초록 ▼

□ 연구개요
클러스터 장비는 여러 개의 매엽식 공정챔버와 웨이퍼 반송 로봇으로 구성된 반도체 웨이퍼 제조 장비로서 다양한 구조와 공정요구조건을 갖고 약 70%의 공정에 널리 사용되고 있다. 최근 반도체 제조 팹은 다품종 소량생산을 위해 공정 레시피(Recipe)를 수시로 바꾸기 때문에 챔버와 로봇의 동작 스케줄도 자주 조정해야 한다. 그러나 클러스터 장비의 스케줄러는 장비 제조업체마다 제각기 개발되어 서로 호환성이 없고 팹에서 변경하기 힘든 폐쇄적 구조를 갖고 있다. 따라서 팹에서 장비 스케쥴링을 레시피에 맞추어 최적으로 튜닝

□ 연구개요
클러스터 장비는 여러 개의 매엽식 공정챔버와 웨이퍼 반송 로봇으로 구성된 반도체 웨이퍼 제조 장비로서 다양한 구조와 공정요구조건을 갖고 약 70%의 공정에 널리 사용되고 있다. 최근 반도체 제조 팹은 다품종 소량생산을 위해 공정 레시피(Recipe)를 수시로 바꾸기 때문에 챔버와 로봇의 동작 스케줄도 자주 조정해야 한다. 그러나 클러스터 장비의 스케줄러는 장비 제조업체마다 제각기 개발되어 서로 호환성이 없고 팹에서 변경하기 힘든 폐쇄적 구조를 갖고 있다. 따라서 팹에서 장비 스케쥴링을 레시피에 맞추어 최적으로 튜닝, 변경하기 힘들어 장비 생산성을 높이지 못하고 공정후 챔버내 웨이퍼 지연시간을 통제하지 못하여 잔존 가스와 열 때문에 웨이퍼 품질 리스크도 높다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 장비 스케쥴 및 스케쥴링 규칙을 장비 스케쥴러에 하드코딩하지 않고 외부에서 표준화된 파일로 받아 실행할 수 있는 방법과 최근 요구되는 장비운용 조건에 맞춘 최적 스케쥴링 규칙을 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
목표 1. 개방형 장비 스케줄러의 프레임워크 개발
- 스케쥴 및 규칙 명세 파일 개발: 다양한 장비 구조, 공정흐름, 공정조건, 스케쥴 및 스케쥴링 규칙을 XML방식의 Schedule Command File(SCF)로 명세하는 방법 개발
① SCF는 장비의 구조와 공정 레시피용 SCF< Tool Configuration >, 안정상태에서의 반복 로봇 작업스케줄인 SCF< Benchmark Schedule >, 공정 챔버 고장 및 웨이퍼 정렬 실패 등 이상 사건이 발생했을 때의 대응 방법용 SCF< Exception-Handling > 파일로 구성
② 특히, 로봇 작업 스케쥴 및 규칙을 Petri net으로 명세하는 SCF< Benchmark Schedule >
- 개방형 스케쥴러 구조 및 가상 시뮬레이터 개발: 장비에서 이 SCF를 입력받아 실행하여 챔버 및 로봇 동작을 제어할 수 있도록 하고 이를 실제 장비운용환경과 유사하게 모의, 검증, 분석
① Concurrent State Graph들로 챔버 및 로봇들의 SCF의 스케쥴링 규칙 동작과 세부 동작을 모델링하고 실행하는 스케쥴러
② Concurrent State Graphs를 실행하여 장비 동작을 사전에 모의, 검증, 분석해볼 수 있는 가상 시뮬레이터
▪ SCF의 Schedule Command(챔버에 웨이퍼 로딩 등)를 받은 Module Manager가 챔버와 로봇의 세부 동작을 실행
목표 2. 벤치마크 스케줄링 이론 및 제어 이론 연구 및 전이적 스케줄링 이론 연구
- SCF< Benchmark Schedule > 설계: SCF는 다양한 스케쥴링 규칙을 명세 가능해야하므로 최근 요구되는 장비운용 조건에 맞춘 최적 스케쥴링 규칙 개발
① 선폭 극미세화에 따라 품질 리스크가 높아짐에 따라 공정후 잔존 케미컬을 제거하기 위해 매번 챔버클리닝을 하는 장비의 최적 스케쥴링 규칙 개발
② 선폭 극미세화에 따라 챔버내 공정후 잔존 케미컬과 잔열에 의해 웨이퍼가 손상받는 위험을 줄이기 위해 공정후 챔버내 대기시간을 극소화하되 사이클타임은 최소로 유지하는 새로운 유형의 스케쥴링 규칙 개발
③ 강화학습에 의해 장비 상태에 따라 로봇동작을 변경하는 최적의 실시간 스케쥴링 규칙 개발
④ 기타 웨이퍼지연 통제를 위한 피드백제어, K-Cyclic 스케쥴의 토큰 및 웨이퍼 지연 예측 공식, 직렬구조 장비, Non-Cyclic 스케쥴링, 전이기간 중 병렬챔버 스케쥴링, 독립된 양팔 스케쥴링 규칙 연구이론 제안

□ 연구개발결과의 중요성
- 팹업계 주도의 개방형 스케쥴러의 국제 기술표준 개발과 장비사양화 ➞ 팹-장비 업계 생태계 변혁
- 공정장비 업체들과 공동으로 장비 성능 고도화와 스케쥴러 개방화 기술을 공동 개발하기 위한 차세대 스케쥴러 컨소시움 구성 가능
- 반도체 생산기업과 설비제조 기업 모두가 고객이 될 수 있는 공정장비 성능 벤치마킹 서비스 및 툴 제공

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 1차년도 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (2) 2차년도 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• (3) 3차년도 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• (1) 팹 주도 개방형 스케쥴러의 국제 기술표준 개발과 장비사양화 è 팹-장비 업계 생태계 변혁 ... 7
• (2) 차세대 스케쥴러 컨소시움 구성 및 공동 개발 ... 7
• (3) 공정장비 성능 벤치마킹 서비스 및 툴 제공 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 10