一 概述 GEM標准定義了通信鏈路上的半導體設備的行為。 SECS-II標准定義了在主機和設備之間交換的消息和相關數據項。GEM標準則定義了在哪種情況下應該使用哪些SECS-II消息以及由此產生的結果行為。圖1.1說明瞭GEM、SECS-II和其他通信替代方案之間的關係。 GEM為所有半導體設備定義 ...
一 概述
GEM標准定義了通信鏈路上的半導體設備的行為。
SECS-II標准定義了在主機和設備之間交換的消息和相關數據項。GEM標準則定義了在哪種情況下應該使用哪些SECS-II消息以及由此產生的結果行為。圖1.1說明瞭GEM、SECS-II和其他通信替代方案之間的關係。
GEM為所有半導體設備定義了SECS-II的標準實現。它定義了一套通用的設備行為和通信能力，這些設備行為和通信能力提供了支持半導體設備製造商的製造自動化程式的功能和靈活性。
設備供應商可以提供GEM中不包括的附加SECS-II功能，只要該附加功能不與GEM中定義的任何行為或功能相衝突。
這些附加功能可能包括SECS-II消息、收集事件、警報、遠程命令代碼、處理狀態、可變數據項（數據值、狀態值或設備常量）或類特有的其他功能（蝕刻器、步進等）或設備的具體實例。
二 狀態模型
狀態模型以一種緊湊和易於理解的格式從主機的角度描述設備的行為。不同設備的狀態模型在某些領域（如通信）將是相同的，但在其他領域（如處理）可能會有所不同。
因而需要把一個設備分為並行的幾個模塊，這些模塊既可以單獨的建模又可以合併起來，如下圖所示：
設備製造商必須使用狀態模型方法來記錄其設備的運行行為，狀態模型的文檔應包括以下三個要素：
- 顯示系統或系統組件的可能狀態以及從一個狀態到另一個狀態的所有可能轉換的狀態圖。這些狀態和轉換都必須各自進行標記；
- 一個過渡表，列出每個過渡、開始和結束狀態、觸發過渡的因素，以及作為過渡的結果所採取的任何行動；
- 每個狀態的定義，指定當該狀態為活動狀態時的系統行為。
2.1 狀態模型方法
狀態模型的基本單位是狀態。
一個狀態是一組靜態的條件。如果滿足這些條件，則該狀態為當前狀態。這些條件可能涉及感測器讀數、開關位置、工作時間等。
一個狀態的另一部分是對特定刺激的反應的描述(例如，如果接收到消息Sx，Fy，生成回覆消息Sx，Fy+1)。刺激可能相當多樣，但對於半導體設備，將包括接收到的SECS消息、到期的計時器、設備終端的操作員輸入以及感測器讀數的變化。
2.2 通信狀態模型
通信狀態模型定義了設備與主機有無通信連接時的行為。此模型適用於設備和主機之間的邏輯連接，而不是物理連接。
在建立通信鏈路時發生通信連接事務失敗，這是由通信故障，或在回覆超時時間限制內未接收S1、F14回覆，或S1 F14的接收格式不當或結果未設置為0引起的。
在第一次成功完成任何一個S1、F13/F14事務後，建立一個通信鏈路。
通信狀態模型圖和轉化表如下：
SECS通信有兩種主要狀態，即 Disabled 和 Enabled 。系統預設狀態必須在設備上可用戶配置。一旦實現系統初始化，操作員應能夠隨時通過設備終端功能或瞬時開關改變通信狀態的選擇。
Enabled狀態：有2個子狀態，Not Communicating 和 Communicaing。
DISABLED狀態：與主機沒有SECS-II通信。如果操作員從 Enabled 切換到 Disabled，所有SECS-II通信必須立即停止。任何排隊等待發送的消息都將被丟棄，並且對任何開放的事務和會話的所有進一步行動都將被終止。Enabled狀態：有2個子狀態，Not Communicating 和 Communicaing。
Enabled - Not Communicating 狀態：在此狀態下，不得發送除S1 F13、S1 F14、S9 Fx以外的任何消息。
設備應丟棄除S1、F13或S1、F14以外的任何從主機接收到的任何信息（建立通信確認）。還應定期嘗試通過發出S1，F13來與主機建立通信，直到通信成功建立為止。
Not Communicating 狀態有兩個子狀態，Host Initiated Connect 和 Equipment Initiated Connect。
Not Communicating - Equipment-Initiated Connect 狀態：這個狀態有兩個子態，Wait CRA 和 Wait DELAY。
在進入 Not Communicating 狀態時，每當 Equipment Initiated Connect 狀態首先被激活時，就會發生向 Wait CRA狀態的過渡，通信延遲計時器被設置為“過期”，並立即嘗試發送S1，F13。
Not Communicating - Equipment-Initiated Connect - Wait CRA 狀態：已發送了一個建立通信請求。該設備將等待主機確認該請求。
Not Communicating - Equipment-Initiated Connect - Wait Delay 狀態：已發生了連接事務失敗。通信延遲計時器已初始化。該設備將等待計時器過期。
Not Communicating - Host Initiated Connect：這個狀態描述了在Communicating狀態未激活時，設備響應主機啟動的S1、F13的行為。
Not Communicating - Host Initiated Connect - Wait CR From Host：設備等待來自主機的S1、F13。如果接收到S1、F13，則該設備嘗試發送帶有通信結果為0(成功)的S1、F14。
Enabled - Communicating：通信已經建立。設備可以接收來自主機的任何消息，包括S1、F13。
當設備正在進行通信時，必須維護與主機電腦的SECS通信。此狀態一直處於活動狀態，直到通信被禁用或發生通信故障。
如果設備處於Communicating子狀態下從主機接收到S1、F13，則應該用S1、F14回覆結果設置為0的消息。
2.3 控制狀態模型
控制狀態模型定義了主機和設備之間的操作等級。它還指定了操作員如何在不同級別的主機控制上進行交互。
通信狀態模型解決了主機和設備交換消息的能力，而控制模型則解決了設備對其接收到的消息採取行動的責任。
控制模型為主機提供了三個基本的控制級別：- 最高級別（Remote），主機可以儘可能地控制設備。
- 中間級別（Local）允許主機完全訪問信息，但對對設備的操作有一些限制。
- 最低級別（OFF-Line），設備不允許主機控制且只提供非常有限的信息。
控制狀態模型圖和轉換表如下：
2.4 設備處理狀態模型
記錄設備在執行其預期功能時的行為。該處理狀態模型高度依賴於設備的工藝、採用的技術和類型。
狀態模型圖和轉換表如下：
IDLE：設備正在等待指示。
PROCESSING ACTIVE：此狀態是存在處理程式執行上下文的所有子態的父狀態。
PROCESS：此狀態是指處理程式的主動準備和執行的子狀態的父狀態。
SETUP：在這種狀態下，滿足了工藝執行所需的所有外部條件，如確保材料存在於設備上，輸入/輸出埠處於正常狀態，溫度和壓力值等參數在限制範圍內等。
如果所有的設置操作都已經完成，將轉換到下一個狀態。
READY：在這種狀態下，設備已準備好要執行處理程式，並正在等待來自操作員或主機的啟動命令。
EXECUTING：處理程式執行中。
PAUSE：處理程式暫停。
三 設備功能和場景
功能是由半導體製造設備所執行的操作。這些操作是通過使用SECS-II通信介面的消息發起的。場景是一組為了實現特定功能的SECS-II消息。
下列是GEM所定義的場景：
3.1 建立通信
建立通信提供了一系列在系統初始化或通信節點丟失通訊之後正式建立通信的方法，以及通知遠程通信節點通信發生了中斷。
3.2 數據收集
數據收集使主機可以通過事件報告、跟蹤數據報告、閾值監視和查詢所選狀態或其他變數數據來監視設備活動。
3.3 事件數據報告
事件報告為用戶提供了一種動態和靈活的方法，定製化地滿足主機對數據表示和呈現的個性需求。基於事件的數據收集方法可以主動向設備活動的主機提供通知，並且在監測設備狀態和同設備保持同步。
3.4 變數數據收集
該功能允許主機查詢設備數據變數，用於初始化和同步。
3.5 跟蹤數據收集
跟蹤數據收集提供了一種定期採樣數據的方法。這種基於時間的數據收集方法便於跟蹤和分析數據的趨勢，便於在某個時間段內重覆應用程式，便於監測連續數據。
3.6 閾值監視
閾值監視功能為主機提供了一種監控設備狀況的靈活、高效的非同步方法。它不需要主機不斷輪詢設備。該功能允許主機根據需要實現閾值範圍的更改。該功能適用於生產操作、診斷/測試和統計過程式控制制。
3.7 狀態數據收集
狀態數據收集功能使主機可以向設備查詢選定的狀態信息，便於和設備狀態保持同步。
3.8 線上確認
設備線上和通信時的時候接受到來自主機的S1、F1，並用S1、F2作出響應。
3.9 報警管理
報警管理功能使主機可以管理設備上發生的報警狀態，獲得報警通知。主機可以打開或關閉某個報警，要求設備上傳警報信息等。
3.10 遠程式控制制
遠程式控制制功能使主機按不同級別對設備請求執行操作。設備向主機提供的操作包括：開始工藝、選擇工藝配方、停止工藝、暫停工藝、恢復工藝和取消工藝。
3.11 設備常量
該功能為主機提供了一種讀取和更改設備上所選設備常量值的方法。
3.12 工藝程式管理
工藝程式和配方必須通過設備和主機系統之間的交互來進行管理。工藝程式管理提供了一種方法來傳送或接收工藝程式，併在主機和設備之間共用這些工藝程式或配方的管理。
工藝程式允許工程師設置和修改設備的工藝和和工藝參數，以達到不同的結果。不同的產品可能需要不同的工藝程式，而通常相同的工藝程式將用於所有大量給定的產品。
工程師必須能夠創建，修改，並從設備存儲中刪除程式。
為了主機確認設備上有適當的工藝程式，必須有一種從設備到主機及從主機到設備的傳送工藝程式的方法。主機還可能需要從設備的存儲器中刪除程式，以便為下載新程式騰出空間。
此外，當工藝程式的內容或狀態發生變化時，必須隨時通知主機。
3.13 原料運輸
原料運輸功能包括原料在設備、緩衝區和載具之間的物理傳輸。該功能可以通知主機原料是否已從設備的某個埠接收或傳輸。
3.14 設備終端服務
設備終端服務允許主機能夠在設備的顯示器上顯示信息，操作員能夠在設備工作站與主機交換信息。
3.15 錯誤消息
錯誤消息向主機提供由設備檢測到的特定消息或通信故障的原因的信息。
3.16 時鐘
時鐘功能使主機能夠管理與設備相關的與時間相關的活動和事件。
時鐘的主要目的是為收集事件和警報報告提供時間戳。時間戳的使用利於分清事件或警報的發生順序，並使主機能夠調度設備行為。
該功能使主機能把設備的內部時鐘設定為某個特定值，同時設備也可以向主機詢問當前日期和時間。
3.17 數據緩存
數據緩存功能使設備可以在發生通信錯誤時存儲消息併在通信修複之後繼續向主機發送這些消息。數據緩存的目的在於當發生通信錯誤時保存消息以免信息丟失。
3.18 控制
控制功能用於配置並操作控制狀態圖，使用戶或主機可以修改設備的控制相關行為。
四 總結
以上就是SECS的4個主要標準（SECS-1、SECS-II、HSMS、GEM）的淺顯介紹和基礎知識的整理。
