Cmp集成控制系统的通讯模块的利记博彩app
【专利摘要】本发明提出一种CMP集成控制系统的通讯模块，该CMP集成控制系统包括：主工控机、下位机组和二级工控机，该通讯模块用于实现主工控机与下位机组和二级工控机之间的通讯，其包括：OPC访问子模块和TCP/IP访问子模块，且两个子模块并行工作；主工控机通过OPC访问子模块从下位机组获取多个工艺单元的状态信息和过程参数，并向下位机组发送控制多个工艺单元运行的控制指令、工艺配方及工艺参数，以及通过TCP/IP访问子模块向二级工控机发送控制指令以便二级工控机控制被集成单元执行相应的动作，并接收二级工控机的反馈。本发明实施例的通讯模块具有安全、稳定及可靠的优点，且该通讯模块便于维护，可扩展性好。
【专利说明】CMP集成控制系统的通讯模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学机械抛光【技术领域】，特别涉及一种CMP集成控制系统的通讯模块。
【背景技术】
[0002]在集成电路的制造过程中，传统的平坦化技术仅局限于局部平坦化，不能满足超大规模集成电路制造过程中全局平坦化的要求。作为当前最广泛使用的全局平坦化技术，化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Planarization,CMP)能兼顾晶圆表面粗糙度和表面平整度的要求，获得无损伤的晶圆表面。
[0003]目前，CMP技术已经发展成为化学机械抛光机为主体，集测量和清洗等技术于一体的化学机械平坦化技术，可更好地提高生产率、降低制造成本以及实现衬底全局平坦化。CMP装备包含多个工艺单元，各个单元由各独立的下位机(PLC)控制，可分别独立运行。主工控机通过下位机组统一管理各个单元模块，实现晶圆全自动化工艺流程。OPC是OPC基金会组织推广的工业控制和生产自动化领域中的硬件和软件之间的标准接口。利用OPC可很好的解决上下层控制系统间的通讯问题。但是对于被集成单元，由于该单元由二级工控机直接控制，不适用OPC通讯方式，因此主工控机无法通过原有通讯模块访问被集成单元，原有OPC通讯模块限制了 CMP系统的扩展。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0005]为此，本发明的目的在于提出一种安全、稳定、可靠且便捷的CMP集成控制系统的通讯模块，该控制系统可通过通讯模块实现主工控机与下位机组和二级工控机之间的通讯和信息交互，用于实时访问下位机组和二级工控机下的各个工艺单元及被集成单元，完成对各个工艺单元及被集成单元的统一管理。
[0006]为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种CMP集成控制系统的通讯模块，用于实现CMP集成控制系统内部的通讯包括:0PC访问子模块和TCP/IP访问子模块，且两个子模块并行工作，其中，所述CMP集成控制系统包括:下位机组、二级工控机和主工控机，其中，所述下位机组(各个PLC)分别与多个工艺单元一一对应相连，用于控制所述多个工艺单元的运行，并监测所述多个工艺单元的运行状态及过程参数；所述二级工控机与被集成单元相连，用于控制所述被集成单元的运行，并监测所述被集成单元的运行状态及过程参数；所述主工控机通过所述OPC访问子模块从所述下位机组获取所述多个工艺单元的状态信息和过程参数，并向所述下位机组发送控制所述多个工艺单元运行的控制指令、工艺配方及工艺参数，以及通过所述TCP/IP访问子模块向所述二级工控机发送控制指令以便所述二级工控机控制被集成单元执行相应的动作，并接收所述二级工控机的反馈信息。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的CMP集成控制系统的通讯模块还可以具有如下附加的技术特征:[0008]在一些示例中，所述OPC访问子模块进一步包括:0PC服务器，所述OPC服务器用于配置所述下位机组信息以实现所述OPC服务器与所述下位机组的通讯，其中，所述下位机组信息包括各个下位机的名称和地址；0PC客户端，所述OPC客户端用于与所述OPC服务器通讯，负责连接和断开所述OPC服务器，以及向所述OPC服务器写数据或从所述OPC服务
器读数据。
[0009]在一些示例中，所述OPC客户端通过实现OPC自定义接口访问所述OPC服务器。
[0010]在一些示例中，所述OPC客户端还用于创建所述OPC服务器对象和OPC组对象，并依此添加OPC项对象，并根据所述OPC项，所述OPC客户端通过所述OPC服务器获取指定变
量的值。
[0011]在一些示例中，所述OPC客户端还用于在退出时移除所述OPC项对象和所述OPC组对象，并删除所述OPC服务器对象，释放系统资源，以断开与所述OPC服务器对象之间的连接。
[0012]在一些示例中，所述OPC客户端以同步或者异步的方式向所述OPC服务器进行写数据，所述OPC客户端通过订阅的方式从所述OPC服务器读数据，从而实现主工控机向下位机组发送和接收数据。
[0013]在一些示例中，所述OPC客户端以同步或者异步的方式向所述OPC服务器进行写数据，具体包括:所述OPC客户端通过布尔型数据写方式、浮点型数据写方式或者整型数据写方式向所述OPC服务器进行同步或者异步写数据。
[0014]在一些示例中，所述TCP/IP访问子模块采用成熟的TCP/IP通讯方式，将所述主工控机和二级工控机作为通讯双方，主工控机利用预定的IP地址和端口号访问二级工控机，且如果所述主工控机在预设时间内未接收到所述二级工控机的反馈时，判定与所述二级工控机的通讯失败，并弹出警报信息窗口以提示工艺人员。
[0015]在一些示例中，所述主工控机通过所述TCP/IP访问子模块向所述二级工控机发送的控制指令包括:建立或断开连接指令、工艺配方的选择和读取指令、装片准备和卸片结束指令以及全部状态参数读取指令，所述TCP/IP访问子模块将利用所述二级工控机提供的接口函数发送各指令的数据包。
[0016]在一些示例中，所述TCP/IP访问子模块采用面向连接的通讯方式。
[0017]根据本发明实施例的CMP集成控制系统，具有如下优点:
[0018]本发明的优点在于:
[0019](I)高效、实时性好、网络资源消耗低。
[0020](2)便于维护，当下层控制系统(下位机组和二级工控机)需要维护或硬件器件需要更换时，如果下层各个变量的地址和原有功能保持不变，就不会影响上层控制系统(主工控机)的正常使用。
[0021](3)良好的可扩展性，本系统如需扩展新的单元模块，只需根据新的单元模块的需要选择合适的通讯方式，通讯模块完成相应的配置或变量的追加即可，无需更改原有体系。
[0022](4)安全、稳定、可靠，本系统采用OCP技术和TCP/IP通讯协议实现主工控机与下位机组和二级工控机之间的通讯，且在通讯异常时发出警报提醒工艺人员，因此，本系统为正常的数据交互提供了良好的保证。
[0023]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0025]图1为根据本发明一个实施例的CMP集成控制系统的原理框图；
[0026]图2为根据本发明另一个实施例的CMP集成控制系统的硬件结构实例图；
[0027]图3为根据本发明一个实施例的CMP集成控制系统的通讯模块的OPC访问子模块的原理示意图；以及
[0028]图4为根据本发明一个实施例的CMP集成控制系统的通讯模块的TCP/IP访问子模块的工作流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]以下结合附图描述根据本发明实施例的CMP集成控制系统的通讯模块。
[0033]图1为根据本发明一个实施例的CMP集成控制系统的原理框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的CMP集成控制系统100，包括:下位机组110、主工控机130和二级工控机140。
[0034]其中，下位机组110分别与多个工艺单元一一对应相连，用于控制多个工艺单元的运行，并监测多个工艺单元的运行状态及过程参数。二级工控机140与被集成单元相连，用于控制被集成单元的运行，并监测所述被集成单元的运行状态及过程参数；
[0035]本发明实施例的CMP集成控制系统的通讯模块120用于实现主工控机130与下位机组110和二级工控机140之间的通讯，其中，通讯模块120进一步包括OPC访问子模块和TCP/IP访问子模块。
[0036]主工控机130通过OPC访问子模块从下位机组110获取多个工艺单元的状态信息和过程参数，并向下位机组110发送控制多个工艺单元运行的控制指令、工艺配方及工艺参数，以及通过TCP/IP访问子模块向二级工控机140发送控制指令以便二级工控机140控制与其相连的被集成单元执行相应的动作，并接收二级工控机140的反馈信息。
[0037]作为一个具体的示例，结合图1和图2所示，上述的下位机组110包括多个下位机，在图2所示的例子中，下位机组110例如包括两个下位机，即图2中的可编程逻辑控制器PLCl和可编程逻辑控制器PLC2。多个工艺单元包括但不限于工艺单元I和工艺单元2，且PLCl与工艺单元I相连，PLC2与工艺单元2相连。则PLCl和PLC2分别控制工艺单元I和工艺单元2的运行，并监测他们的运行状态及过程参数。
[0038]换言之，在图2中，本发明实施例的CMP集成控制系统100的主体采用两级控制模式。其中，下层控制系统(即下位机组110)可选用多个PLC (可编程逻辑控制器)，且各PLC分别直接控制所属工艺单元(例如各个抛光单元等)，上层控制系统(主工控机130)可选用IPC (工控机)，并通过各PLC监控各个工艺单元并管理整个系统的运行。且上层控制系统与下层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接。对于被集成单元，由于其已拥有独立自主的控制器(即二级工控机140，例如为IPC)，所以在保持现有控制系统结构的基础上，可将该被继承单元的IPC作为二级IPC。同样利用工业以太网实现主工控机130与二级工控机140的物理连接。
[0039]在本发明的一个实施例中，上述的OPC访问子模块进一步包括:0PC服务器和OPC客户端。其中，OPC服务器用于配置下位机组信息以实现OPC服务器与下位机组110的通讯，并对下位机组110进行监控和管理，其中，下位机组信息包括各个下位机的名称和地址。OPC客户端与OPC服务器通讯，用于在使用时连接和断开OPC服务器，以及向OPC服务器写数据或从OPC服务器读取数据。
[0040]具体而言，OPC访问模块是本发明实施例的CMP集成控制系统100的主要通讯手段，其主要包括OPC服务器和OPC客户端。作为一个具体示例，如图3所示，OPC服务器负责配置下层控制系统各PLC信息(主要包括PLC的名称和地址)，实现与下层控制系统的连接。OPC客户端的主要功能包括:连接和断开OPC服务器以及读写各OPC数据项。其中，下层控制系统建立多个存储区(DB)负责临时存放全部数据(包括状态变量和工艺参数等)。在实际生产过程中，OPC客户端通过主动访问OPC服务器完成下层各存储区中数据的读与写操作。上层控制系统利用该OPC访问模块可实时读取和显示各个单元模块的状态变量和工艺参数，下载工艺配方，以及发送各项控制指令等，进而实现整个CMP集成控制系统的统一管理。
[0041]进一步地，在另一个示例中，OPC客户端通过OPC自定义接口访问OPC服务器。更为具体地，即OPC客户端创建OPC服务器对象和OPC组对象，并依此添加OPC项对象，根据每一项OPC项对象，OPC客户端从OPC服务器获取指定变量的值。另外，OPC客户端还用于在退出时移除OPC项对象和OPC组对象，并删除OPC服务器对象，释放系统资源，以断开与OPC服务器对象之间的连接。
[0042]换言之，OPC技术是基于微软公司的DNA架构和COM技术，根据易扩展性而设计的。OPC规范描述了 OPC服务器需要实现的COM对象及其接口，客户程序通过接口与OPC服务器通信，间接实现了对现场数据的存取。目前，OPC有两套接口:0PC自定义接口和OPC自动化接口。自定义接口效率高，通过该接口，客户能够发挥OPC服务器的最佳性能，适合采用C++语言的客户(本发明实施例优选采用C++编程语言)。因此，本发明的实施例优选采用OPC自定义接口。
[0043]另外，从高层上看，OPC服务器由三个对象组成:服务器对象、组对象和项对象(参见图3所示)。
[0044]其中，OPC服务器对象是OPC服务器程序的主要对象。在OPC访问模块的OPC客户端中首先创建该对象，再利用OPC服务器对象创建OPC组，并将组对象的指针传递给OPC客户端，由OPC客户端直接操作组对象。进一步地，OPC客户端将需要访问的数据项作为OPC项添加到同一组中。其中，OPC客户端对OPC服务器进行数据存取时是以组为单位进行的，即客户程序对组内的OPC项进行统一的读写操作，提高了数据通信的效率。OPC项表示与OPC服务器中数据的连接。需要指出的是，OPC项并不是实际的数据源，只是表示与数据源的连接。因此，在OPC组中添加OPC项时，严格定义每一项的地址，保证数据读取的正确性。
[0045]在本发明的另一个实施例中，OPC客户端以同步或者异步的方式向OPC服务器进行写数据，或者OPC客户端通过订阅的方式从OPC服务器读取数据。其中，OPC客户端以同步或者异步的方式向OPC服务器进行写数据，具体包括:0PC客户端通过布尔(bool)型数据写方式、浮点(float)型数据写方式或者整(int)型数据写方式向OPC服务器进行写数据。
[0046]换言之，即OPC客户端与OPC服务器之间的交互包括两个方面:一方面为OPC客户端从OPC服务器写数据，另一方面为OPC客户端从OPC服务器读取数据。在OPC规范中，OPC服务器与OPC客户端的数据读取有三种方式:同步、异步和订阅。在本发明的实施例中，OPC客户端向OPC服务器写数据采用同步写或者异步写。对于数据的读取，统一采用订阅式。
[0047]在一个具体示例中，根据不同的数据类型，本发明的实施例可分别实现各种数据类型的同步(或异步)写方法，以便在程序开发过程中，数据的访问方式更加清晰且易于检查。本发明实施例的系统主要实现了三种同步(或异`步)写的方式，包括bool型数据写方法 SyncWriteBool (int ItemNo, bool ItemValue) /AsyncWriteBool (int ItemNo,bool ItemValue)，float 型数据写方法 SyncWriteReal (int ItemNo，double ItemValue) /AsyncWriteReal (int ItemNo, double ItemValue)及 int 型数据写方法 SyncWriteInt (intItemNo, int ItemValue) /AsyncWriteInt (int ItemNo, int ItemValue)。其中，第一个形参表示被赋值对象是组中的第几项，第二个形参表示要赋的值。对于数组变量，即同类型的连续地址变量，可由 SyncWrite (int ItemNo, void*ItemValue，type ValueType, intValueNo) /AsyncWrite (int ItemNo, void^ItemValue, type ValueType, int ValueNo)实现写功能，其中形参ItemNo表示组中第几项，ItemValue表示要赋的值，ValueType表示数据类型，ValueNo表示变量个数。
[0048]以同步写方法为例，在函数体内，先根据数据类型将访问方式进行划分，再根据形参内容依次设置各项属性值(包括数据类型及值等)。如果使用同步方式，需调用IOPCSyncIO的函数Write。如果使用异步方式，需调用10PCAsync102的函数Write。以下是同步写方法的主要代码示例:
[0049]void OpcClient::SyncWrite(int ItemNoj void^ItemValue, type ValueTypej intValueNo)
[0050]
【权利要求】
1.一种CMP集成控制系统的通讯模块，用于实现主工控机与下位机组和二级工控机之间的通讯，其特征在于，包括:OPC访问子模块和TCP/IP访问子模块，且所述OPC访问子模块和TCP/IP访问子模块并行工作，其中， 所述CMP集成控制系统包括:下位机组、二级工控机和主工控机； 所述下位机组分别与多个工艺单元一一对应相连，用于控制所述多个工艺单元的运行，并监测所述多个工艺单元的运行状态及过程参数； 所述二级工控机与被集成单元相连，用于控制所述被集成单元的运行，并监测所述被集成单元的运行状态及过程参数； 所述主工控机通过所述OPC访问子模块从所述下位机组获取所述多个工艺单元的状态信息和过程参数，并向所述下位机组发送控制所述多个工艺单元运行的控制指令、工艺配方及工艺参数，以及通过所述TCP/IP访问子模块向所述二级工控机发送控制指令以便所述二级工控机控制被集成单元执行相应的动作，并接收所述二级工控机的反馈。
2.根据权利要求1所述的通讯模块，其特征在于，所述OPC访问子模块进一步包括: OPC服务器，所述OPC服务器用于配置所述下位机组信息以实现所述OPC服务器与所述下位机组的通讯，其中，所述下位机组信息包括各个下位机的名称和地址； OPC客户端，所述OPC客户端用于与所述OPC服务器通讯，负责连接和断开所述OPC服务器，以及向所述OPC服务器写数据或从所述OPC服务器读数据。
3.根据权利要求2所述的通讯模块，其特征在于，所述OPC客户端通过实现OPC自定义接口访问所述OPC服 务器。
4.根据权利要求3所述的通讯模块，其特征在于，所述OPC客户端还用于创建所述OPC服务器对象和OPC组对象，并依此添加OPC项对象，根据所述OPC项对象，所述OPC客户端通过所述OPC服务器获取指定变量的值。
5.根据权利要求4所述的通讯模块，其特征在于，所述OPC客户端还用于在退出时移除所述OPC项对象和所述OPC组对象，并删除所述OPC服务器对象，释放系统资源，以断开与所述OPC服务器对象之间的连接。
6.根据权利要求2-5任一项所述的通讯模块，其特征在于，所述OPC客户端以同步或者异步的方式向所述OPC服务器进行写数据，所述OPC客户端通过订阅的方式从所述OPC服务器读数据。
7.根据权利要求6所述的通讯模块，其特征在于，所述OPC客户端以同步或者异步的方式向所述OPC服务器进行写数据，具体包括:所述OPC客户端通过布尔型数据写方式、浮点型数据写方式或者整型数据写方式向所述OPC服务器进行同步或者异步写数据。
8.根据权利要求1所述的通讯模块，其特征在于，所述TCP/IP访问子模块采用成熟的TCP/IP通讯方式，将所述主工控机和二级工控机作为通讯双方，所述主工控机根据预定的IP地址和端口号访问所述二级工控机，且如果所述主工控机在预设时间内未接收到所述二级工控机的反馈时，判定与所述二级工控机的通讯失败，并弹出警报信息窗口以提示工艺人员。
9.根据权利要求1所述的通讯模块，其特征在于，所述主工控机通过所述TCP/IP访问子模块向所述二级工控机发送的控制指令包括:建立或断开连接指令、工艺配方的选择和读取指令、装片准备和卸片结束指令以及全部状态参数读取指令，所述TCP/IP访问子模块通过所述二级工控机提供的接口函数发送各指令的数据包。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述TCP/IP访问子模块采用面向连接的通讯方式。`
【文档编号】G05B19/418GK103676880SQ201310684501
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】路新春, 李弘恺, 田芳馨, 郭振宇, 何永勇 申请人:清华大学