소 로트 웨이퍼 제조를 위한 가용시간 제약이 있는 클러스터 장비의 스케줄링 방법

Abstract

반도체 웨이퍼 제조용 클러스터 장비는 공정을 수행하는 다수의 공정모듈, 웨이퍼의 운송을 처리하는 운송용 로봇, 그리고 웨이퍼의 입력 또는 출력이 이루어지는 입출력 모듈이 서로 결합되어 있는 형태를 갖는다. 따로 버퍼가 없기 때문에 로봇 작업 순서가 장비의 생산성을 결정하는 중요한 요소이고 대부분의 연구들은 로봇의 작업 순서가 주기적이라는 가정을 하고 있다. 하지만 최근에는 웨이퍼의 대구경화로 인해 생산 단위인 로트의 크기가 감소하면서 이러한 연구를 적용하는 데 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 이전에는 무시되었던 전이상태가 로트 크기의 감소로 인해 그 중요성이 증가하면서 한 로트의 공정이 끝나고 레시피가 다른 새로운 로트가 들어 올 때 연결 스케줄링에 관한 연구를 진행하였다. 장비 내에서 공정을 진행하고 있는 이전 로트의 웨이퍼들로 인해 공정 모듈과 로봇에 가용시간 제약이 발생하고 이러한 제약을 모두 만족하면서 새로운 로트의 전체 프로세싱 시간을 최소화 하는 로봇 작업 순서를 찾는 것이 목표이다. 본 논문의 구성은 다음과 같다. 2장에서는 클러스터 장비에 관한 설명과 문제정의를 하고 3장에서는 공정모듈과 로봇의 가용시간 제약이 있는 경우 한팔 클러스터 장비의 운용 방법, 4장에서는 양팔 클러스터 장비의 운용 방법에 대해 소개한다. 각각 페트리 넷을 이용하여 모델링하고 혼합 정수 계획(MIP) 모델과 branch & bound 알고리즘을 사용하여 최적 로봇 작업 순서를 찾는다. 5장에서는 로트의 크기가 커서 주기적 스케줄에 대한 가정이 가능한 경우 운용 방법에 대해 논의하고 6장에서 결론 및 추후 연구 과제로 마무리를 짓는다.