面向半導體製造設備的數據採集實現方法
2023-10-18 02:56:29 2
面向半導體製造設備的數據採集實現方法
【專利摘要】本發明涉及一種面向半導體製造設備的數據採集實現方法，步驟為：分別在客戶和設備服務端建立Web服務，Web通信中使用代理類；基於安全套接層協議的客戶安全認證；自定義SOAPHeader數據格式；建立設備信息資料庫；使用委託代理的方式處理設備中各種事件異常；創建數據採集計劃的狀態機，實現數據採集計劃的行為轉換；使用COM組件，完成設備端與設備控制系統的連接。本發明為半導體製造提供了通用設備數據採集方法，提高了半導體生產製造中生產者與工廠設備之間的數據採集能力。
【專利說明】面向半導體製造設備的數據採集實現方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於半導體設備通信技術，具體地說是ー種面向半導體製造設備的數據採集實現方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體集成電路的生產製造向著300mm晶圓的生產方向發展，生產者對半導體製造設備的數據需求急劇增加，並且進一歩要求設備支持一系列「設備工程能力」(Equipment Engineering Capabilities),如E-診斷,數據採集,配方管理,故障檢測和分類，Run-To-Run控制等上層應用。而實現這些應用最重要的因素也是獲取各種設備數據。因此，更多更高質量的數據是目前支持設備精確生產製造和優化工廠自動化生產所急切需要的。
[0003]目前半導體設備數據的採集主要是依靠SECS/GEM通信方法，但是隨著300mm晶圓加工成為主流，SECS/GEM通信方法不能滿足當前設備與用戶數據採集的需求。SECS/GEM通信缺乏安全通信機制，不能保證通信安全；只能支持ー個用戶進行數據採集；只具備部分設備自我描述功能，獲取設備數據很少，且質量不高。
【發明內容】
[0004]針對半導體生產者對半導體製造設備中更多更高質量數據信息的迫切需求，本發明要解決的技術問題是提供ー種全面、高效的面向半導體製造設備的數據採集實現方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:面向半導體製造設備的數據採集實現方法，包括以下步驟:
[0006]I)在客戶端和半導體製造的設備端建立Web服務，並使用代理類實現客戶端與設備端的連接；
[0007]2)客戶端調用設備端的設備認證接ロ，客戶端與設備端通過使用安全套接層協議進行客戶安全認證，並創建SOAPHeader數據格式；
[0008]3)客戶端根據自身關注的設備的運行狀態信息，以SOAPHeader數據格式定義並發送數據採集計劃；
[0009]4)客戶端調用設備端提供的數據採集管理接ロ，根據數據採集計劃狀態機查詢並控制數據採集計劃；
[0010]5)客戶端激活數據採集計劃，使用委託代理方式處理數據採集事件；
[0011]6)設備端解析數據採集計劃，查詢內部資料庫中的設備運行狀態信息，編寫數據米集報告；
[0012]7)設備端根據採集間隔時間指令定時地調用客戶端的數據採集計劃客戶接ロ，將設備端的運行狀態信息以SOAPHeader數據格式發送到對應的客戶端。
[0013]所述在客戶端和設備端建立Web服務，並使用代理類實現客戶端與設備端的連接包括:[0014]Al.當客戶端向對應的設備端發送指令請求消息時，通過調用設備端代理類來調用相應的設備端，並將SOAP格式化的XML消息發送給對應的設備端。
[0015]A2.當設備端向客戶端發送通知或數據報告時，通過調用客戶端的代理類來調用客戶端，發送數據消息。
[0016]所述使用安全套接層協議進行客戶安全認證包括以下步驟:
[0017]B1.客戶端給設備端發送一條単一的握手消息為ClientHello，包括該握手消息支持的算法列表和一個密鑰產生過程用作輸入的隨機數；
[0018]B2.設備端給客戶端發送一系列SSL握手消息，設備端發送的第一條消息為ServerHello,其中包括了它所選擇的算法,接著再在Certificate消息中發送其證書，以及CertificateRequest ;最後，設備端發送ServerHelloDone消息以表示這一握手階段的完成。
[0019]B3.客戶端對設備端的證書進行驗證，並抽取設備端提供的公用密鑰；然後，產生ー個主密鑰，並用設備端的公開密鑰加密後傳給設備端；接著發送CertificateVerity信息；最後發送Finished消息；
[0020]B4.設備端使用其私用密鑰對共享密鑰進行解密，獲取主密鑰，並返回給客戶端Equipment ACK 消息和 Finished 消息。
[0021]所述SOAPHeader數據格式的組成包括:會話識別碼Session ID、服務設備識別碼Equipment ID 和客戶識別碼 Client ID。
[0022]所述使用委託代理方式處理數據採集事件包括以下步驟:
[0023]Cl.聲明ー個delegate對象，與設備端數據採集管理接ロ有相同的參數和返回值類型；
[0024]C2.創建delegate對象，並將設備端數據採集管理接ロ的函數名作為參數傳入；
[0025]C3.在要實現異步調用的地方，通過步驟C2創建的對象來調用設備端數據採集管理接ロ函數。
[0026]本發明具有以下有益效果及優點:
[0027]1.本發明通過定義所需設備信息的數據類型，提高了設備數據採集能力，為APC、e-Diagnostic、Run-to-Run等上層應用客戶提供更好更高質量的設備數據信息。
[0028]2.本發明使用安全套接層協議進行用戶與設備的安全認證，同時創建SOAPHeader數據結構，保證數據通信的安全。
[0029]3.本發明使用服務代理類來調用設備服務接ロ，並用S0AP/HTTP協議方式來傳輸XML消息，可以跨越防火牆，連接網際網路。
[0030]4.本發明定義委託代理來配合數據採集計劃的狀態轉移，激活採集數據事件，可以靈活地回調實際設備提供的接ロ。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是本發明的數據採集流程圖；
[0032]圖2是本發明的網絡結構圖；
[0033]圖3是本發明的Web Services消息傳輸結構圖；
[0034]圖4是本發明的代理類工作過程圖；[0035] 圖5是本發明的基於安全套接層協議的客戶安全認證流程圖；
[0036]圖6是本發明的自定義SOAPHeader數據格式定義圖；
[0037]圖7是本發明的數據採集計劃的狀態機圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖及實施例對本發明做進ー步的詳細說明。
[0039]本發明面向半導體製造設備的數據採集實現方法包括以下步驟:
[0040]I)圖1為數據採集流程圖。數據採集步驟為:在設備端和客戶端建立Web服務，並使用代理類實現服務連接，實現對設備端提供接ロ服務的調用；調用設備認證接ロ，客戶端與設備端通過使用安全套接層協議進行客戶安全認證，相互交換信息，並創建SOAPHeader數據報文，用於保證設備端與客戶端之間數據通信的安全；客戶端根據自身對設備端關注的信息，定義並發送數據採集計劃，用於客戶端獲取相應的數據信息；客戶端調用設備端提供的數據採集管理接ロ，查詢並控制數據採集計劃的狀態；客戶端激活數據採集計劃，使用委託代理的方式觸發數據採集事件；設備端解析數據採集計劃，根據請求的內容查詢數據信息，並編寫數據採集報告；設備端根據數據採集計劃內設定的採集間隔時間指令定時地調用發送數據接ロ(客戶端接ロ中的數據採集計劃客戶接ロ)，將數據發送到對應的客戶端。
[0041]2)如圖2所示，為面向半導體製造設備的數據採集實現方法的網絡結構圖。エ廠自動化應用通過Ethernet連接到半導體設備提供的網絡服務，可以訪問エ廠設備的詳細エ藝參數、測量結果和其他生產數據，為上層應用客戶提供更好更高質量的設備數據信息。
[0042]上層應用客戶可以為Run-To-Run控制、錯誤發現監測和分類控制(FDC)、統計過程控制(SPC)等先進位造控制應用。
[0043]半導體設備可以是半導體生產中必須使用的等離子刻蝕設備、化學氣相沉積設備、矽片清洗設備等。
[0044]實現數據採集時，在客戶端(即上層應用客戶)和設備端分別建立網絡服務。使用數據採集計劃(DCP:Data Collection Plan)定義用戶關注的數據信息，並控制其狀態轉換來獲取數據。
[0045]數據採集計劃用於描述用戶請求獲取設備的信息。用戶可以根據自身數據的需求，任意的制定DCP。DCP包括事件、異常和蹤跡等二種請求計劃。其中，事件請求用於獲取毎次狀態轉換觸發的事件，異常請求用於獲取設備運行中發生的各種不正常的情況，蹤跡請求用於獲取設備運行參數對象實時信息。此外，數據採集計劃還包括採集控制指令，如採集間隔時間(11^61^&恤1111^68)、採集數據的個數(61'0即81況)、數據採集的開始狀態(StartOn)和停止狀態(StopOn)等。
[0046]3)如圖3所示，為Web Services消息傳輸結構圖。面向半導體製造設備的數據採集實現方法採用Web Services技術實現消息傳輸。在通信實現時，使用S0AP/HTTP協議方式來傳輸XML消息。
[0047]當客戶端向對應的設備端發送指令或數據採集計劃等請求消息時，需要通過設備端的代理類調用相應的設備對象，將SOAP格式化的XML消息發送給設備。
[0048]當設備在設備端向客戶端發送通知或數據採集報告(本實施例中指設備的運行狀態信息)時，通過調用客戶端的代理類調用客戶對象，發送數據消息。
[0049]在設備端和客戶端使用IIS來發布接ロ服務，根據Interface A標準，設備端接ロ(也稱設備端 Interface A 接ロ)包括 Security Administration Interface (設備認證接ロ)、Equipment Metadata Manager Interface(設備初始數據管理接ロ)、Session ManagerInterface (設備會話管理接ロ)、Data Collection ManagerInterface (數據米集管理接ロ)等。
[0050]其中，設備認證接ロ:用於客戶與設備之間相互確認對方的身份信息。
[0051]設備初始數據管理接ロ:幫助客戶獲取設備初始數據信息，包括數據單元、類型定義、設備結構、設備節點描述等。
[0052]設備會話管理接ロ:用於客戶對通信會話的管理，包括請求創建、查詢、關閉會話等操作。
[0053]數據採集管理接ロ:用於客戶獲取設備動態信息，包含操作有定義DCP、獲取所有數據採集計劃的ID、獲取DCP的定義、激活DCP、獲取激活DCP的ID、凍結DCP和刪除DCP
坐寸o
[0054]客戶端接ロ(也稱客戶端 Interface A 接 ロ)包括 Metadata Client Interface(初始數據客戶接 ロ)、Session Client Interface (會話客戶接 ロ)、Data Collection PlanConsumer Interface (數據採集計劃客戶接ロ)等。
[0055]其中，初始數據客戶接ロ:用於設備給客戶發送初始數據修改通知。
[0056]會話客戶接ロ:設備對通信會話的管理，包括操作有查詢會話狀態、發送會話凍結通知和關閉回話等。
[0057]數據採集計劃客戶接ロ:用於設備給客戶發送數據信息，包含操作有新數據發送、發送警告、通知狀態恢復，以及DCP凍結和DCP休眠通知等。
[0058]4)如圖4所示，為代理類工作過程圖。在Web通信中使用了代理類，訪問代理類就可以調用Web服務的功能方法。
[0059]客戶端使用代理類調用時，代理類自動地將數據信息轉換為SOAP格式的消息，然後分別使用HTTP、TCP/IP網絡協議，將數據信息發送到設備端，最後設備端將數據報文層層解析，將解析後的數據傳輸給設備端web服務。
[0060]使用代理類調用相應Web服務就是對其本地方法的調用，實際上這ー調用的對象可能是Internet上任何位置對應的Web服務。代理類使得系統自動處理送出及接收的SOAP消息，執行與Web服務之間的通信。
[0061]5)如圖5所示，為基於安全套接層協議的客戶安全認證流程圖。為了保證通信的安全，客戶端與設備端進行數據通信之前，設備端需要對客戶端進行安全認證。使用基於安全套接層協議的客戶安全認證步驟如下:
[0062]客戶端給設備端發送一條単一的握手消息為ClientHello，其中包括其所支持的算法列表和一個密鑰產生過程用作輸入的隨機數；
[0063]設備端給客戶端發送一系列SSL握手消息，設備端發送的第一條消息為ServerHello,其中包括了它所選擇的算法,接著再在Certificate消息中發送其證書，以及CertificateRequest。最後，設備端發送ServerHelloDone消息以表示這一握手階段的完成。[0064]客戶端對設備端的證書進行驗證，並抽取設備端提供的公用密鑰。然後，產生ー個主密鑰，並用設備端的公開密鑰加密後傳給設備端；接著發送CertificateVerity信息；最後發送Finished消息。
[0065]設備端使用其私用密鑰對共享密鑰進行解密，獲取主密鑰，並返回給客戶端Equipment ACK 消息和 Finished 消息。
[0066]6)如圖6所示，為自定義SOAPHeader數據格式定義圖。自定義SOAPHeader數據格式的組成為:會話識別碼Session ID、服務設備識別碼Equipment ID、客戶識別碼ClientID。
[0067]7)面向半導體製造設備的數據採集實現方法採用後臺的資料庫SQL Server2000,設備端建立所需的資料庫，包括靜態資料庫和動態資料庫。靜態資料庫中主要存儲設備的節點參數和結構參數。動態資料庫中主要包括:設備工作狀態參數，如實際工作中出現的事件、異常、蹤跡和參數值等。
[0068]資料庫的技術包括:
[0069]設備結構數據表:根據設備結構數據特點，定義ー些基本數據的存儲，如設備數據表、模塊數據表、子系統數據表、輸入輸出設備數據表等。
[0070]設備實時數據表:根據客戶對設備信息的需求，定義ー些動態數據的存儲，如設備事件表、設備異常表、設備參數表等。
[0071]建立設備實時信息資料庫步驟為:根據客戶可能關注的設備信息，將設備實時信息存儲在設備端，供不同的應用隨時獲取數據。
[0072]8)為了獲取客戶請求的數據信息，使用委託代理(delegate)的方式來處理設備事件、異常和追蹤，實現對設備接ロ的回調。
[0073]實現委託代理處理事件和異常的步驟如下:
[0074]聲明ー個delegate對象，與設備端接ロ(數據採集管理接ロ)函數具有相同的參數和返回值類型。
[0075]創建delegate對象，並將設備端接ロ(數據採集管理接ロ)的函數名作為參數傳入。
[0076]在要實現異步調用的地方，通過上ー步創建的對象來調用設備端接ロ(數據採集管理接ロ)函數。
[0077]9)如圖7所示，數據採集計劃狀態機圖，其中，Defined為初始創建。據採集計劃定義4個基本的狀態:凍結Inactive、激活Active、休眠Hibernating和刪除Deleted。
[0078]凍結狀態，設備停止解析，停止緩衝和發送數據；
[0079]激活狀態，設備開始解析數據採集計劃，按照指令緩衝並發送所要求的數據信息；
[0080]休眠狀態是由於設備無法與用戶傳輸數據，停止緩衝和發送數據；
[0081]刪除狀態，將對應的數據採集計劃刪除。
[0082]客戶通過對數據採集計劃的狀態控制來觸發事件，從而實現對設備數據的獲取。
[0083]10)根據設備端提供數據通信接口和Interface A國際標準的規則，在設備端中建立COM組件，用於Web服務使用COM連接方式連接設備控制系統(在本實施例中指半導體設備，包括:等離子刻蝕設備、化學氣相沉積設備、矽片清洗設備等)，獲取設備運行時各種數據信息。
【權利要求】
1.面向半導體製造設備的數據採集實現方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)在客戶端和半導體製造的設備端建立Web服務，並使用代理類實現客戶端與設備端的連接；、 2)客戶端調用設備端的設備認證接ロ，客戶端與設備端通過使用安全套接層協議進行客戶安全認證，並創建SOAPHeader數據格式； 3)客戶端根據自身關注的設備的運行狀態信息，以SOAPHeader數據格式定義並發送數據採集計劃； 4)客戶端調用設備端提供的數據採集管理接ロ，根據數據採集計劃狀態機查詢並控制數據採集計劃； 5)客戶端激活數據採集計劃，使用委託代理方式處理數據採集事件； 6)設備端解析數據採集計劃，查詢內部資料庫中的設備運行狀態信息，編寫數據採集手艮告; 7)設備端根據採集間隔時間指令定時地調用客戶端的數據採集計劃客戶接ロ，將設備端的運行狀態信息以SOAPHeader數據格式發送到對應的客戶端。
2.根據權利要求1所述的面向半導體製造設備的數據採集實現方法，其特徵在於:所述在客戶端和設備端建立Web服務，並使用代理類實現客戶端與設備端的連接包括: Al.當客戶端向對應的設備端發送指令請求消息時，通過調用設備端代理類來調用相應的設備端，並將SOAP格式化的XML消息發送給對應的設備端。 A2.當設備端向客戶端發送通知或數據報告時，通過調用客戶端的代理類來調用客戶端,發送數據消息。
3.根據權利要求1所述的面向半導體製造設備的數據採集實現方法，其特徵在於:所述使用安全套接層協議進行客戶安全認證包括以下步驟: B1.客戶端給設備端發送一條単一的握手消息為ClientHello，包括該握手消息支持的算法列表和一個密鑰產生過程用作輸入的隨機數； B2.設備端給客戶端發送一系列SSL握手消息，設備端發送的第一條消息為ServerHello,其中包括了它所選擇的算法,接著再在Certificate消息中發送其證書，以及CertificateRequest ;最後，設備端發送ServerHelloDone消息以表示這一握手階段的完成。 B3.客戶端對設備端的證書進行驗證，並抽取設備端提供的公用密鑰；然後，產生ー個主密鑰，並用設備端的公開密鑰加密後傳給設備端；接著發送CertificateVerity信息；最後發送Finished消息； B4.設備端使用其私用密鑰對共享密鑰進行解密，獲取主密鑰，並返回給客戶端Equipment ACK 消息和 Finished 消息。
4.根據權利要求1所述的面向半導體製造設備的數據採集實現方法，其特徵在於:所述SOAPHeader數據格式的組成包括:會話識別碼Session ID、服務設備識別碼EquipmentID和客戶識別碼Client ID。
5.根據權利要求1所述的面向半導體製造設備的數據採集實現方法，其特徵在於:所述使用委託代理方式處理數據採集事件包括以下步驟: Cl.聲明ー個delegate對象，與設備端數據採集管理接ロ有相同的參數和返回值類型； C2.創建delegate對象，並將設備端數據採集管理接ロ的函數名作為參數傳入； C3.在要實現異步調用的地方，通過步驟C2創建的對象來調用設備端數據採集管理接ロ函數。`
【文檔編號】H04L29/08GK103491059SQ201210193136
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月12日 優先權日:2012年6月12日
【發明者】劉明哲, 徐皚冬, 葉家發, 王亞楠 申請人:中國科學院瀋陽自動化研究所