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はんどうたい教室
ＧＥＭ３００スタンダード準拠
ＳＥＣＳ－Ⅱ Ｅ５：半導体製造装置通信スタンダード２
ＨＳＭＳ－ＳＳ Ｅ３７：高速ＳＥＣＳメッセージサービス（ＨＳＭＳ）汎用サービス
Ｅ３７．１：高速ＳＥＣＳメッセージサービス　シングルセッションモード
ＧＥＭ Ｅ３０：ＳＥＭＩ　製造装置の通信及びコントロールのための包括モデル
ＯＳＳ Ｅ３９：オブジェクトサービススタンダード
Ｅ３９．１：オブジェクトサービススタンダード（ＯＳＳ）のためのＳＥＣＳ－Ⅱプロトコル　
ＰＪＭ Ｅ４０：プロセス管理スタンダード
Ｅ４０．１：プロセス管理スタンダードのＳＥＣＳ－Ⅱのサポート
ＣＭＳ Ｅ８７：キャリア管理
ＣＪＭ Ｅ９４：コントロールジョブマネジメント
ＳＴＳ Ｅ９０：サブストレートトラッキングサービス
上　記　の　簡　単　な　解　説
ＳＥＣＳ-Ⅱ 半導体製造装置におけるメッセージフォ－マットの詳細を示します。
ＨＳＭＳ－ＳＳ 通信上におけるプロトコルのハンドシェイク方法、シングルセッションにおけるヘッダ部の詳細を示します。
ＧＥＭ 通信の包括モデルとしての搬送・材料・主動作の関連性を示します。
ＯＳＳ コントロールジョブに関するパラメータ設定、コントロールジョブの生成などの規定に使用されます。
ＰＪＭ プロセスジョブの動作管理（各製造装置並びに検査装置等の独自の動作に対する包括的規定の詳細を示します）、ジョブの生成方法・試料（ウェハ）の処理方法の詳細です。
ＣＭＳ 300mmウェハ製造にあたってPODという容器を使用し、このPODの装置内への搬入・搬出における規定を示しています。
ＣＪＭ コントロールジョブ管理の規定を示します。コントロールジョブとはプロセスジョブという個々の装置における複数の動作を包括的に行うもので複数のプロセスジョブの実行順序やオペレータからの動作中止に対する詳細を示します。
ＳＴＳ 材料（主にウェハ）の位置情報・処理状態を示す詳細が示されています。
以上を踏まえることにより、ＨＯＳＴから装置に対して起動・停止・処理方法・搬入元・搬出先・割り込み処理等の細かな設定が自動で実行可能になります。また、緊急停止の際も貴重なウェハに対して回収方法の設定まで可能にしているのです。
い
し
や
さ

　半導体産業がまだ小さかった頃（全世界で数百万ドル程度）、一握りの先見性あるリーダー達が製造装置と材料のサプライヤーに注目が集まるフォーラムを作るために集まりました。その結果設立された組織がＳＥＭＩです。
ＳＥＭＩ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ です。
●ＳＥＭＩの活動
　世界の主要な半導体／フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造装置・材料メーカーが所属する非営利の工業会組織です。
●ＳＥＭＩの規格
　現在、ウェーハは４インチ（１００ｍｍ）、５インチ（１２５ｍｍ）、６インチ（１５０ｍｍ）、８インチ（２００ｍｍ）、１２インチ（３００ｍｍ）のようになっていますが、これらの生産において現状を踏まえながらウェーハサイズや材料等の規格を決定しています。これらは、年３回（２月・６月・１０月）に改訂版を発行しており、冊子・ダウンロードと入手する方法があります。
ここでは、半導体製造における通信規格について少し記したいと思います。

ここでは半導体製造に関する規格制定を行うＳＥＭＩや通信規格について少し説明します。

●『ＳＥＭＩ』って何？　　　　　　　　　　　　　　　※このページは三菱電機さんの小冊子を参照していません。

　半導体製造装置における通信規格はSECS（Semiconductor Equipment Communication Standard：半導体製造装置スタンダード）と呼ばれ、半導体製造装置とホスト間の通信を目的として作成された通信規格です。

●メッセージトランスファプロトコル
①SECS-Ⅰ：RS-２３２Cを使用した通信プロトコル。１９９６年時点で、転送速度は１２００・２４００・４８００・９６００b.p.s.が規格として採用されていましたが、その後１９２００b.p.s.が追加されました。それ以前は３００b.p.s.も含まれていました。
②HSMS（High Speed Message Service：高速SECSメッセージサービス）：TCP/IPを使用した通信プロトコル。転送速度は、自動切換えで１０Mb.p.s.～１００Mb.p.s.です。メッセージの規模が拡大するに従って高速通信が求められるようになってきました。

●メッセージ定義
SECS-Ⅱ 実際に通信するメッセージの内容について詳細に定義されています。メッセージの区別にはストリーム（S)、ファンクション（F)という名前をつけて区別します。８インチのウェーハが製造される頃からこの定義の中をさらに限定するGEM（Generic Equipment Model：包括的装置モデル）が使用されるようになり、さらに１２インチウェーハ製造にあたってはGEM３００（３００ｍｍウェーハにおける包括的モデル）という定義が使用されるようになりました。簡単な図を以下に記します。

●半導体製造における通信規格

HSMS
SECS-Ⅰ
SECS-Ⅱ
AP ⇒ GEM３００
HSMS
SECS-Ⅰ
SECS-Ⅱ
AP ⇒ GEM
SECS-Ⅰ
SECS-Ⅱ
AP（アプリケーション）

以上のことから、通信定義（GEM、GEM３００）というものは装置の動作を定義するものであって、ホストの動作を定義するものではないことがわかります。これは、ホスト側の負荷を一定にしてパフォーマンスを上げるために考え出されたことが推察されます。半導体製造装置といっても前工程のものもあれば、後工程のものもあります。個々が様々な特殊通信仕様でデータを上げてもホストの負荷が増すばかりなので管理に大変負荷がかかることになるからです。
且つ、半導体自体がホコリを嫌うために（人間自体がホコリの塊のようなものですから）、なるべく人間が接することを避けるための自動化を目指しているという事情もあります。これによって、品質の均一な製品の製造を可能にしようという試みなのです。

●メッセージ構造
ハンドシェイクについては、ここでは省きます。データ構造について概要を示します。
メッセージサービスのデータ構造は、ヘッダ（１０バイト）とデータ部（サービスにより異なる）に分かれています。
全体のイメージとヘッダ部分の内容を記します。（下図参照）

（説明）
●１行が１バイト分です。R・W・Eは１ビット分です。
デバイスID：装置の番号を示します。
メッセージID：ストリーム・ファンクションを示します。
ブロック番号：データがデータ部を超える長さのとき複数のブロックとして送信します。この時に順次更新します。１ブロックは２５６バイトです。カウンタとしては０～２５５までの２５６バイトになります。テキストカウンタが１バイトとヘッダ１０バイトなので、データ部としては２４５バイトが使用可能です。（BCCの２バイトを含む）
システムバイト：メッセージ回数を示します。通常は電源投入時からデータ送信するたびにインクリメントされ、オーバーフローすると再び”００００”になります。ホスト側は装置側からは送られたシステムバイトをそのままコピーして送信したりします。使用方法はシステムによって異なります。
Rビット：”１”の時マスターを示し、”０”でスレーブを示します。コンテンションの場合はマスターが優先となります。
Wビット：”１”で返信要求あり、”０”で返信なしを示す。
Eビット：”１”で最終ブロックであることを示します。
R 上位デバイスID
　　　下位デバイスID
W 上位メッセージID
　　　下位メッセージID
E 上位ブロック番号
　　　下位ブロック番号
システムバイト
システムバイト
システムバイト
システムバイト
ヘッダ データ部
ストリーム
ファンクション		 意　　　　　味 内　　　　　容
◎装置の状態
ＳｎＦ０ Abort Transaction 中止処理
Ｓ１Ｆ１ Are You There Request オンライン要求
Ｓ１Ｆ２ On Line Data(D) オンラインデータ
Ｓ１Ｆ３ Selected Equipment Status Request(SSR) 指定装置状態要求
Ｓ１Ｆ４ Selected Equipment Status Data(SSD) 指定装置状態データ
・・・　（間のメッセージ省略）
ﾏｸﾛﾚﾍﾞﾙ
ﾒｯｾｰｼﾞ
Ｓ１Ｆ１９		 Get Attribute(GA) 属性要求
Ｓ１Ｆ２０ Attribute Data(AD) 属性データ
◎装置の制御と診断
Ｓ２Ｆ１ Service Program Load Inquire(SPI) サービスプログラムロード問合せ
Ｓ２Ｆ２ Service Program Load Grant(SPG) サービスプログラムロード許可
・・・
Ｓ２Ｆ４７ Variable Limit　Attribute Request(VLAR) 変数リミット属性要求
Ｓ２Ｆ４８ Variable Limit　Attribute Send(VLAS) 変数リミット属性送信
◎材料の状態
Ｓ３Ｆ１ Material Status Request(MSR) 材料状態要求
Ｓ３Ｆ２ Material Status Send(MSR) 材料状態データ
・・・
Ｓ３Ｆ１３ Material ID Send 材料ＩＤ通知
Ｓ３Ｆ１４ Material ID Acknowledge 材料ＩＤ確認
◎材料制御
Ｓ４Ｆ１ Ready to Send Material(RSN) 材料送信要求
Ｓ４Ｆ２ Ready to Send Acknowledge(RSA) 材料送信要求確認
・・・
Ｓ４Ｆ４１ Handoff Halt Acknowledge(HH) ハンドオフ停止応答
Ｓ４Ｆ４２ Not Used 未使用
◎例外報告
Ｓ５Ｆ１ Alarm Report Send(ARS) アラーム報告送信
Ｓ５Ｆ２ Alarm Report Acknowledge(ARA) アラーム報告確認
・・・
Ｓ５Ｆ７ List Enable Alarm Request(LEAR) 有効アラームリスト要求
Ｓ５Ｆ８ List Enable Alarm Data(LEAD 有効アラームリストデータ
◎データ収集
Ｓ６Ｆ１ Trace Data Send(TDS) トレースデータ送信
Ｓ６Ｆ２ Trace Data Acknowledge(TDA) トレースデータ確認
・・・
Ｓ６Ｆ２３ Individual Report Data(RSD) スプールデータ要求
Ｓ６Ｆ２４ Individual Report Data Acknowledge(RSDAS) スプールデータ要求確認送信
◎ﾌﾟﾛｾｽﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ管理
Ｓ７Ｆ１ Process Program Load Inquire(PPI) プロセスプログラムロード問合せ
Ｓ７Ｆ２ Process Program Load Grant(PPG) プロセスプログラムロード許可
・・・
Ｓ７Ｆ３５ Process Program for MID Request(PPMR) ＭＩＤ指定プロセスプログラム要求
Ｓ７Ｆ３６ Process Program for MID Data(PPMD) ＭＩＤ指定プロセスプログラムデータ
◎制御ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ転送
Ｓ８Ｆ１ Boot Program Request(BPR) ブートプログラム要求
Ｓ８Ｆ２ Boot Program Data(BPD) ブートプログラムデータ
Ｓ８Ｆ３ Executive Program Request(EPR) 実行プログラム要求
Ｓ８Ｆ４ Executive Program Data(EPD) 実行プログラムデータ
◎システムエラー
Ｓ９Ｆ１ Unrecognized Device ID(UDN) 未定義デバイスＩＤ
Ｓ９Ｆ２ Not Used 未使用
・・・
Ｓ９Ｆ１３ Conversation Timeout(CTN) 会話タイムアウト
Ｓ９Ｆ１４ Not Used 未使用
◎端末サービス
Ｓ１０Ｆ１ Terminal Request(TRN) 端末要求
Ｓ１０Ｆ２ Terminal Request Acknowledge(TRA) 端末要求確認
・・・
Ｓ１０Ｆ９ Broadcast(BCN) ブロードキャスト
Ｓ１０Ｆ１０ Broadcast Acknowledge(BCA) ブロードキャスト確認
◎ﾎｽﾄのﾌｧｲﾙｻｰﾋﾞｽ（ストリーム１１）：削除されました。
◎ウェハマッピング
Ｓ１２Ｆ１ Map Set-up Data Send(MSDS) マップセットアップデータ送信
Ｓ１２Ｆ２ Map Set-up Data Acknowledge(MSDA) マップセットアップデータ確認
・・・
Ｓ１２Ｆ１９ Map Error Report Send(MERS) マップエラー報告
Ｓ１２Ｆ２０ Not Used 未使用
◎ﾌｫｰﾏｯﾄ無しﾃﾞｰﾀｾｯﾄ転送
Ｓ１３Ｆ１ Send Data Set Send(DSSS) データセット送信要求
Ｓ１３Ｆ２ Send Data Set Acknowledge(DSSA) データセット送信確認
・・・
Ｓ１３Ｆ９ Reset Data Set Send(DSRS) データセットリセット送信
Ｓ１３Ｆ１０ Reset Data Set Acknowledge(DSRA) データセットリセット確認
◎ｵﾌﾞｼﾞｪｸﾄｻｰﾋﾞｽ
Ｓ１４Ｆ１ GetAttr Request(GAR) 属性セット要求
Ｓ１４Ｆ２ GetAttr Data(GAD) 属性データ要求
・・・
Ｓ１４Ｆ７ GetAttrName Request(GANR) 属性名要求
Ｓ１４Ｆ８ GetAttrName Data(GAND) 属性名データ
◎備考
　このメッセージサンプルは、１９９９年１２月のものです。したがって、その後に追加、あるいは変更されています。例えば、Ｓ１５Ｆｎ（レシピ管理）、Ｓ１６Ｆｎ（プロセスジョブ管理）、Ｓ１７Ｆｎ（装置制御と特徴）、Ｓ１８Ｆｎ（システム制御とデータ）などのストリームが新規追加又は、変更されています。最新の情報はＳＥＭＩ最新版をご覧ください。
●メッセージサンプル　（ＳｘＦｙ：ストリームｘ、ファンクションｙを示します。また、ｎ：すべてのストリーム共通）1999年12月

　メッセージサンプルから気が付くと思いますが、各ストリーム毎に機能をグループ化していることがわかります。これはすべてのメッセージを必ず使用するというものではなく、材料や工程によって使用しないものがあることを知っておいてください。また、割り当てられていないストリームは任意で使用することもあります。

　ＧＥＭ３００とは実は俗称で、ＳＥＭＩの中には３００ｍｍウェーハを製造するための規格がかなり盛り込まれていますが正式にＧＥＭ３００という規格は記載されていません。現在、関連トップメーカー間で試行錯誤されているのが現状です。これらが淘汰されることによって新たな規格として正式な名称が決定されることでしょう。
以下に、参考までにＧＥＭ３００として機能するために使用されている規格群を記します。

●ＧＥＭ３００について