SECS.pdf

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1政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告光碟製程設備智慧型診斷與維修保養系統之發展-子計畫三：

前段（母版模具）製程設備即時監控系統發展（3/3）Thedevelopmentofreal-timemonitoringandcontrolsystemforDVDfront-endprocess計畫編號：

NSC95-2218-E-009-001執期限：

938月1日至967月31日主持人：

安謙交通大學機械系共同主持人：

陳俊宏中華大學機械系計畫與人員：

文凱、謝明宗、黃大偉、陳昶佑、忠聖、王夫交通大學機械系一、中文摘要一、中文摘要本計畫主要目的為針對光碟旋轉塗佈製程，設計一套通訊模組設備（SECSBox），使得光碟生產機台能擁有SECS（SEMIEquipmentCommunicationsStandard）通訊能，用半導體產業完整的製程設備通訊技術SECS擴充目前光碟旋轉塗佈設備的通訊介面，並以EmbeddedLinuxController（ICPDASLinCon-8000）的硬體實作；SECSBox是用半導設備及材協會（SemiconductorEquipmentandMaterialsInternational，SEMI）的通訊規範High-SpeedSECSMessageServices（HSMS,E37），透過網通訊（TCP/IP）以Socket的形式進訊息的交握（Handshake），而訊息傳遞的內容則依據SEMI的通訊規範SECS-II（E5）的規範格式編寫而成。

今計畫將結合前所完成之通訊模組以及旋鍍製程控制模組，建構完整的先進製程控制系統，並符合未通訊協定之趨勢，進一步達成有效的低成本，提高之目的。

關鍵詞：

先進製程控制，旋鍍製程，通訊模組設備關鍵詞：

先進製程控制，旋鍍製程，通訊模組設備AbstractThisprojectaimstodesignacommunicationmodule（SECSBox）whichcontainsSECS（SEMIEquipmentCommunicationsStandard）functionalityforthespin-coatprocess.TheSECSBoxisrealizedbyEmbeddedLinuxControllerhardwareanditcanextendcommunicationinterfaceofthespin-coatprocessusingtheSECStechnologyofsemiconductorindustriesnowadays.TheSECSBoxperformsthehandshakeofmessagewhichcomplieswithHSMSE37（High-SpeedSECSMessageService）formatbyTCP/IPandSocketformat.ThecontentsofmessagefollowtheSECS-IIE5format.Theworkofthisyearconsistsofthecombinationthecommunicationmodulewithspin-coatprocessmoduletodevelopacompleteadvancedprocesscontrolsystem.Theadvancedprocesscontrolcannotonlysteadilycontrolthemanufacturingprocess,reducethefailurerate,butalsoincreasetheefficiencyoftheprocess.Keywords:

advancedprocesscontrol,spin-coatprocess,SECSBox二、緣由與目的二、緣由與目的SECS（SEMIEquipmentCommunicationsStandard）的通訊標準在半導體業的應用已經非常成熟，但是在光碟片產業卻完全沒有導入，所以各個光碟生產機台彼此獨作業無法有效的溝通，本研究要用半導體產業完整的設備通訊技術開發與建光碟旋轉塗佈設備之SECS通訊模組設備（SECSBox）。

目前光碟片製造業所有機台間的溝通並無統一的通訊介面標準，光碟片製造業者時常為各個同設備公司、同種的生產機台相互的溝通大傷腦筋，此種雞2同鴨講的現象，對於目前越越嚴苛的製程品質要求有如雪上加霜，所以為目前光碟片廠各個生產機台設計出一套能讓彼此以及上層主機（HOST）互相溝通的通訊模組為進一步製程控制的當務之急。

SECSBox是用半導設備及材協會（SemiconductorEquipmentandMaterialsInternational，SEMI）的通訊規範High-SpeedSECSMessageServices（HSMS）1，透過網通訊（TCP/IP）以Socket的形式進訊息的交握（Handshake），而訊息傳遞的內容則依據SEMIStandardSECS-II2的規範格式編寫而成。

SECSBox除對訊息的取、設定、編譯與解譯的動作外，還必須提供控制器與控制器之間通訊線的建、訊息的傳送與接收，而線的建與中斷、訊息的傳遞，皆需要遵照SECS的規範進設計。

在本計畫中，所建構之SECSBox將具有下述特色：

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採用ComputerIntegratedManufacturing（CIM）Framework3的設計觀，將SECSBox模組化，其他無SECS通訊介面標準之光碟生產機台，只需擴充設備控制器之RS-232通訊介面與加裝SECSBox即可直接擁有SECS通訊介面。

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SECSBox遵照SEMI的SECS通訊介面，當製程程改變時，只需修改上層主機的生產程程式或生產即可。

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上層主機可以很容的與生產機台溝通，經由SECSBox從生產機台擷取各項生產資供製程分析。

三、研究方法三、研究方法本計畫使用Java4-5程式語言並應用第一計畫所開發之SECS通訊軟體模組6-10以統一塑模語言（UnifiedModelingLanguage,UML）11-13的軟體架構進設計開發SECSBox。

SECSBox的開發分為四個階段：

如圖1所示。

i.應用Java程式語言開發軟體JBuilder14於個人電腦上進第一階段大部功能的開發工作（如：

SECS-II別與GEM（GenericModelforCommunicationandControlofManufacturingEquipment）15別等的開發工作），待完成後再用Java程式語言跨平台的特性將組譯完成之檔案移植到EmbeddedLinux系統中（LinCon-8000）進第二階段關於RS-232通訊程式的結。

ii.SECSBox在開發有關RS-232的通訊軟體必須在LinCon-8000上用該公司所提供的ICPDASCommunicationService建RS-232的底層通訊16，並訂定與PLC通訊資傳輸格式和資擷取功能服務程式（RS232Service）。

iii.擴充原設備控制器（PLC）之RS232硬體通訊介面並增加PLC內部傳送與接收RS-232通訊的功能服務。

iv.SECSBox與旋轉塗佈設備的系統整合。

SECSBox將與實驗室現有的光碟片旋轉塗佈設備做實際的整合，並使用工研院所開發的SECS模擬軟體（SECSEmulatorVersion1.5）17模擬工廠生產自動化上層主機進生產的測試驗證。

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硬體系統架構硬體系統架構圖2為SECSBox整合旋轉塗佈設備之系統架構圖，SECSBox運用本身之SerialPort接收與傳送光碟旋轉塗佈設備控制器（PLC）之RS-232訊息，並將部份接收到的訊息轉換為SECS通訊訊息與用SECS之網通訊協定（HSMS）以SECS-II的標準訊息傳送給上層主機（HOST），旋轉塗佈設備因加裝上SECSBox後，上層主機（HOST）即可於生產的過程中隨時收集製程設備的各項生產資訊或傳送新的生產命。

本計畫採用泓格科技公司（ICPDAS）所生產的LinCon-8000作為SECSBox發展之硬體平台16，由於該控制器內建有EmbeddedLinux作業系統與網通訊硬體介面，如此可直接移植在一般電腦所開發完成的Java模組或套件，縮短SECSBox程式軟體所開發的時間。

圖3為LinCon-8000及其週邊功能；SECSBox與PLC是透過RS-232的通訊讓彼此能接收與傳送溝通訊息，其詳細硬體配線如圖4所3示。

PLC與SECSBox之通訊格式為：

資長：

8bit、同位元檢查：

None、停止位元：

1bit、通訊傳送速：

9600bps、Protocol：

NoProtocol、Header：

Noused、Terminator：

Noused、Controlline：

Normalmode1。

三（Mitsubishi）Fx2N可程式控制器（PLC）之SerialPort通訊設定可透過PLC內部暫存器D8120（D8120=0C81H）可予適當的設定，其詳細設定內容如表1所。

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軟體系統架構軟體系統架構由於目前的光碟生產設備皆無SECS通訊能，如要達成全廠生產自動化的第一步就是要擴充光碟生產機台的SECS通訊設備使得光碟生產機台能擁有SEMI所規範的各項共同通訊標準介面，如此所有符合SEMIStandard的生產機台均使用相同的訊息內容以及通訊介面溝通。

SECSBox用RS-232通信介面與生產機台控制器相接，當SECSBox與生產機台控制器整合後即可用網透過TCP/IP以HSMS的SECS通訊架構與CIM系統相結，如此能用半導體產業開發完整的CIM系統架構逐一發展光碟產業的CIM自動化系統，CIM的系統一般分為三階層的系統架構，如圖5所示。

CIM的第一層系統組成以製造管系統（ManufacturingExecutionSystem，MES）為核心系統，主要負責執整個工廠的生產工作並紀各項製程資與進生產程控制，如此各項生產程較容因人為常而發生產品報廢的情形。

在半導體產業CIM架構的第一層系統中一般除MES系統外還包括：

負責全廠各項製程的生產控制的ProcessControl系統（如：

APC、FDC、RCMS）與製程管制SPC系統。

CIM的第二層系統組成以設備自動化系統（EquipmentApplicationProgram，EAP）與傳送自動化系統（MaterialControlSystem，MCS）為主，EAP系統主要負責生產機台與CIM系統的結、MCS系統則主要負責管控全廠半成品的生產傳送，EAP系統與MCS系統皆用SECS的通訊架構與機台設備進通訊。

CIM的第三層系統組成為各個設備機台控制器組合而成，包括：

ProcessTool、MetrologyTool與TransportationSystem等。

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通訊介面與軟體規劃設計通訊介面與軟體規劃設計SECSBox以Java程式語言作為軟體開發的主要程式語言，其中應用SECS通訊軟體模組（SECSModule）作為SECS