 개방형 데이터 형식으로 변환할 수 있다.
상기 데이터 변환부는, 속성-값 쌍으로 이루어진 데이터 객체를 전달하기 위해, 상기 반도체 제조 설비에서 이용하는 SECS(SEMI Equipment Communications Standard) 메시지를 인터넷 서비스에서 이용되는 JSON(JavaScript Object Notation) 데이터 형식으로 변환할 수 있다.
상기 데이터 변환부는, SECS 메시지의 각각의 항목에 대응하는 JSON 객체를 지정하고, 데이터 타입을 기정의된 표현식으로 표현할 수 있다.
상기 데이터 변환부는, SECS 아이템(Item) 객체의 속성으로 데이터타입(DataType)을 이용하고, 길이(Length)를 생략하고 값(Value)을 어레이(Array)로 표현하여 길이를 나타내는 방식으로 SECS 아이템 객체를 간소화시킬 수 있다.
상기 데이터 전송부는, 바이패스 기능이 구비된 적어도 하나 이상의 쌍의 제1 및 제2 이더넷 포트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 이더넷 포트를 통해 상기 호스트와 상기 반도체 제조 설비의 통신 선로를 각각 연결할 수 있다.
상기 데이터 전송부는, 정상 상태에서 각각의 이더넷 포트를 동작시키고, 바이패스 상태에서는 구비된 릴레이(Relay) 동작에 의해 통신 선로를 물리적으로 연결시켜 통신 데이터를 바이패스시킬 수 있다.
상기 데이터 전송부는, 구비된 와치독 타이머가 타임아웃되는 경우, 구동 소프트웨어가 종료되는 경우, 또는 전원이 오프된 경우에 통신 데이터를 바이패스시킬 수 있다.
상기 데이터 연결부는, 바이패스 기능이 없는 제3 이더넷 포트를 포함하고, 상기 제3 이더넷 포트와 연결된 외부 통신망을 통해 외부 분석 시스템과 통신할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 초기에 설정된 이더넷 포트의 바이패스 상태를 해제하여 정상 상태로 전환하는 단계; 반도체 제조 설비, 호스트 및 외부 분석 시스템 중에서 어느 하나로부터 메시지 수신을 대기하는 단계; 수신 메시지가 상기 호스트로부터 수신된 호스트 메시지인 경우, 상기 반도체 제조 설비로 메시지를 전송하거나, 상기 수신 메시지가 상기 반도체 제조 설비로부터 수신된 설비 메시지인 경우, 상기 호스트로 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 수신 메시지에 외부 재전송이 설정된 경우, 상기 수신 메시지를 표준화된 데이터 형식으로 변환하고, 상기 변환된 수신 메시지를 상기 외부 분석 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 방법이 제공될 수 있다.
상기 방법은, 수신 메시지가 상기 외부 분석 시스템으로부터 수신된 외부 메시지인 경우, 상기 반도체 제조 설비로 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 데이터를 IoT 플랫폼 서비스에 연결하기 위한 방법과 그 방법을 실현할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 데이터 통신 메시지를 IoT 서비스에 적합한 형식으로 변환하는 방법과 IoT 서비스용 프로토콜을 이용하여 복수의 시스템으로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 개조 없이 설비 데이터를 클라우드(Cloud) 기반의 각종 IoT 플랫폼 서비스에 연결할 수 있도록 하여 다양한 데이터 분석 시스템에서 활용할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 반도체 제조 설비의 각종 데이터를 다양한 데이터 분석 서비스를 통해서 분석하고자 할 때, 제조 설비뿐만 아니라 호스트 시스템의 변경 없이 설비의 데이터를 외부 서비스로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 IoT 플랫폼 서비스에서 많이 사용되는 빅데이터 분석, 머신 러닝 등의 외부 서비스를 통하여 반도체 제조 설비의 데이터를 분석할 수 있는 기반 환경을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 기존의 반도체 제조 산업의 설비 자동화 환경을 변경하지 않으면서, 반도체 제조 설비의 데이터를 외부 시스템으로 전달할 수 있다.
그래서, 본 발명의 실시 예들은 제조업체뿐만 아니라 설비업체에서 여러 가지 관점의 다양한 데이터 분석 시스템 활용함으로써, 제조 설비의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 기존의 온프레미스(On-Premise) 방식의 제품에서 클라우드(Cloud) 기반의 다양한 데이터 분석 서비스로 전환을 할 수 있도록 하여 시스템 도입/운영 비용의 절감을 도모할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 반도체 제조 공장의 자동화 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 시스템에서의 데이터 연결 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 적용되는 SECS 메시지의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 SECS 메시지와 JSON 객체 간의 변환 규칙과 데이터 타입별 표현식을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SECS 아이템의 JSON 표현식을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 정상 상태 및 바이패스 상태의 이더넷 포트의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 장치의 이더넷 포트와 외부 분석 시스템 간의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템에 대한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)은 반도체 제조 설비(210), 데이터 연결 장치(220), 호스트(230) 및 IoT 플랫폼 서비스(250)를 포함한다.
여기서, 데이터 연결 장치(220)는 인터넷(240)과 연결되어 있으며, 인터넷(240)을 통해 IoT 플랫폼 서비스(250)와 연결되어 있다.
이하, 도 2의 반도체 제조 설비(210)와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
반도체 제조 설비(210), 데이터 연결 장치(220) 및 호스트(230)는 반도체 제조 설비(210)와 IoT 플랫폼 서비스(250)를 연결하기 위한 데이터를 서로 송수신한다.
여기서, 반도체 제조 설비(210)는 SECS/GEM 통신 기반의 반도체 제조 설비일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)은 반도체 제조 설비(210)의 데이터를 인터넷(240)과 연결된 데이터 연결 장치(220)를 통해 IoT 플랫폼 서비스(250)에 연결할 수 있다. IoT 플랫폼 서비스(250)에는 외부의 분석 시스템이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)은 반도체 제조 설비(210)의 데이터 통신 메시지를 IoT 서비스에 적합한 형식으로 변환할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 시스템(200)은 그 변환된 데이터 통신 메시지와 IoT 서비스용 프로토콜을 이용하여 복수의 시스템으로 전달할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 시스템(200)은 반도체 제조 설비(210)의 개조 없이 설비 데이터를 각종 IoT 플랫폼 서비스(250)에 연결할 수 있도록 한다. 여기서, IoT 플랫폼 서비스(250)는 클라우드(Cloud) 기반의 IoT 플랫폼 서비스일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)은 다양한 데이터 분석 시스템에서 활용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)은 반도체 제조 설비(210)와 호스트(230) 간의 기존 데이터 전달을 처리하는 기능, 반도체 제조 설비(210)의 데이터를 표준화된 데이터 형식으로 상호 변환하는 기능, 표준 형식으로 변환된 데이터를 외부 서비스로 전달하는 기능, 각 기능을 구현한 시스템을 구동하기 위한 장치를 포함한다.
반도체 제조 설비(210)와 호스트(230) 간의 통신 데이터를 손실 없이 전달하는 것은 반도체 자동화 시스템 운영에 필수적으로 필요하다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)은 소프트웨어적인 조치뿐만 아니라, 소프트웨어 이상 시에도 정상 통신을 보장할 수 있도록 하드웨어 측면에서도 통신 데이터를 손실 없이 전달하는 기능을 수행한다.
기존 반도체 제조 설비에서 사용하는 SEMI 표준의 SECS 메시지를 일반적인 표준 메시지로 변환하는 것은 다양한 외부 서비스를 활용하기 위해서 매우 중요하다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)에서는 인터넷 서비스에서 많이 사용되는 JSON(JavaScript Object Notation) 형식을 이용한다. 이 JSON 형식은 경량이며, 사람뿐만 아니라 기계가 분석, 생성하기에도 용이한 구조를 지니고 있으며, 다양한 컴퓨터 프로그래밍 언어에서 사용이 가능하다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)을 구동하기 위한 데이터 연결 장치(220)는 다음과 같은 하드웨어 구성을 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 시스템에서의 데이터 연결 장치의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 장치(220)는, 데이터 전송부(221), 데이터 변환부(222) 및 데이터 연결부(223)를 포함한다.
이하, 도 3의 데이터 연결 장치(220)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
데이터 전송부(221)는 반도체 제조 설비(210)로부터 수신되는 반도체 장비 간 통신 데이터를 호스트(230)에 전송한다. 또한, 데이터 전송부(221)는 호스트(230)로부터 수신된 통신 데이터를 상기 반도체 제조 설비(210)에 전송한다.
여기서, 데이터 전송부(221)는 구동 소프트웨어 이상이나 하드웨어 공급 전원 차단 시에도 반도체 제조 설비(210)와 호스트(230) 간의 통신이 정상적으로 이루어질 수 있도록 이더넷 포트의 통신 바이패스 기능을 수행한다.
데이터 변환부(222)는 반도체 장비 간 통신 데이터를 표준화된 데이터 형식으로 변환한다. 여기서, 데이터 변환부(222)는 반도체 장비 간 통신 데이터를 텍스트를 이용하는 개방형 데이터 형식으로 변환할 수 있다.
데이터 연결부(223)는 외부 분석 시스템과 연결하고, 표준화된 데이터 형식으로 변환된 통신 데이터를 연결된 외부 분석 시스템으로 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 적용되는 SECS 메시지의 구조를 나타낸 도면이다.
SECS 메시지(410)는 구조는 도 4와 같다. 도 4에 도시된 SECS 메시지는 헤더(Header, 411)와 바디(Body, 412)로 구성되어 있다.
SECS 메시지(410)의 헤더(411)는 디바이스 ID(Device ID), 스트림 번호(Stream Number), 기능 번호(Function Number), 대기 비트(Wait Bit), 시스템 바이트(System Bytes)로 구성된다.
바디(412)는 데이터 타입(Data Type), 길이(Length), 값(Value)으로 이루어진 복수의 SECS 아이템(Item)으로 구성된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 SECS 메시지와 JSON 객체 간의 변환 규칙과 데이터 타입별 표현식을 나타낸 도면이다.
이러한 SECS 메시지를 문자열 형태 또는 텍스트 형태의 JSON 형식의 메시지로 변환하기 위해서, 데이터 변환부(222)는 일정한 변환 규칙을 부여하여 메시지 변환의 일관성을 확보한다.
데이터 변환부(222)는 속성-값 쌍으로 이루어진 데이터 객체를 전달하기 위해, 반도체 제조 설비(210)에서 이용하는 SECS(SEMI Equipment Communications Standard) 메시지를 인터넷 서비스에서 이용되는 JSON(JavaScript Object Notation) 데이터 형식으로 변환한다.
데이터 변환부(222)는 SECS 메시지의 각각의 항목에 대응하는 JSON 객체를 도 5와 같이 지정한다. 여기서, 데이터 타입은 도 6과 같이 표현식을 정의한다. SECS 아이템 중에서 데이터 타입이 "L(List)" 인 것은 값(Value)에 복수 개의 SECS 아이템을 가질 수 있다.
즉, 데이터 변환부(222)는 SECS 메시지의 각각의 항목에 대응하는 JSON 객체를 지정하고, 데이터 타입을 기정의된 표현식으로 표현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SECS 아이템의 JSON 표현식을 나타낸 도면이다.
SECS 메시지의 바디(Body) 부분은 전송할 메시지마다 SECS 아이템(예컨대, 데이터 타입, 길이, 값)의 개수가 가변적이다. 그리고 복수의 SECS 아이템 객체의 속성을 표시하기 위한 "Data Type", "Length", "Value" 문자열이 반복적으로 사용된다. 따라서 변환된 JSON 문자열의 전체 크기가 불필요하게 늘어나게 된다.
그래서, 데이터 변환부(222)는 SECS 아이템 객체를 간소화된 표현으로 변경한다. 데이터 변환부(222)는 도 7과 같이 간소화된 표현을 사용하여 전체 메시지 크기를 줄여 메시지 처리 부하를 낮출 수 있다. 예를 들면, 데이터 변환부(222)는 속성으로 데이터 타입(Data Type)을 이용하고, 길이(Length)는 생략하고 값(Value)을 어레이(Array)로 표현하여 길이를 나타낸다. 즉, 데이터 변환부(222)는 SECS 아이템(Item) 객체의 속성으로 데이터타입(DataType)을 이용하고, 길이(Length)를 생략하고 값(Value)을 어레이(Array)로 표현하여 길이를 나타내는 방식으로 SECS 아이템 객체를 간소화시킬 수 있다. 단, 아스키(ASCII)의 경우는 어레이(Array)로 표현하지 않고 문자열 길이로 길이(Length)를 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템(200)은 변환된 JSON 형식의 데이터를 외부 서비스로 전달하기 위해 IoT 플랫폼 서비스(250)에서 대부분 지원하는 MQTT(MQ Telemetry Transport) 프로토콜을 이용한다. 해당 MQTT 프로토콜은 구독/발행(Subscribe, Publish) 방식의 데이터 전송을 지원하여 복수의 노드로 송수신이 가능한 장점이 있다.
MQTT를 통한 메시지 송수신 방식은 다음과 같다. 데이터 연결 장치(220)는 외부에서 운영 중인 MQTT 브로커(Broker)에 메시지 송수신을 위한 토픽(Topic)을 각각 등록한다. 그리고 데이터 연결 장치(220)는 해당 토픽(Topic)에 메시지를 발행하여 메시지 송신을 수행한다. 이어서, 데이터 연결 장치(220)는 메시지 수신을 위해서는 해당 토픽을 구독한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 장치의 이더넷 포트와 외부 분석 시스템 간의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 연결 장치(220)는 컴퓨터 프로그램 실행을 위한 중앙처리장치(CPU)와 메모리시스템, 와치독(Watchdog) 타이머, 바이패스(Bypass) 기능이 내장된 이더넷 포트(Ethernet Port) 1쌍, 별도의 이더넷 포트(Ethernet Port) 1개, 무선(Wireless) 통신 모듈과 안테나, LTE(Long Term Evolution) 통신 모듈과 안테나를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 데이터 연결 장치(220)는 이러한 바이패스 기능 내장된 한 쌍의 이더넷 포트와, 바이패스 기능이 없는 이더넷 포트와, 외부 통신 모듈(340)을 포함한다. 구체적으로, 데이터 전송부(221)는 바이패스 기능이 구비된 적어도 하나 이상의 쌍의 제1 및 제2 이더넷 포트(310 및 320)를 포함하고, 제1 및 제2 이더넷 포트(310 및 320)를 통해 호스트(230)와 반도체 제조 설비(210)의 통신 선로를 각각 연결할 수 있다.
한 쌍의 제1 및 제2 이더넷 포트(310 및 320)는 바이패스 기능을 내장하고, 호스트(230)와 반도체 제조 설비(210) 간의 통신 선로를 각각 연결한다.
바이패스 기능이 없는 제3 이더넷 포트(330)는 인터넷을 통해 외부 분석 시스템과 연결한다. 외부 분석 시스템에는 IoT 플랫폼 서비스(250)가 포함될 수 있다. 데이터 연결부(223)는 바이패스 기능이 없는 제3 이더넷 포트(330)를 포함하고, 제3 이더넷 포트(330)와 연결된 외부 통신망을 통해 외부 분석 시스템과 통신할 수 있다.
예를 들어, 외부 통신 모듈(340)은 무선 통신망(예컨대, 와이파이 등)을 통해 외부 분석 시스템에 연결할 수 있는 무선(Wireless) 통신 모듈과 안테나를 포함할 수 있다. 외부 통신 모듈(340)은 이동 통신망(예컨대, LTE망)을 통해서 외부 분석 시스템에 연결할 수 있는 이동 통신 모듈과 안테나를 포함할 수 있다.
이러한 외부 통신 모듈(340)은 인터넷이나 통신망을 통해서 외부 분석 시스템에 연결할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 정상 상태 및 바이패스 상태의 이더넷 포트의 동작을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 바이패스 기능이 내장된 적어도 하나 이상의 쌍의 이더넷 포트는 정상 상태와 바이패스 상태의 2가지 상태를 가진다.
일례로, 한 쌍의 제1 및 제2 이더넷 포트(310 및 320)는 정상상태에서는 각각의 이더넷 포트로 동작한다.
반면, 데이터 전송부(221)는 정상 상태에서 각각의 이더넷 포트를 동작시키고, 바이패스 상태에서는 구비된 제1 및 제2 릴레이(Relay, 311 및 321) 동작에 의해 통신 선로를 물리적으로 연결시켜 통신 데이터를 바이패스시킬 수 있다. 한 쌍의 이더넷 포트(310 및 320)는 바이패스 상태에서는 내부에 장치된 릴레이(311 및 321) 동작에 의해 통신 선로가 물리적으로 연결이 된다. 그러면, 모든 통신 신호가 바이패스된다. 즉, 반도체 제조 설비(210)와 호스트(230) 간의 통신 선로가 물리적으로 연결되어, 데이터 연결 장치(220)가 고장 상태인 경우에도 반도체 제조 설비(210)와 호스트(230) 간의 통신이 정상적으로 이루어질 수 있다. 즉, 데이터 전송부(221)는 한 쌍의 이더넷 포트를 통해 통신 바이패스 기능을 수행한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 방법에 대한 흐름도이다.
도 11을 참조하여 데이터 연결 장치(220)의 처리 과정을 설명한다. 이러한 처리 과정은 구동 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다.
우선, 데이터 연결 장치(220)의 구동 소프트웨어가 시작되면 이더넷 포트의 바이패스 상태를 해제하여 정상 상태로 전환한다(S101). 여기서, 구동 소프트웨어의 정지, 오류 등으로 일정 시간마다 와치독 타이머를 초기화하지 않아 타임아웃되면, 데이터 연결 장치(220)는 와치독에 의해서 바이패스 기능을 동작할 수 있다. 또한, 데이터 연결 장치(220)는 구동 소프트웨어의 종료 시, 즉시 바이패스 모드로 전환할 수 있다. 또한, 데이터 연결 장치(220)는 전원이 오프된 경우에도 바이패스 기능을 동작한다. 즉, 데이터 전송부(221)는 구비된 와치독 타이머가 타임아웃되는 경우, 구동 소프트웨어가 종료되는 경우, 또는 전원이 오프된 경우에 통신 데이터를 바이패스시킬 수 있다. 소프트웨어 정지나 전원 이상 시에도 호스트(230)와 반도체 제조 설비(210) 간의 통신 연결은 바이패스 기능을 통해서 정상적으로 동작할 수 있게 된다.
그리고 데이터 연결 장치(220)는 종료 요청이 있는지를 확인한다(S102).
한편, 상기 확인 결과(S102), 종료 요청이 없으면, 데이터 연결 장치(220)는 메시지 수신을 대기한다(S103). 여기서, 메시지는 호스트(230)와 반도체 제조 설비(210) 간에 전송되는 통신 메시지 또는 외부 분석 시스템으로부터 수신되는 통신 메시지일 수 있다.
수신 메시지가 수신되면, 데이터 연결 장치(220)는 수신 메시지를 확인하여 그 확인 결과에 따라 메시지를 분기하여 전송한다(S104).
데이터 연결 장치(220)는 수신 메시지가 호스트(230)로부터 수신된 호스트 메시지인지를 확인한다(S105).
상기 확인 결과(S105), 수신 메시지가 호스트(230)로부터 수신된 호스트 메시지인 경우, 데이터 연결 장치(220)는 반도체 제조 설비(210)로 수신 메시지를 전송한다(S106). 반면, 수신 메시지가 호스트(230)로부터 수신된 호스트 메시지가 아니면, 데이터 연결 장치(220)는 S102 과정을 수행한다.
한편, 데이터 연결 장치(220)는 수신 메시지가 반도체 제조 설비(210)로부터 수신된 설비 메시지인지를 확인한다(S107).
상기 확인 결과(S107), 수신 메시지가 반도체 제조 설비(210)로부터 수신된 설비 메시지인 경우, 데이터 연결 장치(220)는 반도체 제조 설비(210)로 수신 메시지를 전송한다(S108). 반면, 수신 메시지가 반도체 제조 설비(210)로부터 수신된 설비 메시지가 아니면, 데이터 연결 장치(220)는 S102 과정을 수행한다.
그리고 데이터 연결 장치(220)는 수신 메시지를 모니터링하여 외부 재전송의 설정 여부인지를 확인한다(S109).
상기 확인 결과(S109), 수신 메시지에 외부 재전송이 설정되어 있으면, 데이터 연결 장치(220)는 수신 메시지를 표준화된 데이터 형식으로 변환하고, 그 변환된 수신 메시지를 외부로 재전송한다(S110). 여기서, 외부 재전송은 수신 메시지에 반도체 제조 설비(210)에서 발생하는 센서값, 측정값 등이 포함될 때 설정될 수 있다. 즉, 데이터 연결 장치(220)는 정상상태에서는 구동 소프트웨어에 의해서 호스트(230)와 반도체 제조 설비(210) 간의 통신 메시지를 지속적으로 모니터링한다. 데이터 연결 장치(220)는 설정된 정보에 따라서 특정 메시지를 외부 분석시스템으로 재전송할 수 있다. 반면, 수신 메시지에 외부 재전송이 설정되어 있지 않으면, 데이터 연결 장치(220)는 S102 과정을 수행한다.
한편, 데이터 연결 장치(220)는 수신 메시지가 외부 분석 시스템으로부터 수신된 외부 메시지인지를 확인한다(S111).
상기 확인 결과(S111), 수신 메시지가 외부 분석 시스템으로부터 수신된 외부 메시지인 경우, 데이터 연결 장치(220)는 반도체 제조 설비(210)로 수신 메시지를 전송한다(S106). 반면, 수신 메시지가 외부 분석 시스템으로부터 수신된 외부 메시지가 아니면, 데이터 연결 장치(220)는 S102 과정을 수행한다.
한편, 상기 확인 결과(S102), 종료 요청이 있으면, 데이터 연결 장치(220)는 이더넷 포트의 바이패스 기능을 설정한다(S113)
이와 같이, 데이터 연결 장치(220)는 외부 분석 시스템에서 수신되는 외부 메시지를 반도체 제조 설비(210)로 전송할 수 있다. 외부 분석 시스템은 SECS 메시지를 직접 처리하지 않고도, 간단한 JSON 형태의 메시지를 통해서 설비의 데이터를 수집하거나, 명령을 설비로 전달할 수 있다.
이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 반도체 제조 설비 120: 호스트
130: 운영 시스템 140: 분석 시스템
200: 데이터 연결 시스템 210: 반도체 제조 설비
220: 데이터 연결 장치 221: 데이터 전송부
222: 데이터 변환부 223: 데이터 연결부
230: 호스트 240: 인터넷망
250: IoT 플랫폼 서비스 310: 제1 이더넷 포트
320: 제2 이더넷 포트 330: 제3 이더넷 포트
340: 외부 통신 모듈

Claims (11)

  1. 반도체 제조 설비로부터 수신되는 반도체 장비 간 통신 데이터를 호스트에 전송하거나, 상기 호스트로부터 수신된 통신 데이터를 상기 반도체 제조 설비에 전송하는 데이터 전송부;
    상기 반도체 장비 간 통신 데이터를 표준화된 데이터 형식으로 변환하는 데이터 변환부; 및
    외부 분석 시스템과 연결하고, 상기 표준화된 데이터 형식으로 변환된 통신 데이터를 상기 연결된 외부 분석 시스템으로 전송하는 데이터 연결부
    를 포함하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    상기 반도체 장비 간 통신 데이터를 텍스트를 이용하는 개방형 데이터 형식으로 변환하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    속성-값 쌍으로 이루어진 데이터 객체를 전달하기 위해, 상기 반도체 제조 설비에서 이용하는 SECS(SEMI Equipment Communications Standard) 메시지를 인터넷 서비스에서 이용되는 JSON(JavaScript Object Notation) 데이터 형식으로 변환하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    SECS 메시지의 각각의 항목에 대응하는 JSON 객체를 지정하고, 데이터 타입을 기정의된 표현식으로 표현하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    SECS 아이템(Item) 객체의 속성으로 데이터타입(DataType)을 이용하고, 길이(Length)를 생략하고 값(Value)을 어레이(Array)로 표현하여 길이를 나타내는 방식으로 SECS 아이템 객체를 간소화시키는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송부는,
    바이패스 기능이 구비된 적어도 하나 이상의 쌍의 제1 및 제2 이더넷 포트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 이더넷 포트를 통해 상기 호스트와 상기 반도체 제조 설비의 통신 선로를 각각 연결하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송부는,
    정상 상태에서 각각의 이더넷 포트를 동작시키고, 바이패스 상태에서는 구비된 릴레이(Relay) 동작에 의해 통신 선로를 물리적으로 연결시켜 통신 데이터를 바이패스시키는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송부는,
    구비된 와치독 타이머가 타임아웃되는 경우, 구동 소프트웨어가 종료되는 경우, 또는 전원이 오프된 경우에 통신 데이터를 바이패스시키는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 연결부는,
    바이패스 기능이 없는 제3 이더넷 포트를 포함하고, 상기 제3 이더넷 포트와 연결된 외부 통신망을 통해 외부 분석 시스템과 통신하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 시스템.
  10. 초기에 설정된 이더넷 포트의 바이패스 상태를 해제하여 정상 상태로 전환하는 단계;
    반도체 제조 설비, 호스트 및 외부 분석 시스템 중에서 어느 하나로부터 메시지 수신을 대기하는 단계;
    수신 메시지가 상기 호스트로부터 수신된 호스트 메시지인 경우, 상기 반도체 제조 설비로 메시지를 전송하거나, 상기 수신 메시지가 상기 반도체 제조 설비로부터 수신된 설비 메시지인 경우, 상기 호스트로 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 수신 메시지에 외부 재전송이 설정된 경우, 상기 수신 메시지를 표준화된 데이터 형식으로 변환하고, 상기 변환된 수신 메시지를 상기 외부 분석 시스템으로 전송하는 단계
    를 포함하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    수신 메시지가 상기 외부 분석 시스템으로부터 수신된 외부 메시지인 경우, 상기 반도체 제조 설비로 메시지를 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 반도체 제조 설비와 외부 분석 시스템 간의 데이터 연결 방법.
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