專利名稱：一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形體系結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及離子注入機中一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形體系結構。該數(shù)據(jù)交換環(huán)形結構滿足了離子注入機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換需在異電位間傳輸和必須快速、準確、安全的高要求。屬于半導體器件制造領域。
背景技術：
半導體集成電路制造工藝已發(fā)展到12英寸晶片、納米技術節(jié)點時期。隨著晶圓片尺寸越來越大，單元器件尺寸越來越小，對半導體工藝設備的性能要求也就越來越高。離子注入機是半導體集成電路器件制造工藝中必不可少的關鍵設備。為了提高離子注入機的性能，使其滿足現(xiàn)代大晶圓片、納米器件生產工藝的要求和適應將來半導體工藝技術的發(fā)展， 必須要開發(fā)高效的全自動控制系統(tǒng)。全自動控制技術一直都是離子注入機的核心技術，離子注入機控制系統(tǒng)必須對離子注入工藝過程中數(shù)百種參數(shù)進行全自動實時監(jiān)控和調整。這就需要在主控制計算機與離子注入機各個部件之間進行大量命令的傳遞和大量的數(shù)據(jù)交換，其數(shù)據(jù)交換的特點有以下幾點數(shù)據(jù)交換點不全在同一電位點上，電位相差可達幾十萬伏特。由于離子注入機機型龐大，部件眾多，數(shù)據(jù)交換點較為分散。為了精準控制各個參數(shù)和提高生產效率，數(shù)據(jù)傳輸要快速、準確和可靠。監(jiān)控和調整的參數(shù)多達數(shù)百種之多，包括精確的模擬輸入/輸出量和數(shù)字輸入/
輸出量。以往的離子注入機控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸結構沒有采用環(huán)形結構，而且數(shù)據(jù)交換格式也只是采用的單點數(shù)據(jù)交換格式，即主控制計算機每次只能與一個控制點交換兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸效率的低下和單路光纖傳輸?shù)牟豢煽啃砸呀?jīng)不能滿足高性能離子注入機的控制要求。該基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形結構解決了分散的、且不處在同電位的數(shù)據(jù)交換點的數(shù)據(jù)傳輸問題，該結構中的群體數(shù)據(jù)交換格式大大提高了控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，該數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)形結構也使數(shù)據(jù)交換的可靠性得到了充分提升，使得離子注入機控制系統(tǒng)的命令響應速度、命令執(zhí)行的可靠性和系統(tǒng)異常處理能力有了成倍的提高，實現(xiàn)了高效的全自動控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明是針對離子注入機控制技術的發(fā)展對數(shù)據(jù)傳輸效率和可靠性提出的高要求，而現(xiàn)有數(shù)據(jù)通訊傳輸結構不能滿足新的高要求而提出的一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形結構，該結構能夠較好地解決復雜的控制系統(tǒng)中響應速度與穩(wěn)定可靠性之間的矛盾。本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)
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一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)通訊環(huán)形體系結構，其特征之一在于一臺控制計算機、一塊主通訊卡和若干子控制器組成數(shù)據(jù)通訊環(huán)形結構。所述的控制計算機是控制命令發(fā)源點和進行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)處理的計算機，所述的主通訊卡是控制計算機與多個子控制器進行數(shù)據(jù)通訊的接口卡，主通訊卡插于控制計算機內的總線插槽內，主通訊卡和所述的子控制器上都設計有兩對雙向光纖接口，采用光纖將主通訊卡與若干子控制器串行連接組成數(shù)據(jù)通訊環(huán)形結構，如圖1所示。數(shù)據(jù)傳輸方向既可為順時鐘方向傳輸，也可為逆時鐘方向傳輸，當數(shù)據(jù)從一個方向傳輸受阻時，所述的主通訊卡可改變數(shù)據(jù)傳輸方向，將數(shù)據(jù)傳送到目標子控制器，有效提高了數(shù)據(jù)通訊的可靠性。在所述的群體數(shù)據(jù)通訊環(huán)形結構中，主通訊卡與各個子控制器之間允許電位差的存在；即可以包括高電位子控制器和地電位子控制器，各個高、地電位子控制器之間用光纖串連，各個高、地電位子控制器與主通訊卡之間用光纖串連；所述的子控制器采用獨立地址編碼。其特征之二在于所述的主通訊卡通過雙端口存儲器傳遞著的數(shù)據(jù)群是按照獨特的數(shù)據(jù)格式構造的，該數(shù)據(jù)格式構成見圖3中的表1。在每一個通訊周期中，所述的控制計算機將一組數(shù)據(jù)寫入主通訊卡上的雙端口存儲器中，所述的主通訊卡再經(jīng)光纖串口將數(shù)據(jù)下傳到通訊環(huán)路中的各個子控制器中，與此同時，所述的各個子控制器將需要上傳的數(shù)據(jù)經(jīng)光纖串口傳送給主通訊卡，所述的主通訊卡上的單片機會將子控制器上傳來的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)格式要求存入到卡上的雙端口存儲器中，所述的控制計算機從主通訊卡上的雙端口存儲器中讀取各個子控制器上傳來的數(shù)據(jù)群，完成一次數(shù)據(jù)交換。從數(shù)據(jù)格式構成表1中可知，一次數(shù)據(jù)交換就可與η個子控制器交換信息，且可與每個子控制器交換m個字節(jié)的信息，η和m均可根據(jù)控制要求來確定。如上所述的環(huán)形連接結構配合獨有通訊數(shù)據(jù)格式，在單個通訊周期內，所述的控制計算機就可與所述的子控制器群進行一次完全的數(shù)據(jù)交換。隨著通訊程序循環(huán)執(zhí)行，所述的控制計算機就能對所述的子控制器群實施高速的監(jiān)視和控制。本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點1.主通訊卡與各個子控制器之間的信息傳遞，采用高速串行雙光纖環(huán)形網(wǎng)絡結構、標準串口通訊協(xié)議，從根本上消除了復雜的機器連線阻隔各部件間的相互影響，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性能；環(huán)形網(wǎng)絡結構使得通訊數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?.獨有的通訊數(shù)據(jù)格式設計配合著程序的設計，使得控制計算機單次通訊就能與一群子控制器交換信息，有效提高了控制計算機對離子注入機各參數(shù)的控制效率，提高10 倍以上。3.下位子控制器采用的標準化模塊設計，大大減少了子控制器的數(shù)量和種類，使機器運行可靠，而且維護、維修方便。4.各個子控制器與主通訊卡的信息交換只靠地址碼區(qū)分，從而相同類型的子控制器可以互換，并且子控制器在光纖環(huán)路中的連接順序不受限制。5.根據(jù)受控制子控制器的數(shù)量和所控參數(shù)的分類，可將子控制器分成幾個組，每組子控制器組與一塊插入控制計算機中的主通訊卡就可組成一個群體數(shù)據(jù)通訊環(huán)形結構。 每臺受控的離子注入機可組成多個數(shù)據(jù)通訊環(huán)形結構，可更進一步提高控制效率。


圖1為本發(fā)明的一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)通訊環(huán)形體系結構的框圖；圖2為本發(fā)明的實施例工作流程圖。圖3控制計算機發(fā)送/接收數(shù)據(jù)幀的格式。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步介紹，但不作為對本發(fā)明新型的限定。參考圖1，群體數(shù)據(jù)通訊環(huán)形體系結構，包括一個主通訊卡1、一個以上子控制器2 及主控計算機3，其中裝有雙端口存儲器的主通訊卡1插入主控計算機3的內部總線插槽內，主通訊卡1上的兩對雙向光纖插頭經(jīng)由光纖與子控制器2逐個串行連接，最后歸結于主通訊卡1上，連接成一個環(huán)形網(wǎng)絡結構。子控制器2是命令的執(zhí)行器，包括若干高電位子控制器和若干地電位子控制器，每個子控制器均有獨立的地址編碼。在進行數(shù)據(jù)交換的通訊周期中，主控計算機3將需要下傳的信息按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式寫入到主通訊卡1上的雙端口存儲器之后，再向主通訊卡1發(fā)出“數(shù)據(jù)交換”命令。此后主通訊卡1沿著光纖環(huán)路的某個方向將數(shù)據(jù)分別發(fā)送給各個子控制器2，然后等待接收到各個子控制器2的回應數(shù)據(jù)，并將上傳的回應數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)格式要求寫入到雙端口存儲器中；若是某些子控制器2的回應信息有誤，主通訊卡2會改變數(shù)據(jù)傳送方向，向這些子控制器2重新發(fā)送一次下傳數(shù)據(jù)，將再次收到的回應信息寫入雙端口存儲器。此后設置標志通知控制計算機3 “數(shù)據(jù)交換完畢”， 控制計算機3則可讀取雙端口存儲器中的上傳數(shù)據(jù)，完成一次數(shù)據(jù)交換。之后控制計算機 3對上傳的狀態(tài)信號做出判斷，再決定下一步發(fā)出的命令，進入下一輪通訊周期。實施例離子注入機中硅晶片傳遞的數(shù)據(jù)交換過程。離子注入機中的硅晶片傳遞是將傳送到Loadport運載臺上的POT盒內的硅晶片傳送到離子注入機的Loadlock中去。硅晶片傳遞系統(tǒng)由4個Loadport運載臺和1個四軸機械手共5個部件組成，每個部件通過一個子控制器2與控制計算機進行信息交換，所以5 個子控制器2、1塊主通訊卡1和控制計算機3按照圖1所示連接，就組成了硅晶片傳遞系統(tǒng)的群體數(shù)據(jù)通訊環(huán)形光纖網(wǎng)絡結構。硅晶片傳遞時，數(shù)據(jù)交換過程如上所述，主控計算機3逐一地將命令的電子表格寫入主通訊卡1上的雙端口存儲器中，再發(fā)出“數(shù)據(jù)交換”命令，等待回應信息，根據(jù)回應信息決定下一輪通訊的命令表格，進入下一輪通訊周期，經(jīng)過數(shù)次的數(shù)據(jù)交換之后，就可指揮硅晶片傳遞系統(tǒng)完成硅片的傳遞。參見圖2，詳述了硅晶片傳遞中逐一發(fā)送的命令表格的流程圖。本發(fā)明的特定實施例已對本發(fā)明的內容做了詳盡說明。對本領域一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都構成對本發(fā)明專利的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形體系結構，其特征在于一臺控制計算機、一個主通訊卡和一個以上子控制器；所述的主通訊卡插于控制計算機內部的總線插槽上，再通過兩對雙向光纖與一個或以上的子控制器連接成了環(huán)形網(wǎng)絡結構。
2.如權利要求1所述的一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形體系結構，其特征在于所述的控制計算機經(jīng)主通訊卡與子控制器之間進行的信息交換，是先經(jīng)主通訊卡上的雙端口存儲器，再經(jīng)采用標準串口協(xié)議的光纖傳輸通路來實現(xiàn)的。
3.如權利要求1所述的一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形體系結構，其特征在于所述的控制計算機按照獨有數(shù)據(jù)格式給主通訊卡發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，只需一條“數(shù)據(jù)交換”命令就可實現(xiàn)控制計算機與環(huán)形結構內的子控制器群交換信息。
4.如權利要求1所述的一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形體系結構，其特征在于所述的子控制器采用獨立地址編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光纖和串行協(xié)議的群體數(shù)據(jù)交換環(huán)形體系結構，涉及離子注入機，屬于半導體制造領域。該結構包括一個主通訊卡、一個以上子控制器及控制計算機；所述的主通訊卡插于控制計算機內部的總線插槽上，再通過兩對雙向光纖與一個或以上的子控制器連接成環(huán)形網(wǎng)絡結構；所述的主通訊卡上采用了雙端口控制器；所述的子控制器可以包括高電位子控制器和地電位子控制器，各個高、地電位子控制器之間用光纖串行連接。本發(fā)明可實現(xiàn)在單個通訊周期內與整個子控制器群體進行信息交換的功能，即給某些子控制器下達命令的同時，可監(jiān)控到所有子控制器的狀態(tài)，而且通訊快速、穩(wěn)定、可靠。
文檔編號H04J14/02GK102347801SQ201010243470
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權日2010年8月2日
發(fā)明者孫勇, 王迪平, 羅宏洋, 邱小莎, 鐘新華 申請人:北京中科信電子裝備有限公司