專利名稱：自動化作業(yè)管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動化作業(yè)管理的領(lǐng)域，尤其涉及用于在半導(dǎo)體制造設(shè)施中 進行設(shè)備處理的監(jiān)視和控制。 '
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體芯片制造典型地并不享有其他技術(shù)部門享有的高級別的自動化。 在半導(dǎo)體芯片制造廠的各個區(qū)域，系統(tǒng)和工具常常僅為半集成或甚至完全獨
立的。此外，由于典型地使用專有通信協(xié)議，要使該制造過程自動化常常很 困難，在某種程度上不僅要協(xié)調(diào)工具之間的活動，而且要從工具采集數(shù)據(jù)使 得可用于處理改進和其他作業(yè)管理功能。
在典型的配置中，工具被組織在一起并且被稱為"工作站控制器"的整
體式(monoUthic )軟件程序松散地控制。典型的工作站控制器使用稱為 SECS/GEM的工業(yè)標準化接口與單個工具或一組工具通信。SECS/GEM在大 多數(shù)使用300mm硅晶圓(wafer)來生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的工具中出現(xiàn)，并且也 是使用200mm晶圓的工廠中的標準通信接口 。 300mm和200mm工廠類型的 需要有很大不同，但是二者典型地在其操作的特定部分中使用工作站控制器。
實現(xiàn)工作站控制器的當(dāng)前軟件架構(gòu)具有嚴重的限制，尤其是在半導(dǎo)體制 造工具之間的集成以及處理有關(guān)工具動作和狀態(tài)的數(shù)據(jù)的方式方面。在需要 設(shè)備直接從工具提供實時數(shù)據(jù)至其他軟件應(yīng)用程序、以便為了制造過程分析、 診斷和迅速實現(xiàn)的糾正動作的目的的情況下，當(dāng)前用來集成和^是取來自工具 的數(shù)據(jù)的軟件架構(gòu)具有許多要克服的設(shè)計缺陷。
一個限制是當(dāng)前相應(yīng)的傳統(tǒng)解決方案使用單個客戶端SECS/GEM通信 協(xié)議來從由工作站控制器管理的半導(dǎo)體設(shè)備采集數(shù)據(jù)。因此，僅單個客戶端 能夠與每個工具通信并且按照SECS/GEM接口規(guī)范中的數(shù)據(jù)可用能力來驅(qū)動 該可用數(shù)據(jù)集合。SECS/GEM接口不顯露該設(shè)備的結(jié)構(gòu)，從而不可能確定該 設(shè)備的物理組成。此外，SECS/GEM不是可發(fā)現(xiàn)的接口 ，所以應(yīng)用無法查詢 該設(shè)備來確定其能力。同樣，SECS/GEM沒有安全機制，所以在SECS/GEM中沒有客戶端授權(quán)和訪問許可的概念。最后，單個客戶端限制意味著不支持 多個客戶端對設(shè)備信息的同時訪問。
另 一個出現(xiàn)在當(dāng)前工作站控制器中的基本問題是，作為控制材料處理的 主要功能的漂移的結(jié)果而引起的較高復(fù)雜度。因為在核心作業(yè)管理需要之上 并入了多個功能，因此創(chuàng)建了大且復(fù)雜的軟件架構(gòu)，而該架構(gòu)不容易適應(yīng)于 改變。這也導(dǎo)致單點故障引起多個內(nèi)部故障點以及高的維護成本。因為數(shù)據(jù) 采集典型地與作業(yè)管理集成，所以當(dāng)前工作站控制器已經(jīng)變?yōu)樵O(shè)備數(shù)據(jù)的單
純采集器，要求數(shù)據(jù)需求者(data consumer )經(jīng)過工作站控制器來連接。 在半導(dǎo)體工業(yè)中的改變已經(jīng)要求半導(dǎo)體制造商實現(xiàn)高效自動化集成戰(zhàn)
略，這主要歸功于，隨著電路容量增加到300mm晶圓及以上，同時幾何尺寸 減少(現(xiàn)在集中于45nm及以下)，從而導(dǎo)致必須被管理的制造數(shù)據(jù)的指數(shù)級 增長。除了以上改變的驅(qū)動因素外，幾種其他壓力也放大了改變的需要。首 先，存在這樣的需要將少量的專家資源集中于解決問題，并且減少在僅僅 查找數(shù)據(jù)上花費的資源。同樣，在45nm時半導(dǎo)體晶圓處理失誤的高成本一 每個晶圓由數(shù)百到數(shù)千的晶片(die)組成，這使得對高效解決方案的需要更 強烈。也存在性能問題來驅(qū)動對于高效解決方案的需要，諸如設(shè)備停工的高 成本和提高總體設(shè)備效率(OEE)的期望。也存在對于實時數(shù)據(jù)的需要以允 許對處理問題的更快速響應(yīng)、以及對于提高工具生產(chǎn)時間的需要。
當(dāng)前解決方案將不能解決對于諸如電子診斷和高級處理控制(APC)的 應(yīng)用的數(shù)據(jù)訪問要求，其中該電子診斷和高級協(xié)議控制要求關(guān)于自動化架構(gòu) 的能力以支持獨立于設(shè)備處理控制所有權(quán)的、對設(shè)備的并發(fā)多客戶端訪問。 實現(xiàn)"按需數(shù)據(jù)"的能力是在下一代半導(dǎo)體集中的工作站控制器架構(gòu)中的驅(qū) 動因素。由于行業(yè)從基于批(lot based )前進到晶圓級制造，因此自動化解決 方案將需要能夠提供進行高效制造和商業(yè)決策所需的高級統(tǒng)計處理控制 (SPC)、故障檢測分類和連續(xù)運行(run-to-mn)控制應(yīng)用，以滿足其顧客的要求。
由于以上所述的原因，該典型的工作站控制器已變?yōu)檎系K。本來該工作 站控制器曾被設(shè)計為專門控制制造作業(yè)的管理，而現(xiàn)在該工作站控制器發(fā)展 成雜亂互相纏繞的一組程序，其功能已經(jīng)如其復(fù)雜度一樣擴展。該復(fù)雜度使 得對工作站控制器以及對其基本功能(諸如作業(yè)管理)的維護或改變變得非 常困難、耗時和昂貴。在某些情況下，該軟件代碼的交迭和互相纏繞性質(zhì)使得工廠管理者非常猶豫去做出任何改變，即便它們將引起為了增加操作半導(dǎo) 體芯片的輸出成品率所必需的制造過程的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要通過創(chuàng)建與該傳統(tǒng)工作站控制器分離和遠離的新模塊，來解 決現(xiàn)有工作站控制器的問題，該模塊執(zhí)行該工作站控制器最初被設(shè)計的主要
功能作業(yè)管理和控制。
在本發(fā)明的一個方面，提供軟件庫，其允許實現(xiàn)下一代工作站控制器。 特別地，能夠創(chuàng)建薄工作站控制器客戶端，來與設(shè)備服務(wù)器通信并且被專用 于設(shè)備處理的監(jiān)視和控制。所述薄工作站控制器客戶端與設(shè)備服務(wù)器通信， 后者進而與工具通信。能夠支持工業(yè)標準通信協(xié)議，并且能夠支持多客戶端 分布式架構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個方面，提供作業(yè)管理和控制的方法。特別地，薄工作 站控制器客戶端接收作業(yè)配置信息并且與設(shè)備服務(wù)器通信。該設(shè)備服務(wù)器可 以實現(xiàn)作業(yè)工廠并且存儲向薄工作站控制器客戶端提供實時作業(yè)狀態(tài)信息的
作業(yè)實例(job instance )。該設(shè)備服務(wù)器實現(xiàn)工具模型，其將薄工作站控制器 客戶端從直接與工具通信中分離并且允許其他客戶端與工具通信。


圖1說明關(guān)于本發(fā)明的實施例使用的作業(yè)創(chuàng)建和管理的流程。 圖2說明結(jié)合其他工廠設(shè)備的本發(fā)明的實施例。
具體實施例方式
本發(fā)明，結(jié)合設(shè)備服務(wù)器，提供對在當(dāng)今半導(dǎo)體設(shè)施中那些實現(xiàn)工作站 控制器解決方案正面臨的許多障礙的解決方案。依照本發(fā)明的薄工作站控制 器客戶端使用不同于SECS/GEM的接口與制造工具或工具組連接，該接口允 許在不干擾傳統(tǒng)工作站控制器的情況下操作。關(guān)于本發(fā)明使用的設(shè)備服務(wù)器 的示例是由Asyst Technologies, Inc.提供的設(shè)備接口橋(EIB )。 Asyst Technologies, Inc.提供的Asyst指揮器是用于依照本發(fā)明創(chuàng)建作業(yè)管理客戶端 的庫的實施例。
依照本發(fā)明實現(xiàn)的薄工作站控制器客戶端經(jīng)過高級通信軟件層來通信，該高級通信軟件層允許更靈活地連接工具以及獲取來自工具的數(shù)據(jù)。在此情 況下，這意味著在薄工作站控制器客戶端操作時傳統(tǒng)工作站控制器仍保持在 原處，或者該工作站控制器能夠被完全地分解成幾個模塊，各模塊將低效率 壓縮進該傳統(tǒng)工作站控制器中的許多類型的功能分布成新的獨立組件。本發(fā) 明的架構(gòu)提供使用非互相纏繞的、開放架構(gòu)的解決方案來實現(xiàn)將結(jié)合設(shè)備服 務(wù)器工作的工作站控制器功能的優(yōu)點。
這樣，該薄工作站控制器客戶端和該設(shè)備服務(wù)器通過將以前在傳統(tǒng)工作 站控制器中互相纏繞的部分功能分布為獨立和靈活的客戶端，革新半導(dǎo)體工 廠自動化的方法。設(shè)備服務(wù)器的存在使得可使用具有特定功能(諸如作業(yè)管 理、數(shù)據(jù)庫管理和設(shè)備性能跟蹤)的多個分布式客戶端。該薄工作站控制器 客戶端實現(xiàn)作業(yè)管理客戶端，其功能是管理和運行涉及處理一組半導(dǎo)體芯片 材料的作業(yè)。
本發(fā)明的架構(gòu)相對傳統(tǒng)工作站控制器存在許多優(yōu)點。首先，促進了分發(fā) 客戶端應(yīng)用的使用。該設(shè)備服務(wù)器將工具到服務(wù)器的通信與客戶端到服務(wù)器 的通信分離開。因此，不同于多功能、多應(yīng)用的傳統(tǒng)工作站控制器，能夠創(chuàng) 建專門用于作業(yè)管理的薄工作站控制器客戶端。同時，其他客戶端，諸如那 些專用于數(shù)據(jù)采集和分析的客戶端能夠類似地被創(chuàng)建，并且能夠直接地與設(shè) 備服務(wù)器交互，而無須牽涉該薄工作站控制器客戶端。數(shù)據(jù)采集被有效地與 作業(yè)管理分離開。
將功能分離到多個分布式客戶端中，這消除了非作業(yè)管理應(yīng)用具有的對
由工作站控制器提供的數(shù)據(jù)的臨界(crippling)依賴。因此，該薄客戶端工作 站控制器不再是設(shè)備數(shù)據(jù)的單純采集者，因此降低了開發(fā)、實現(xiàn)和維護作業(yè) 管理解方案的成本。僅那些直接地影響作業(yè)管理和控制的問題需要由該薄客
戶端工作站控制器解決。將作業(yè)管理與數(shù)據(jù)采集功能分離的另 一個優(yōu)點是在 傳統(tǒng)工作站控制器形式中的單點故障已經(jīng)由更容易地診斷的、不互相纏繞在 一起的多個潛在故障點取代。
圖1說明在本發(fā)明的實施例中的作業(yè)流。XML格式化的配置110被用作 對薄工作站控制器客戶端120的輸入。這些配置指明作業(yè)的開始和運行時行 為。指揮器130是客戶端120利用的軟件庫。指揮器130實現(xiàn)用于創(chuàng)建和管 理作業(yè)的完全特征應(yīng)用編程接口 (API)。在優(yōu)選實施例中，指揮器130實現(xiàn) 創(chuàng)建作業(yè)和運行作業(yè)服務(wù)，并且支持作業(yè)狀態(tài)改變事件。客戶端120使用創(chuàng)建作業(yè)服務(wù)來基于XML格式化的配置110創(chuàng)建作業(yè)。運行作業(yè)服務(wù)被用來開 始作業(yè)執(zhí)行。任何時候只要作業(yè)狀態(tài)改變，指揮器130就以作業(yè)狀態(tài)改變事 件的形式將事件發(fā)送至客戶端120。
設(shè)備服務(wù)器160實現(xiàn)作業(yè)工廠170，并且包含作業(yè)實例180。經(jīng)由通信路 徑140,將XML作業(yè)請求、制法(recipe)和指令從指揮器130發(fā)送至作業(yè) 工廠170。作業(yè)工廠170包含作業(yè)定義和原語(primitive )。在替換的實施例 中，與作業(yè)工廠170的通信支持用于處理作業(yè)管理的SEMI E40標準。當(dāng)?shù)?了該運行作業(yè)的時候，作業(yè)經(jīng)由內(nèi)部通信路徑190被實例化(instantiate ),并 且在作業(yè)實例180中創(chuàng)建單獨的作業(yè)實例。實時作業(yè)狀態(tài)改變事件經(jīng)由通信 路徑150被發(fā)送至指揮器130。作業(yè)狀態(tài)改變事件為客戶端120提供實現(xiàn)實 時處理改進的能力。在替換的實施例中，通信路徑150支持用于控制作業(yè)管 理的SEMIE94標準。
圖2說明本發(fā)明的實施例，它能夠結(jié)合其他設(shè)備被用于工廠中。薄工作 站控制器客戶端236合并指揮器238、 MES處理器230、設(shè)備處理器232和 制法處理器234來實現(xiàn)獨立于任何數(shù)據(jù)消費者的自動化作業(yè)管理解決方案。 客戶端236分別經(jīng)由通信路徑215和225與制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES ) 210和制 法管理系統(tǒng)(RMS ) 220通信。
在客戶端236和指揮器238之間的接口是用于創(chuàng)建和管理作業(yè)的、容易 使用的應(yīng)用程序接口 (API),并且是基于諸如XML的工業(yè)標準技術(shù)的使用， 來降低使用該系統(tǒng)的復(fù)雜度和學(xué)習(xí)曲線。這允許基于開放架構(gòu)語言而非專有 用戶語言或工具包上的組件來開發(fā)客戶端236系統(tǒng)。此API合并了一般作業(yè) 步驟的庫，諸如下載制法、遠程命令、等待事件。這些作業(yè)步驟執(zhí)行在所 有半導(dǎo)體制造設(shè)施中找得到的標準商業(yè)規(guī)則，允許用戶迅速配置基本處理管
理，并最小化當(dāng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES) 210相接時所需的時間。指揮器238 API也優(yōu)選地提供作業(yè)級聯(lián)，這個特征是可以在處理資源可用前排序作業(yè)。 這允許當(dāng)資源可用時作業(yè)自動地開始，由此提高在關(guān)鍵處理工具上的吞吐量。 在替換的實施例中，由API揭示的作業(yè)管理功能是基于諸如SEMIE40 和E94—樣的工業(yè)標準。能夠通過提供基于GUI的、用于促進作業(yè)創(chuàng)建的公 用程序(utility)進一步增強作業(yè)制法的創(chuàng)建。這樣的公用程序通過提供用于 自動地生成基于XML的作業(yè)規(guī)范的工具包，而降低復(fù)雜度和所需的集成時 間?？蛻舳?36經(jīng)由通信路徑242與設(shè)備服務(wù)器240通信。在優(yōu)選實施例中， 通信路徑242利用Microsoft .NET通信框架。對通信路徑242使用標準接口 ， 這允許以任何.NET語言，而非專有用戶語言或工具包，來開發(fā)對工作站控制 器的自定義組件。
設(shè)備服務(wù)器240經(jīng)由通信路徑265與設(shè)備260通信。在優(yōu)選實施例中， 設(shè)備服務(wù)器240是設(shè)備接口橋(EIB ),如Asyst Technologies, Inc.的Asyst/EIB 產(chǎn)品。通信路徑265能夠支持任何工具到服務(wù)器的通信協(xié)議，并且在優(yōu)選實 施例中與接口 A、新SEMI標準E120 (公用設(shè)備模型)、E125 (設(shè)備自描述) 以及已建立的SEMI標準E4/5 ( SECS )、 E30 ( GEM )和E37 ( HSMS )兼容。
此外，開發(fā)者也能夠通過創(chuàng)建到設(shè)備服務(wù)器240的自定義接口來連接不 尋常的設(shè)備類型(例如，經(jīng)過基于ASCII的ftp協(xié)議通信的設(shè)備)。
客戶端236專用于作業(yè)管理和控制，允許數(shù)據(jù)消費者270、 276、 282和 288直接與設(shè)備服務(wù)器240通信，對這些應(yīng)用有效地繞過客戶端236。這消除 了數(shù)據(jù)消費者對作業(yè)管理客戶端的依賴。數(shù)據(jù)消費者270是統(tǒng)計處理控制 (SPC)客戶端，其利用數(shù)據(jù)272并且經(jīng)由在優(yōu)選實施例中使用.NET框架的 通信路徑244與設(shè)備服務(wù)器240通信。數(shù)據(jù)消費者276是設(shè)備工程能力(BEC ) 客戶端，其利用數(shù)據(jù)278并且經(jīng)由在優(yōu)選實施例中使用HTTP/SOAP標準的 通信路徑246與設(shè)備服務(wù)器240通信。數(shù)據(jù)消費者282是高級處理控制(APC ) 客戶端，其利用數(shù)據(jù)284并且經(jīng)由在優(yōu)選實施例中使用HTTP/SOAP標準的 通信路徑248與設(shè)備服務(wù)器240通信。數(shù)據(jù)消費者288是自定義的或?qū)Ｓ械?數(shù)據(jù)消費者，其利用數(shù)據(jù)2卯并且經(jīng)由在優(yōu)選實施例中使用.NET框架的通信 路徑250與設(shè)備服務(wù)器240通信。
因為通過使用設(shè)備服務(wù)器240而將設(shè)備260與客戶端236分離，所以可 用的數(shù)據(jù)能夠被擴展到超出SECS/GEM接口中當(dāng)前可用的數(shù)據(jù)。設(shè)備服務(wù)器 240使用工具模型，將客戶端236從與設(shè)備260的直接通信中隔離開。此工 具模型提供可發(fā)現(xiàn)的接口，允許客戶端應(yīng)用詢問設(shè)備的能力。此工具模型概 念還允許多個設(shè)備組合成一個邏輯單元，然后該邏輯單元被內(nèi)部集合和管理， 將其作為 一個設(shè)備呈現(xiàn)給客戶端應(yīng)用。
注意該工作站控制器功能不能僅僅"封裝"并且在不同的工廠中復(fù)制。每 個工廠具有大量的獨特的商業(yè)規(guī)則。本發(fā)明的架構(gòu)提供工作站控制器所需的 基本強制功能的工具包，然后其能夠被實現(xiàn)為在分布式環(huán)境的薄客戶端應(yīng)用，而不是擁有被附加越來越多的自定義規(guī)則的靜態(tài)工作站控制器，。
該設(shè)備服務(wù)器的多客戶端連接能力允許該薄工作站控制器客戶端的核心
專注于專職工作作業(yè)管理控制在工廠中的材料處理。通過將作業(yè)處理與數(shù) 據(jù)采集分離，數(shù)據(jù)采集客戶端應(yīng)用現(xiàn)在能夠?qū)Ｗ⒂谒鼈冏陨淼奶囟ㄐ枰?，?不是那些由傳統(tǒng)工作站控制器強迫的需要。此方法的另外優(yōu)點是在此環(huán)境中 提供解決方案和支援的人員不再要求是先前工作站控制器支持的所有領(lǐng)域中 的專家。
雖然主要以傳統(tǒng)的工作站控制器實現(xiàn)說明了半導(dǎo)體制造設(shè)施，但本發(fā)明 同等地適合組裝和測試(通常稱為后端)實現(xiàn)。
以上結(jié)合幾個實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明。這個僅出于說明的目的而進行范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于自動化作業(yè)管理的薄工作站控制器客戶端，包括軟件庫，包括支持作業(yè)管理功能的應(yīng)用編程接口(API)，并且包括支持設(shè)備通信功能的、到設(shè)備服務(wù)器的接口；其中所述薄工作站控制器客戶端與所述設(shè)備服務(wù)器通信，并且其中所述設(shè)備服務(wù)器與一個或多個工具通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄工作站控制器客戶端，其中所述作業(yè)管理功能 包括對SEMI E40和SEMI E94標準的支持。
3. 如權(quán)利要求1所述的薄工作站控制器客戶端，其中所述薄工作站控制 器客戶端利用.NET通信框架與所述設(shè)備服務(wù)器通信。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄工作站控制器客戶端，其中所述薄工作站控制 器客戶端包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)處理器。
5. 如權(quán)利要求4所述的薄工作站控制器客戶端，其中所述薄工作站控制 器客戶端與制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)通信。
6. 如權(quán)利要求1所述的薄工作站控制器客戶端，其中所述薄工作站控制 器客戶端包括制法管理系統(tǒng)(RMS)處理器。
7. 如權(quán)利要求6所述的薄工作站控制器客戶端，其中所述薄工作站控制 器客戶端與制法管理系統(tǒng)(RMS)通信。
8. —種利用薄工作站控制器客戶端和設(shè)備服務(wù)器的自動化作業(yè)管理方 法，包括步驟在所述薄工作站控制器客戶端接收作業(yè)配置信息；基于所述作業(yè)配置信息將作業(yè)指令從所述薄工作站控制器客戶端通信至 所述設(shè)備服務(wù)器；基于所述作業(yè)指令實例化至少一個作業(yè)；將涉及所述至少一個作業(yè)的作業(yè)狀態(tài)信息從所述設(shè)備服務(wù)器通信至所述 薄工作站控制器客戶端。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述作業(yè)配置信息包括XML格式化 的信息。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述設(shè)備服務(wù)器還包括作業(yè)工廠， 并且所述作業(yè)工廠從所述薄工作站控制器客戶端接收所述作業(yè)指令。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述作業(yè)指令和所述作業(yè)狀態(tài)包括對SEMI E40和SEMI E94標準的支持。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述薄工作站控制器客戶端和所述 設(shè)備服務(wù)器利用.NET通信框架通信。
全文摘要
公開一種用于改進工廠中的設(shè)備的自動作業(yè)管理的實現(xiàn)的方法和裝置。提供軟件庫，其允許諸如薄工作站控制器客戶端的作業(yè)管理客戶端與諸如設(shè)備接口橋(EIB)的設(shè)備服務(wù)器通信。該作業(yè)管理客戶端能夠利用工業(yè)標準協(xié)議方便和有效地創(chuàng)建、控制和監(jiān)視作業(yè)。該設(shè)備服務(wù)器直接地與工廠設(shè)備實時通信。通過提供在作業(yè)管理客戶端和設(shè)備服務(wù)器之間的接口，數(shù)據(jù)消費者客戶端被有效地與作業(yè)管理客戶端分離開，允許容易地實現(xiàn)用于監(jiān)視和控制設(shè)備處理的下一代工作站控制器。
文檔編號G06F15/16GK101523368SQ200680018769
公開日2009年9月2日 申請日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者埃維曾·瓦格納, 雷蒙德·埃利斯 申請人:阿西斯特技術(shù)公司