반도체디스플레이 장비 최적화를 위한 스케줄러 설계

Abstract

반도체•디스플레이 산업은 우리나라가 세계를 선도하고 있는 분야이다.반도체•디스플레이 산업의 경쟁력 확보를 위한 가장 중요한 요소는 고품질 제품의 생산과 수율을 향상시키는 것이다.

반도체•디스플레이 장비는 다양한 Hardware 구성품의 조합으로 이루어지며, 운영을 위해서는 GUI 포함된 사용자가 조작할 수 있는 S/W 프로그램이 개발되어야 한다. S/W 개발을 위한 정보 교환 방식으로는 다양한 통신 Protocol 대응이 요구된다.

주요 Protocol로는 TCP, UDP, FTP, RS232/422/485, Modbus, 산업용Ethernet, Fieldbus, PLC 등이 있다. 더불어, FA(Factory Automation을 위한 국제표준사양(SEMI)의 대응이 요구된다.

장비 S/W 개발에는 총 4가지 부문의 요소 기술이 필요하다.

첫째, 생산성 향상을 위한 공장 자동화 기술 (스케줄러 기법) 부문이다. 장비 내부에 투입된 Material의 원활 이동을 위한 스케줄러 설계 기술이 필요하다.

둘째, 품질 향상을 휘한 데이터 분석 시스템 설계 (데이터 마이닝) 부문이다. 개발을 위해서는 장애 이력 관리, 공정 데이터 분석을 위한 다양한 유틸리티 Tool 개발이 필요하다.

셋째, 장비 운영을 위한 시퀀스 설계 (알고리즘, 동기화) 부문이다. 개발을 위해서는 장비 제어를 위한 S/W 시퀀스 설계 기술이 필요하다.

넷째, 사용자 편의를 위한 GUI(Graphic User Interface) 설계 부문이다. 개발을 위해서는 직관성의 향상을 위한 HCI(Human-Computer Interaction) 기술이 필요하다.

본 논문은 첫 번째 항목인 생산성 향상을 위한 공장 자동화 시스템 설계 부문을 주제로 연구를 진행하였다.

세부적인 진행 사항으로는 먼저 장비의 전체적인 운영 시나리오를 제어하는 스케줄러를 구축하고, 최적화를 위한 2가지 새로운 기능을 개발하고 평가하는 방향으로 진행하였다.

스케줄링을 진행하는 과정 간, 어떤 한 시점을 보았을 때, 꼭 한가지만의 동작을 취할 수 있는 것이 아니라, 여러 동작이 가능할 수 있다. 이 복수의 가능한 동작 중에서 어떤 것을 먼저 수행하느냐에 따라 장비 수율이 변화할 수 있다. 이에 대한 순서적인 측면의 개선 방안인 우선 순위에 의거한 스케줄링 기능을 개발하였다.

성능 평가 방법은 실제 산업 현장에서 해당 기능을 적용하여 반복적인 평가를 통하여 기존과 대비한 수율 개선을 정량적인 수치로 확인하였다.

또한, 동일 공정을 수행하는 복수의 Chamber간의 존재하는 Material들이공정을 완료하고 대기하는 불균형이 발생할 수 있는데, 이와 같은 체재 시간의 불균형 문제를 해소하고 단축시키기 위한 기능을 개발하였다.

성능 평가 방법은 Simulation 상에서 임의적 지연 시간을 부여하여 해당 기능의 실효성을 검증하였다.