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GEM 표준
GEM은 모니터링 및 제어 목적으로 공정 장비와 공장 호스트 소프트웨어 간 통신을 위한 표준 방법을 정의하는 산업 표준입니다. GEM 장비를 연결함으로써 공장은 즉시 운영상의 이점을 경험할 수 있습니다. 공장 호스트는 다양한 방식으로 데이터를 수집할 수 있습니다. 이전 블로그 게시물에서는 장비의 상태 전환에 따라 데이터가 호스트로 푸시되는 수집 이벤트 보고서를 사용한 데이터 수집에 대해 논의했습니다. 이벤트 보고서 외에도 공장 호스트는 종종 장비의 현재 데이터 값을 폴링할 필요가 있습니다. 데이터 값은 호스트가 직접 요청하거나, 추적 보고서에서 주기적으로 샘플링할 수 있습니다. 이를 데이터 폴링(Data Polling)이라 하며, 오늘 논의할 주제입니다.
데이터 유형
GEM 인터페이스에는 세 가지 유형의 데이터가 있습니다:
- 데이터 변수(DV) – 장비 이벤트 발생 시 수집 가능한 데이터 항목. 이 데이터는 해당 이벤트의 맥락에서만 유효함이 보장됩니다. 예를 들어, GEM 인터페이스는 레시피 변경 시 트리거되는 PPChanged라는 이벤트를 제공할 수 있습니다. 또한 변경된 레시피라는 데이터 변수를 제공할 수 있습니다. 이 DV의 값은 PPChanged 이벤트 컨텍스트에서만 유효합니다. 다른 시점에 값을 폴링하면 무효하거나 예상치 못한 데이터가 반환될 수 있습니다.
- 상태 변수(SV) – 장비에 대한 정보를 포함하는 데이터 항목입니다. 이 데이터는 언제든지 유효함을 보장합니다. 예를 들어, 장비에는 공정 모듈에 온도 센서가 장착될 수 있습니다. GEM 인터페이스는 ModuleTemperature 상태 변수를 제공할 수 있습니다. 호스트는 언제든지 이 SV의 값을 요청할 수 있으며, 해당 값이 정확할 것으로 기대할 수 있습니다.
- 장비 상수(EC) – 장비 설정을 포함하는 데이터 항목입니다. 장비 상수는 장비의 동작 방식을 결정합니다. 예를 들어, GEM 인터페이스에는 MaxSimultaneousTraces라는 장비 상수가 있을 수 있으며, 이는 호스트로부터 동시에 요청할 수 있는 최대 추적 수를 지정합니다. 장비 상수의 값은 항상 유효하고 최신 상태로 보장됩니다.
데이터 속성
상기 나열된 세 가지 데이터 유형 각각은 데이터를 정의하는 데 도움이 되는 유사한 속성을 지닙니다. 장비 공급업체는 공장 호스트가 데이터와 상호작용할 수 있도록 GEM 매뉴얼에 이러한 속성을 제공할 책임이 있습니다. 중요한 데이터 속성 중 일부는 다음과 같습니다:
- ID – GEM 인터페이스 내에서 고유해야 하는 숫자 ID입니다. 이러한 ID는 데이터 유형별로 그룹화될 수 있으며, SVID(상태 변수 ID), DVID(데이터 변수 ID), ECID(수집 이벤트 ID)로 지칭됩니다.
- 이름 – 데이터 항목에 대한 사람이 읽을 수 있는 이름
- 형식 – 항목의 데이터 유형.
- 데이터 형식은 단순한 것(숫자형, ASCII, 부울형)이나 복잡한 것(배열, 리스트, 구조체)일 수 있습니다. 예를 들어, 숫자형은 I1, I2, I4, I8(바이트 길이가 다른 부호 있는 정수형), U1, U2, U4, U8(부호 없는 정수형), F4 또는 F8(부동 소수점형) 등이 있습니다.
- 리스트와 배열 유형은 데이터 항목 내에 여러 값을 포함합니다. 예를 들어, 이미지 데이터는 바이트 배열로 형식화됩니다.
- 구조체 유형은 특정 유형의 데이터를 포함합니다. 예를 들어, 변수는 캐리어 정보와 슬롯 목록 및 해당 웨이퍼 배치 상태를 포함하는 슬롯 맵을 나타낼 수 있습니다.
- 값 – 데이터 항목의 실제 값. 데이터 값은 정확하고 효율적이며 자체 설명이 가능한 이진 형식으로 저장되어 호스트가 데이터를 해석하는 방법을 알 수 있습니다. 이 데이터 형식은 더 많은 데이터를 더 효율적으로 수집할 수 있도록 합니다.
컬렉션 이벤트(CE)와 알람에도 ID와 이름이 있습니다. 이 항목들은 다른 블로그 게시물에서 다루고 있지만, 이 게시물에서는 일부 속성에 대해 알아두는 것이 중요합니다. 해당 속성들도 쿼리할 수 있기 때문입니다.
데이터 폴링
앞서 언급한 바와 같이, 공장 호스트는 자체 정의한 추적 보고서 및 이벤트 보고서를 통해 정기적으로 데이터를 수신합니다. GEM은 또한 공장 호스트가 필요에 따라 데이터를 폴링할 수 있는 방법을 제공합니다.
상태 변수
호스트는 값을 조회할 SVID 목록을 포함하는 S1F3 메시지를 전송하여 언제든지 상태 변수의 값을 조회할 수 있습니다. 목록의 길이가 1인 경우 단일 SV의 값만 반환됩니다. 목록의 길이가 0인 경우 인터페이스에 정의된 모든 SV의 값이 반환됩니다. 값은 장비에서 전송하는 S1F4 메시지의 목록 형태로 반환됩니다.
호스트는 장비에 S1F11 메시지를 전송하여 장비로부터 SV 이름 목록을 요청할 수도 있습니다. 앞서 언급된 목록 규칙은 이 메시지에도 동일하게 적용됩니다. 반환 메시지에는 각 SV에 대한 항목이 포함되며, 해당 항목에는 SVID, 이름 및 유닛이 표시됩니다.
장비 상수
SV가 작동하는 방식과 유사하게, 호스트는 S2F13 메시지를 전송하여 GEM 인터페이스에 정의된 장비 상수의 값을 조회할 수도 있습니다. 해당 값은 S2F14 메시지를 통해 장비로부터 반환됩니다.
SV와 마찬가지로 EC의 이름도 S2F29 메시지를 사용하여 조회할 수 있습니다.
데이터 변수
데이터 변수는 수집 이벤트의 컨텍스트 내에서만 유효하므로, 데이터 변수의 값을 폴링하는 방법은 존재하지 않습니다. 데이터 변수의 값은 수집 이벤트 보고서에서만 보고될 수 있습니다.
기타
위에서 논의한 데이터 폴링 방법 외에도, 장비를 폴링하여 GEM 호스트로부터 다음 항목들을 얻을 수 있습니다:
- 수집 이벤트(CE) – 호스트는 GEM 인터페이스에서 사용 가능한 수집 이벤트와 각 CE에 연결된 데이터 변수(DV)를 조회할 수 있습니다. 이는 S1F23 메시지를 사용하여 요청됩니다.
- 경보 – 호스트는 원하는 경보의 ALID를 나열한 S5F5 메시지를 전송하여 시스템에서 사용 가능한 경보를 조회할 수 있습니다. 반환 메시지에는 ALID와 연관된 경보 코드 및 경보 텍스트가 나열됩니다. 모든 GEM 인터페이스에는 두 가지 상태 변수가 반드시 포함되어야 합니다. AlarmsEnabled는 장비에서 활성화된 모든 알람의 ID 목록을 포함합니다. AlarmsSet는 장비에서 현재 설정 상태(Set)에 있는 알람의 ID 목록을 포함합니다. 이러한 값들은 상태 변수이므로 언제든지 쿼리할 수 있습니다.
- MDLN 및 SOFTREV – S1F1(Are you there?) 메시지에 대한 응답에는 장비의 장비 모델 유형(MDLN) 및 소프트웨어 개정판(SOFTREV)이 포함됩니다.
- DateTime – 장비의 날짜 및 시간은 S2F17 메시지를 사용하여 요청할 수 있습니다. 호스트는 S2F31 메시지를 사용하여 장비의 시간을 동기화할 수 있습니다. GEM은 장비가 현재 시간을 포함하는 시계 서비스 변수(Clock SV)를 유지하도록 요구합니다. 호스트가 시간을 조회하고 동기화할 수 있도록 허용함으로써 시스템에서 거의 동시에 발생하는 이벤트를 순서대로 정렬할 수 있는 기능을 제공합니다.
추적 데이터 수집
추적 데이터 수집은 주기적으로 데이터를 샘플링하는 방법을 제공합니다. 시간 기반 데이터 수집 접근법은 시간 창 내에서 추세나 반복적 적용을 추적하거나 연속 데이터를 모니터링하는 데 유용합니다.
추적 정의를 생성할 때 호스트는 다음을 제공합니다:
- 샘플 간격 – 샘플 간 시간. 해상도는 센티초 단위로, 트레이스를 사용하여 데이터를 매우 빠르게 수집할 수 있습니다. 장비는 일반적으로 10Hz 트레이스 간격까지 지원합니다.
- 그룹 크기 – 추적 보고서에 포함된 샘플 수
- SVIDs – 추적에 포함될 상태 데이터 목록
- 총 샘플 수 – 추적 기간 동안 채취할 샘플 수
- 추적 요청 ID – 추적 요청의 식별자(GEM은 정수형 추적 ID만 허용함)
호스트는 S2F23 메시지를 사용하여 추적 요청을 정의합니다. 추적 보고서는 S6F1 메시지를 사용하여 장비에서 호스트로 전송됩니다.
추적 샘플
어떤 장비가 웨이퍼를 처리하고 있으며, 이 처리 과정이 5분 소요된다고 가정해 보겠습니다. 척(chuck) 온도를 허용 가능한 특정 범위 내로 유지하고 챔버 압력이 지정된 수준 이하로 유지되도록 하는 것이 중요합니다. 15초 간격으로 값을 모니터링하는 것으로 충분하지만, 데이터 그룹을 생성하여 1분마다 한 번씩만 보고서를 수신하도록 할 수 있습니다. 호스트는 다음과 같은 추적 구성을 가진 S2F23 메시지를 전송할 수 있습니다:
추적 ID: 100 (ID는 정수여야 함)
샘플 주기: 00001500 (15초마다 샘플링)
총 샘플 수: 75 (15초 간격으로 5분간 샘플링)
그룹 크기: 4
SVID 목록:
300 (척 온도 정보를 포함하는 상태 변수의 ID)
301 (챔버 압력 정보를 포함하는 상태 변수의 ID)
1분 후, 장비에서 S6F1 메시지를 통해 첫 번째 추적 보고서가 전달됩니다. 해당 메시지에는 다음 정보가 포함됩니다:
100 (추적 ID)
4 (마지막 샘플 번호)
2018-01-22T14:20:34.8 (날짜 형식은 TimeFormat 장비 상수에 따라 다름)
상태 값 목록: (길이 8: 그룹 크기 4의 2개 상태 값)
219.96 (첫 번째 샘플의 척 온도)
0.0112 (첫 번째 샘플의 압력)
219.97 (두 번째 샘플 척 온도)
0.0122 (두 번째 샘플 압력)
219.97 (세 번째 샘플 척 온도)
0.0120 (세 번째 샘플 압력)
219.96 (네 번째 샘플 척 온도)
0.0119 (네 번째 샘플 압력)
1분 후 추적 보고서는 다음과 같이 표시될 수 있습니다:
100 (추적 ID)
8 (마지막 샘플 번호)
2018-01-22T14:21:34.8 (날짜 시간은 첫 번째 추적보다 1분 늦게 표시됨)
상태 값 목록: (길이 8: 그룹 크기 4의 2개 상태 값)
219.96 (다섯 번째 샘플의 척 온도)
0.0112 (다섯 번째 샘플의 압력)
219.97
0.0122
220.01
0.0120
220.00
0.0119
추가 보고서가 1분 간격으로 세 건 더 수신될 예정입니다. 호스트는 보고서 내 반환된 값을 확인하고, 값이 예상 범위를 벗어날 경우 이에 따라 대응할 수 있습니다.
결론
호스트는 특정 시점의 값을 확인하고자 할 경우 S1F3을 사용하여 상태 데이터를 폴링할 수 있습니다. 주어진 기간 동안 지속적으로 데이터를 수집하고자 할 경우 추적을 설정할 수 있습니다.
이 블로그에 설명된 데이터 샘플링 방법을 사용하면 호스트 애플리케이션이 필요한 시점에 필요한 데이터를 폴링할 수 있습니다. GEM은 호스트가 특정 시점의 값을 쿼리하거나 추적을 통해 주기적으로 샘플링하도록 허용함으로써 장비로부터 데이터를 요청하는 데 유연성을 제공합니다.