周麗軍

設備自動化控制是目前8英寸以上晶片廠制程管理上不可或缺的程序，而僅僅設備自動化程序并不足以完成全部的制程控制。作為連接制造執(zhí)行系統(tǒng)和設備之間的橋梁，設備自動化程序可以對即將在設備加工的物料與制造執(zhí)系統(tǒng)相連接，以確認是否應該在此設備進行加工，而管理晶片的制程配方以及設備過程參數(shù)收集抑或?qū)ε浞絽?shù)進行及時調(diào)整，都是設備自動化控制程序不能實現(xiàn)的，因此產(chǎn)生的高級制程控制系統(tǒng)就是對設備自動化控制程序的補充和加強。

一、計算機集成制造系統(tǒng)概況

計算機集成制造，指在所有與生產(chǎn)有關企業(yè)中集成地用電子數(shù)據(jù)處理，包括了在生產(chǎn)計劃和控制、計算機輔助設計、計算機輔助工藝規(guī)劃、計算機輔助制造、計算機輔助質(zhì)量管理之間信息技術上的協(xié)同工作，其中為生產(chǎn)產(chǎn)品所必需的各種技術功能和管理功能實現(xiàn)集成。計算機集成制造技術是基于現(xiàn)代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術的一門綜合性技術。1991年日本能率協(xié)會提出計算機集成制造的定義為：為實現(xiàn)企業(yè)適應今后企業(yè)環(huán)境的經(jīng)營戰(zhàn)略，有必要從銷售市場開始對開發(fā)、生產(chǎn)、物流、服務進行整理優(yōu)化組合。計算機集成制造是以信息作為媒介，用計算機把企業(yè)活動中多種業(yè)務領域及其職能集成起來，追求整體效率的新型生產(chǎn)系統(tǒng)。

制造執(zhí)行管理系統(tǒng)是企業(yè)計算機集成制造系統(tǒng)信息集成的紐帶，是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術手段。制造執(zhí)行管理系統(tǒng)的定位，是處于計劃層和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負責車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。制造執(zhí)行系統(tǒng)采用強大數(shù)據(jù)采集引擎、整合數(shù)據(jù)采集渠道覆蓋整個工廠制造現(xiàn)場，保證海量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時、準確、全面的采集；打造工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集基礎平臺，具備良好的擴展性；全面完整的產(chǎn)品追蹤追溯功能；生產(chǎn)WIP狀況監(jiān)視；實時、全面、準確的性能與品質(zhì)分析SPC；個性化的工廠信息門戶，隨時隨地都能掌握生產(chǎn)現(xiàn)場實時信息.

在計算機集成制造系統(tǒng)中以制造執(zhí)行系統(tǒng)為核心，設備自動化程序為橋梁，各個類型機臺為主體完成整個制造過程。設備自動化程序擔負著單元控制器或設備使用界面的作用。設備自動化程序向上與制造執(zhí)行系統(tǒng)集成，向下與設備系統(tǒng)集成。

二、計算機集成制造系統(tǒng)中的設備自動化程序

采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人類認識世界和改造世界的能力。機器或裝置在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控制的過程，其目標是“穩(wěn)，準，快”。自動化技術廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務和家庭等方面。設備自動化程序是目前8英寸以上晶片廠制程品質(zhì)管理上不可或缺的程序，而由此衍生的各個控制系統(tǒng)，是對設備自動化程序系統(tǒng)加強、完善、提高和補充，從品質(zhì)管理到提高效率，從節(jié)省人力到提高良率都提供了強大的支撐。每一批物料生產(chǎn)前后都會經(jīng)由設備自動化程序做確認動作，并且管理晶片的制程配方及控制機臺操作，一旦發(fā)現(xiàn)異常情形，這批料將暫停生產(chǎn)工藝加工，以防止錯誤的操作以及整批料報廢等嚴重后果發(fā)生。設備自動化程序系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)相結合，控制每一批料的正常加工流程，并通過量測機臺反饋的相關資料統(tǒng)計、分析晶片、機臺的狀態(tài)。而控制系統(tǒng)在整個過程中扮演了非常重要的角色。

單獨的設備自動化程序是在每批物料與物料之間做控制，對于因為機臺處于不穩(wěn)定的環(huán)境、狀態(tài)生產(chǎn)晶片的情形，并沒有及時有效地監(jiān)控。這種情形不僅增加晶片的返工（Rework）、報廢（Scrap）的幾率，也不利于對機臺的及時、有效管理。目前國內(nèi)外大多數(shù)晶片廠以SPC（Statistical Process Control）系統(tǒng)監(jiān)控機臺狀態(tài)。SPC系統(tǒng)是通過每天定時給機臺做一次監(jiān)控（Monitor），把監(jiān)控過程中在測量機臺上的量測結果作為監(jiān)測機臺狀態(tài)的依據(jù)。

設備自動化程序在物料在某個機臺上的加工過程中起到了非常關鍵的作用，可以自動與各控制系統(tǒng)連接直接控制設備，并直接獲取物料在設備上加工的各項參數(shù)，而且這個參數(shù)是實時收取。設備自動化程序大大降低了人為操作失誤的概率，節(jié)省了在計算和數(shù)據(jù)收集上的大量人力，對各種機型的不同加工需求進行整合統(tǒng)一，為用戶提供了統(tǒng)一的控制界面，方便了用戶快速上手操作，并能夠?qū)υO備加工過程數(shù)據(jù)進行實時收集、整理，盡可能的減少用戶操作復雜性。設備自動化程序還為提高良率、增加產(chǎn)量、提高設備利用率做出了極大貢獻。

三、高級制程控制系統(tǒng)

高級控制系統(tǒng)，是對設備自動化程序系統(tǒng)加強、完善、提高和補充，用來實現(xiàn)設備自動控制系統(tǒng)無法直接完成的更加強大的功能。設備自動化程序能夠?qū)崟r地與機臺進行通訊，通過與制造執(zhí)行系統(tǒng)的信息交互實現(xiàn)機臺處理批料自動化，而對物料的工藝程序完全管理、物料在機臺上的處理批料流程、機臺實時狀態(tài)的監(jiān)控、機臺報警信息處理、機臺空閑時間管理、量測機臺的選片規(guī)則等等則不可能完全由作為單元控制器的設備自動化程序完成，此時就需要有與設備自動化程序相關聯(lián)的服務應用程序來完成，這就是各個高級控制系統(tǒng)。

應用成熟的高級制程控制系統(tǒng)如智能機臺監(jiān)測系統(tǒng)，通過設備自動化程序?qū)崟r從設備獲取加工過程參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)根據(jù)不同設備類型分別存儲，為用戶提供友好用戶界面，方便用戶根據(jù)不同設備不同產(chǎn)品不同特性設置管控限制，用于實現(xiàn)對機臺的實時監(jiān)控，及時了解設備狀態(tài)并能及時反饋，或停止作業(yè)或發(fā)出通知，系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)分析功能，圖表功能等；工藝程序管理系統(tǒng)，在物料加工制作過程中工藝是極為重要的，它決定了物料的功能、質(zhì)量、特性等，一旦用錯配方或工藝中關鍵參數(shù)值不合理便會影響整批物料的良率甚至報廢。薄膜制程控制系統(tǒng)，通過整合制造執(zhí)行系統(tǒng)反饋的量測信息以及機臺當前配方關鍵參數(shù)值，根據(jù)特定公式計算出關鍵參數(shù)應調(diào)整值，直接反饋給機臺設定成該調(diào)整值。

由此也能看出高級制程控制系統(tǒng)有完成特定的功能，針對性強，應用范圍廣，可擴展性強，實時性強等特點，為設備自動化控制程序提供了強大的技術支撐、數(shù)據(jù)計算分析支撐和增強了自動化的準確性和實時性。