[논문]반도체 제조 트랙장비의 온라인 스케줄링 방법

윤현중; 이두용

doi:10.22634/ksme-a.2001.25.3.443

문제 정의

즉, 다섯 개의 웨이퍼 중 가공을 마친 어떤 한 웨이퍼의 다음 작업에 해당하는 모든 프로세스 모듈이 다른 웨이퍼에 의해 선점되어 있고, 이러한 상태가 서로 순환적으로 맞물려 있는 순환 대기 상태(circular wait state)가 되어 현재 상태에서 절대로 변할 수 없는 교착상태가 된다. 교착 회피정책의 목적은 이러한 순환 대기 상태가 생기지 않도록 웨이퍼들의 프로세스 흐름을 동적으로 제어하는 것이다.
또, 트랙 장비에서는 일부 모듈들 사이에서만 교착상태가 발생하고 그 외의 모듈들은 교착상태가 발생하지 않기 때문에, 클러스터 툴 대상으로 개발된 교착 회피정책을 트랙 장비의 모든 모듈들을 대상으로 적용하는 것은 교착 회피 정책 적용하는데 필요한 계산의 복잡도 면에서 매우 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 트랙 장비 내의 프로세스 모듈들 중 교착상태와 관련이 있는 모듈들의 집합인 교착 가능 집합(potential deadlock set, PDS)을 정의하여 이 집합에 포함되는 모듈들에 대해서만 교착 회피정책을 적용하고, 교착상태가 생기지 않는 모듈에 대해서는 할당 규칙 (dispatching rule)을 적용하는 방법을 제시하고 있다.
따라서, 트랙 장비의 생산성을 높일 수 있는 할당 규칙올 선택하여 적용하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 부품들의 총생산시간(makespan) 을 목적함수로 하여 이를 최소화하는 할당 규칙을 선택할 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 트랙 장비를 대상 시스템으로 하여 온라인상에서 적용이 가능한 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법을 제시하였다. 먼저 트랙 장비 에 있는 자원들의 순서를 바꾸면서 교착상태를 유발할 수 있는 프로세스 모듈들의 집합인 PDS에 포함된 모듈의 수를 최소화하는 과정이 필요하며, 최적화 방법으로는 유전자 알고리듬을 이용하였다.

가설 설정

2) 웨이퍼는 카세트 단위로 트랙 장비에 투입되는 데 하나의 카세트는 25개의 웨이퍼를 포함하며 각 카세트에는 10개의 TARC#1, 10개의 TARC#2, 5개의 BARC 가 포함되어 있다. 3) 프로세스 모듈의 평균 고장 간격 시간(mean time between failure, MTBF)과 평균 수리 시간(mean time to repair, MTTR)은 각각 500시간과 2시간으로 가정하며 지수분포를 따른다고 가정한다. 4) 이송 로봇이 웨이퍼를 모듈에서 모듈로 이송하는데 걸리는 시간 은 10초로 가정하였으며, 시뮬레이션은 Intel Pentium Ⅲ (500MHz) PC에서 수행하였다.
3) 프로세스 모듈의 평균 고장 간격 시간(mean time between failure, MTBF)과 평균 수리 시간(mean time to repair, MTTR)은 각각 500시간과 2시간으로 가정하며 지수분포를 따른다고 가정한다. 4) 이송 로봇이 웨이퍼를 모듈에서 모듈로 이송하는데 걸리는 시간 은 10초로 가정하였으며, 시뮬레이션은 Intel Pentium Ⅲ (500MHz) PC에서 수행하였다.
예제 2: Fig. 4의 생산 셀에서 세 종류의 부품이 JT1: {Ml, M2} T {M5}, JT2: {Ml, M2} {M3, M4; 9 {M5}, JT3: {M5} -> (M6) ; (M4( 9 {M2}의 프로세스 흐름을 갖는다고 가정하고 자원 순서를 h= , <42为와 D = {M2, M3, M4, M5, 온라인 간트차트는 공정블록의 이동을 통하여 생성할 수 있다.
정의 1: 총 T 개의 부품에 대하여 자원요구행렬(resource request matrix, RRM) S 는 S = 「으로 정의한다.
정의 2: 교착 가능 집 합(potential deadlock set, PDS)은 모든 에 대하여 D = 으로 정의한다.

제안 방법

Ezpeleta et al. 는 페트리넷의 사이폰(siphon) 구조를 이용하여 교착방지정책을 제안하였고, Jenget al, , ( ' Xiong 과 Zhou, " Damascene 와 Xie'"는 유연 생산시스템에서 교착상태를 피하면서 동시에 생산성을 높일 수 있는 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법을 페트리넷 모델을 사용하여 제시하였다. 교착상태 회피 문제에서 페트리넷 모델을 이용하는 접근 방법은 교착상태가 페트리넷 모델에서 표현이 가능하고 부품의 유연한 경로를 모델에서 쉽게 표현될 수 있다는 장점이 있다.
위의 예제에서 볼 수 있듯이 자원의 순서는 PDI 와 PDS 원소의 개수에 영향을 주므로, PDI 와 PDS 에 포함된 원소의 개수를 최소화 하도록 자 원의 순서를 재정렬하는 것이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 PDI 와 PDS 원소의 개수를 목적함 수로 하여 최적의 자원 순서를 구한다.
위의 두 개의 목적함수는 유전자 알고리듬을 이용하여 순차적으로 최소화한다. 먼저 첫 번째 목적함수인 PDI 원소 개수의 최소값을 구한 후, 의 값을 갖는 여러 해 중에서 두 번째 목적함수인 PDS 원소 개수의 최소값 仁을 구한다. 이와 같은 방법으로 구해진 해는 자원들의 순서인 <rh r2, .
본 논문에서 제시하고 있는 트랙 장비를 위한 교착상태 없는 온라인 스케줄링 방법은 크게 두 부분으로 이루어져 있다. 첫 번째 부분은 트랙 장비 의 프로세스 모듈들을 교착 가능 집합과 교착없는집합(deadlock-safe set, PSS)으로 구분하는 것이다.
트랙 장비에서 PDS를 찾는 문제는 유전자 알고리듬을 이용하였으며 유전 연산자로는 OX 와 역치를 이용하였다. 유전자 알고리듬을 적용할 때 세 대 (generation) 수는 20, 000에서 140, 000까지 20, 000씩 증가시키면서 매 경우에 대하여 5번씩 시뮬레이션을 수행하여 결과를 비교하였다. Table 5와 Fig.
초기의 트랙 장비는 프로세스 모듈에서 다른 프로세스 모듈로 웨이퍼를 이송하기 위해 오링(O-ring) 벨트, 에어베어링(air bearing), 워킹 빔(walking beam) 시스템 등을 이용하였으나, 점차 트랙 장비 의 유연성 (flexibility) 이 높아지면서 이송 로봇을 이용하는 추세로 변하고 있다. 트랙 장비에서 로봇 시스템의 도입으로 필요 없는 공정이나 고장이 난 프로세스 모듈을 거치지 않고 원하는 모듈에서 모듈로 웨이퍼를 직접 이송시키는 것이 가능해져 트 랙장비를 보다 효율적으로 운용할 수 있게 되었다“) 그리고, 로봇 시스템이 도입된 트랙 장비는 각 프로세스 모듈에서 소요되는 가공 시간의 균형을 맞추고 특정 모듈에서 생길 수 있는 병목현상을 해소하기 위해 일반적으로 동일한 기능을 하는 모듈을 두 개 이상 가지고 있는데, 이와 같은 병렬 모듈 시스템의 도입은 하나의 모듈이 고장이 나더라도 트랙 장비 전체를 멈추지 않고 계속 작업하는 것이 가능하도록 하였다. 이러한 추세로 인하여 보다 복잡해진 트랙 장비를 위한 지능적인 제어기의 개발이 중요한 문제로 부각되었으며, 높은 수준의 자동화 장비인 트랙 장비의 운용 효율 높이고 생산성을 극대화 시켜줄 수 있는 교착상태를 회피하는 스케줄링(deadlock-free scheduling) 방법의 개발이 필요하게 되었다.
따라서, PDS에 속하는 8개의 프로세스 모듈에서는 교착상태가 발생할 수 있으므로 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법을 적용할 때 온라인 간트차트를 이용한 교착 회피정책을 적용하고 나머지 프로세스 모듈이 포함된 PSS 에 대해서는 할당 규칙을 적용한다. 할당규칙 으로는 EC, ERT, SPT 세 가지를 적용하여 총 생산시간을 비교하였다. 여기서, EC 는 이전 단계의 공정을 가장 먼저 끝낸 웨이퍼에 우선순위를 주는 것이고, ERT 는 트랙장비 에 가장 먼저 투입된 웨이퍼에 우선순위를 주는 할당 규칙 이다.

대상 데이터

본 논문에서 제안된 교착상태를 회피하는 스케 줄링 방법은 2장에서 소개한 트랙 장비를 대상으로 시뮬레이션을 통하여 평가되었다. Fig.
예제 1: Fig. 4 는 6 대의 기계와 1대의 로봇으로 이루어져 있는 생산 셀이다. 두 종류의 부품이 생산이 되며 프로세스의 흐름은 각각 JT1: {Ml,M4}3 {M2, M3| 分 {M5} 와 JT2: {M5} -» {M6} {M2}이다.

이론/모형

본 논문에서는 트랙 장비를 대상 시스템으로 하여 온라인상에서 적용이 가능한 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법을 제시하였다. 먼저 트랙 장비 에 있는 자원들의 순서를 바꾸면서 교착상태를 유발할 수 있는 프로세스 모듈들의 집합인 PDS에 포함된 모듈의 수를 최소화하는 과정이 필요하며, 최적화 방법으로는 유전자 알고리듬을 이용하였다. 시뮬레이션 결과는 자원 요구 행렬을 이용한 접근 방법이 트랙 장비 내의 프로세스 모듈들을 PDS와 PSS 로 나누는데 효과적임을 보여주었다.
트랙 장비에서 PDS를 찾는 문제는 유전자 알고리듬을 이용하였으며 유전 연산자로는 OX 와 역치를 이용하였다. 유전자 알고리듬을 적용할 때 세 대 (generation) 수는 20, 000에서 140, 000까지 20, 000씩 증가시키면서 매 경우에 대하여 5번씩 시뮬레이션을 수행하여 결과를 비교하였다.

성능/효과

제안된 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법은 반도체뿐만 아니라 평판 디스플레이 (flat panel display)와 디스크드라이브 헤드(disc-drive head) 둥의 제조 시스템에서 사용되는 트랙 장비에도 적용 하는 것이 가능하다. PDS 와 PSS 를 구분하여 교착 회피정책을 선별적으로 적용하는 방법은 상대적으로 PDS 에 비해서 PSS 에 포함된 모듈이나 자원의 수가 적은 생산시스템에는 적용하기에 비효율적일 수 있으나, 일반적인 반도체 공정에서와 같이 일부의 모듈에서만 교착상태가 발생하는 제조시 스템에서는 제안된 방법이 매우 효율적으로 적용될 수 있다
Table 6은 트랙 장비에서 250개의 웨이퍼를 가공한다고 가정했을 때 교착상태를 회피하는 스케줄 링 방법의 시뮬레이션 결과로서, 세 가지 할당 규칙에에 대하여 동일한 조건에서 각각 10회 시뮬레이션을 수행하여 얻은 결과를 평균하였다. Table 6은 각 할당 규칙별로 총 생산시간과 단위 웨이퍼 생산시간(throughput)의 평균 및 95% 신뢰도 구간을 보여 주는데, 시뮬레이션 결과 할당 규칙에 따른 총 생산시간이나 단위 시간당 생산량의 편차는 크지 않았으나 EC가 ERT 나 SPT보다는 좋은 결과를 보임을 알 수 있다.
시뮬레이션 결과는 자원 요구 행렬을 이용한 접근 방법이 트랙 장비 내의 프로세스 모듈들을 PDS와 PSS 로 나누는데 효과적임을 보여주었다. 본 논문에서 제안된 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법에서 PDS에는 온라인 간트차트를 이용한 교착 회피정책을 적용하고 PSS 에는 할당 규칙을 적용하는데, 이와 같은 방법은 교착 회피정책의 대상이 되는 프로세스 모듈의 수를 줄여 주어 교착회피정책 올 적용하는데 요구되는 계산의 복잡도를 현저히 줄여주는 역할을 한다. 시뮬레이션 결과로부터, 제안된 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법이 트랙 장비에 효율적으로 적용되어, 결과적으로 트랙 장 비의 신뢰도를 높이고 생산성을 향상시키는데 효 과적임을 보였다.
먼저 트랙 장비 에 있는 자원들의 순서를 바꾸면서 교착상태를 유발할 수 있는 프로세스 모듈들의 집합인 PDS에 포함된 모듈의 수를 최소화하는 과정이 필요하며, 최적화 방법으로는 유전자 알고리듬을 이용하였다. 시뮬레이션 결과는 자원 요구 행렬을 이용한 접근 방법이 트랙 장비 내의 프로세스 모듈들을 PDS와 PSS 로 나누는데 효과적임을 보여주었다. 본 논문에서 제안된 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법에서 PDS에는 온라인 간트차트를 이용한 교착 회피정책을 적용하고 PSS 에는 할당 규칙을 적용하는데, 이와 같은 방법은 교착 회피정책의 대상이 되는 프로세스 모듈의 수를 줄여 주어 교착회피정책 올 적용하는데 요구되는 계산의 복잡도를 현저히 줄여주는 역할을 한다.
본 논문에서 제안된 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법에서 PDS에는 온라인 간트차트를 이용한 교착 회피정책을 적용하고 PSS 에는 할당 규칙을 적용하는데, 이와 같은 방법은 교착 회피정책의 대상이 되는 프로세스 모듈의 수를 줄여 주어 교착회피정책 올 적용하는데 요구되는 계산의 복잡도를 현저히 줄여주는 역할을 한다. 시뮬레이션 결과로부터, 제안된 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법이 트랙 장비에 효율적으로 적용되어, 결과적으로 트랙 장 비의 신뢰도를 높이고 생산성을 향상시키는데 효 과적임을 보였다.
제안된 교착상태를 회피하는 스케줄링 방법은 반도체뿐만 아니라 평판 디스플레이 (flat panel display)와 디스크드라이브 헤드(disc-drive head) 둥의 제조 시스템에서 사용되는 트랙 장비에도 적용 하는 것이 가능하다. PDS 와 PSS 를 구분하여 교착 회피정책을 선별적으로 적용하는 방법은 상대적으로 PDS 에 비해서 PSS 에 포함된 모듈이나 자원의 수가 적은 생산시스템에는 적용하기에 비효율적일 수 있으나, 일반적인 반도체 공정에서와 같이 일부의 모듈에서만 교착상태가 발생하는 제조시 스템에서는 제안된 방법이 매우 효율적으로 적용될 수 있다

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

반도체 제조 트랙장비의 온라인 스케줄링 방법
On-Line Scheduling Method for Track Systems in Semiconductor Fabrication 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (21)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

반도체 제조 트랙장비의 온라인 스케줄링 방법 On-Line Scheduling Method for Track Systems in Semiconductor Fabrication 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (21)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

반도체 제조 트랙장비의 온라인 스케줄링 방법
On-Line Scheduling Method for Track Systems in Semiconductor Fabrication 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper