半导体制造设备产能管理系统的设计与实现

论文摘要

随着半导体芯片制造设备的尺寸大直径化、设备的高精度化、自动化,设备价格日益昂贵化,设备折旧与维修占芯片加工总成本的最大比重,因此设备效率和设备能力能否达到其最大利用率是决定芯片制造成本的重要因素之一。目前许多半导体制造企业中的计算机集成制造CIM(Computer Integrated Manufacturing)系统中无法提供设备产能计算的相关数据,从而无法及时发现问题、解决问题并且做出相应的决策。本文利用CIM系统中与半导体制造设备联系最紧密的设备自动化程序EAP(Equipment Automation Program),应用SECS(SEMI Equipment Communication Standard)通信协议以事件驱动的方式自动收集设备产能计算所需的设备生产运行数据,作为CIM系统中的EAP与设备产能管理系统的最底层的接口,并以事先定义好的格式写入日志文件中。利用PERL语言在数据库连接与操作、文本读取与解析、动态调用外部模块以及支持多平台的强大功能,通过读取数据库里定义的配置定期自动抓取分布在公司局域网中各个电脑上的EAP的日志文件,并运用此语言便捷的文本解析处理技术对日志文件作分析处理以获取所需数据并把相关数据存入数据库。重点分析和研究了某一类型的设备的工作运行模式,并在此基础上抽象出此类型设备产能计算的数学模型。运用数据库服务器端编程PL/SQL语言中的存储过程对此数学模型进行系统上的实现,计算出以设备每小时的晶圆产出量WPH(Wafers Per Hour)衡量的设备产能数值。本文首先对半导体制造业的CIM系统以及设备产能管理方面的技术做了综述;其次总结分析了设备产能管理系统的需求和挑战,并在此基础上归纳出设备产能管理系统所应具备的功能体系框架;然后提出系统实现所需的技术和通讯协议;最后描述了设备产能管理系统的架构及其实现方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 背景意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容与取得的成果
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容与取得的成果
• 1.4 论文结构
• 2 设备产能管理系统技术分析
• 2.1 CIM 及设备产能管理研究综述
• 2.2 设备产能管理系统的需求及存在的问题
• 2.2.1 设备产能计算原始数据的获取
• 2.2.2 数据的文本解析与存储
• 2.2.3 设备产能计算数学模型的建立与实现
• 2.3 本文的研究方法
• 2.4 相关通信协议、技术简介
• 2.4.1 SECS 通信协议
• 2.4.2 PERL 语言技术
• 2.4.3 数据库服务器端编程PL/SQL 语言技术
• 2.5 本章小结
• 3 设备产能管理系统的研究与设计
• 3.1 设备产能管理系统架构设计
• 3.2 运行环境设计
• 3.2.1 硬件平台
• 3.2.2 软件平台
• 3.3 系统的核心技术方案设计与实现
• 3.3.1 利用SECS 通信协议在EAP 中采集设备生产数据
• 3.3.2 利用PERL 语言获取EAP 日志文件并做文本处理
• 3.3.3 利用PL/SQL 语言实现PWPH 的计算
• 3.4 本章小结
• 4 设备产能管理系统的实现
• 4.1 设备生产数据通过EAP 自动采集的实现
• 4.1.1 EAP 配置文件的定义
• 4.1.2 EAP 日志文件的格式
• 4.2 设备产能计算所需数据的解析与存储的实现
• 4.2.1 自动定期抓取日志文件
• 4.2.2 日志文件解析
• 4.2.3 数据自动存储
• 4.3 设备产能数学模型计算的实现
• 4.3.1 设备产能数学模型建立
• 4.3.2 存储过程实现设备产能数学模型
• 4.4 设备产能管理系统用户界面功能
• 4.4.1 用户账号管理
• 4.4.2 数据查询功能
• 4.4.3 数据应用及维护功能
• 4.4.4 数据报表功能
• 4.5 设备产能管理系统的性能测试及系统数据结果分析
• 4.5.1 系统性能测试
• 4.5.2 系统数据结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 课题研究成果总结
• 5.2 课题研究方向的展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的论文