KR100676611B1 - 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 방법 및 그에 따른장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장비의 사용 효율성 측정을 위한 방식에 관한 것으로 특히, 임의의 시간 동안 작업되는 웨이퍼의 수를 누진적 혹은 함수적으로 카운팅하는 제 1과정과; 해당 시간동안 작업되어진 웨이퍼 중 불량 처리되는 웨이퍼의 수를 누진적 혹은 함수적으로 카운팅하는 제 2과정과; 특정 기간동안 생산되어질 목표 웨이퍼의 개수를 기준으로 수학식

을 통해 해당 반도체 장비의 사용 효율성을 산출하는 제 3과정을 포함하는 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 방법 및 그 장치를 제공하여 OEE 분석방식의 손쉬운 적용이 가능하며 장비의 현재 사용 효율성을 지수로 나타내어 장비 사용자의 장비에 대한 효율성을 유도할 수 있고, 통상 OEE 값은 일정 기간 동안의 장비 사용 효율을 나타내는 것이지만 작업자가 요청하는 어떤 임의의 시점에서부터 현재까지의 누적 OEE값을 실시간으로 나타내 줄 수 있다.

OEE, 웨이퍼, 공급량, 목표량, 불량 발생량

Description

반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 방법 및 그에 따른 장치{Method and Device for Automatically Measuring Effectiveness of Semiconductor Equipment}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치의 개념 구성 예시도

도 2는 본 발명에 따른 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치를 이용한 결과물 표시 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 컴퓨터 시스템 110 : 목표량 세팅모듈

300 : 노광 장치 120 : 일일 웨이퍼공급량 산출모듈

200 : 웨이퍼 공급 장치 400 : 불량 검사 장치

500 : 불량웨이퍼 처리 장치 140 : OEE 산출모듈

130 : 일일 불량웨이퍼 발생량 산출모듈

150 : OEE 표시모듈

본 발명은 반도체 장비의 사용 효율성 측정을 위한 방식에 관한 것으로 특 히, 총체적 장비 효용성(Overall Equipment Effectiveness) 검출방식을 적용하되 시스템적으로 구현함으로서 어느 임의의 시점에서부터 현재까지의 누적 OEE값을 실시간으로 나타내 줄 수 있도록 하기 위한 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 방법 및 그에 따른 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치의 고집적화 경향과 고성능 반도체 장치에 대한 수요 집중으로 반도체 산업에 대한 극 미세 기술과 고가 장비에 대한 투자 요구가 계속되고 있다. 따라서 반도체 산업 내에서 고가 장비 도입에 따른 효율성 확보 방법이 계속적인 문제가 되고 있으며, 최적의 투자를 통해 반도체 장치 생산에서의 효율성을 확보하기 위한 많은 노력이 다각적으로 이루어지고 있다.

반도체 장치 제조에서 정밀한 반도체 장치의 생산은 노광장치의 정밀성에 의존하는 바가 크기 때문에, 고기능의 노광장치 확보를 위해 많은 비용이 투입되고 있으며, 반도체 생산 장비 중 노광 장비는 장비의 가격이 높아 장비의 생산 효율성을 높이기 위한 노력을 지속하고 있다. 이에 따라서 장비를 효율적으로 사용하고 있는가에 대한 측정 방법도 여러 가지로 개발되어져 왔는데 그에 따른 대표적인 방식들을 살펴보면 다음과 같다.

장비 사용에 대한 효율성을 나타내는 표준방식은 장비의 사용성을 시간에 대한 분류로 나타내는 것으로, 가장 일반적으로 사용하고 있는 방법이 업타임 방식으로 아래의 수학식1과 같이 전체 공정시간에서 실제 장비가 사용된 시간의 백분율을 산출하는 방식이다.

이와 같은 방식은 전체 시간에서 장비가 다운(down)된 시간을 제하면 되기 때문에 단순하다는 장점이 있으나, 실제 생산에는 사용되지 않는 각종의 부대시간(대기 혹은 예열 등등의 예비 작업시간: Idle time)이 표현되어 있지 않으므로 인해 실질적인 효율성을 검증하기에 부족하다는 문제점이 있다.

이에 반하여 부대시간을 고려해서 나타낸 방법이 효용성(Utilization)을 백분율을 산출하는 방식으로 아래의 수학식 2에 나타낸 바와 같다.

그러나 수학식 2에 나타낸 방법은 장비가 제품을 생산할 때 장비에서 발생하는 생산 스피드 손실율(speed loss)이 나타나 있지 않으므로 역시 실질적인 장비의 효율성을 검증하기에 부족하다는 문제점이 있었다.

따라서 근래 들어 제안되어진 방식이 총체적 장비 효용성 검출방식으로 이하 약하여 OEE(Overall Equipment Effectiveness)이라 칭한다.

OEE는 장비의 사용 효율성을 시간(time)/속도(speed)/웨이퍼손실(wafer loss) 등을 종합적으로 나타낸 유용한 분석 방법으로 아래의 수학식 3에 나타낸 바 와 같다.

수학식 3에서 변수 Tt는 전체시간(Total time)을 나타내며, 변수 Dt는 다운시간(Down time)을 나타낸다. 또한, 변수 Pt는 생산시간(Productive time)을 나타내며, 변수 APt는 실제공정시간(Actual Process time)을 나타내고, 변수 TPt는 이론적 공정시간(Theoretical Process time)을 의미한다. 또한, 변수 AM은 작업 처리되어진 전체 웨이퍼수(Actual Movement)를 의미하며, 변수 RM은 불량 처리되어진 불합격 웨이퍼수(Rejected Wafer)를 의미한다.

따라서 수학식 3에 나타내고 있는 OEE 방법에 따른 결과는 장비의 효율성을 검증하는 데 있어 일정 기간의 장비 사용동안 장비를 얼마나 효율적으로 사용했는지를 나타내주는 유용한 지표이다.

그러나 기존의 OEE 산출 방식은 1일, 1주일 혹은 1개월 등 일정기간 동안의 장비의 사용결과를 시간의 누계로 환산하여 장비의 사용 효율성을 계산하여야 하 며, 해당 기간 동안 장비 고장시간, 웨이퍼 대기 시간, 생산량, 불량률 등에 따른 데이터를 각 작업현장에서 개별적으로 구해 취합한 이후에야 OEE값이 얻어지고 있다는 한계성이 존재한다.

더욱이 기존의 OEE값 산출은 일반적으로 작업자의 수작업으로 얻어지고 있어 장비의 효율성에 대한 이력관리 등에 어려움이 있는 문제점 역시 내포하고 있다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 장비의 사용 효율성 측정을 위한 방식에 관한 것으로 특히, 총체적 장비 효용성(Overall Equipment Effectiveness) 검출방식을 적용하되 시스템적으로 구현함으로서 어느 임의의 시점에서부터 현재까지의 누적 OEE값을 실시간으로 나타내 줄 수 있도록 하기 위한 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 방법 및 그에 따른 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 방법의 특징은, 임의의 시간 동안 작업되는 웨이퍼의 수를 누진적 혹은 함수적으로 카운팅하는 제 1과정과; 해당 시간동안 작업되어진 웨이퍼 중 불량 처리되는 웨이퍼의 수를 누진적 혹은 함수적으로 카운팅하는 제 2과정과; 특정 기간동안 생산되어질 목표 웨이퍼의 개수를 기준으로 수학식

을 통해 해당 반도체 장비의 사용 효율성을 산출하는 제 3과정을 포함하되, 변수 AMtheo는 특정 기간동안 생산되어질 목표 웨이퍼의 개수이며, 변수 AM은 제 1과정에서 카운팅되는 웨이퍼의 수 가운데 변수 AMtheo에 따른 특정 기간이내에 작업되는 웨이퍼의 총수이고, 변수 RW는 제 2과정에서 카운팅되는 웨이퍼의 수 가운데 변수 AMtheo에 따른 특정 기간이내에 불량 처리되는 웨이퍼의 총수인 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치의 특징은, 웨이퍼 가공처리 장비로 웨이퍼를 공급하는 웨이퍼 공급장치로부터 현재 공급되고 있는 웨이퍼의 수량에 대한 정보를 입력받아 저장하는 웨이퍼 공급량 산출 모듈과; 웨이퍼 가공처리 장비에서 처리되어진 웨이퍼를 검사하여 불량 웨이퍼를 선별하는 불량웨이퍼 검사 및 처리장치를 통해 현재 불량 처리되고 있는 웨이퍼의 수량에 대한 정보를 입력받아 저장하는 불량웨이퍼 발생량 산출 모듈과; 임의의 작업자에 의해 임의의 기간 동안 생산되어야 하는 목표 웨이퍼의 량을 입력받는 목표량 세팅모듈; 및 수학식

에 따라 변수 AMtheo는 목표량 세팅모듈을 통해 설정된 목표 웨이퍼의 량으로 인식하고, 변수 AM은 임의의 기간동안 공급되어진 웨이퍼의 총 수를 웨이퍼공급량 산출모듈에서 억세스하여 인식하며, 변수 RW는 임의의 기간동안 발생되어진 불량 웨이퍼의 총 수를 불량웨이퍼 발생량 산출모듈에서 억세스하여 인식한 후 OEE율을 산출하는 OEE 산출모듈을 포함하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치의 부가적인 특징은, OEE 산출모듈에서 산출되어진 OEE 분석결과 에 따른 OEE율을 작업자에게 알려주기 위한 OEE표시모듈을 더 포함하는 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치의 개념 구성 예시도이며, 본 구성을 살펴보기 전에 본 발명에 적용되는 기술적 사상을 간략히 살펴보면, 수학식 3을 각 변수들로 정리하여 표현하면 아래의 수학식 4와 같이 정리할 수 있다.

수학식 4와 같이 정리되어진 수학식에서 실제공정시간(Actual Process time)을 나타내는 변수 APt와 이론적 공정시간(Theoretical Process time)을 의미하는 변수 TPt를 실제 장비 구동에 따른 작업효율에 대한 변수(UPHact, UPHtheo)로 변환하여 정리하면 아래의 수학식 5와 같이 정리 되어진다.

수학식 5에 나타나 있는 실제 장비 구동에 따른 작업효율에 대한 변수(UPHact, UPHtheo)와 전체시간(Total time; Tt) 및 생산시간(Productive time; Pt)에는 아래의 수학식 6과 같은 관계가 성립한다.

따라서 수학식 6을 수학식 5에 대입하여 정리하면 최종적으로 아래의 수학식 7과 같이 정리되어 진다.

수학식 6과 7에서 변수 AMtheo는 생산해야 할 웨이퍼의 목표수량을 의미하며, 최종적으로 장비의 효율성을 수학식 3 또는 수학식 4에 맞추어 시간을 기준으로 계산하던 종전의 방식에서 탈피하여 웨이퍼의 숫자만으로 계산이 가능해졌다.

따라서 간단히 OEE값을 구할 수 있으며, 더욱이 수학식 7에 따라 얻어야 하는 웨이퍼의 장수를 웨이퍼 생산 장비에 연결하여 데이터를 직접 얻게 하면 실시간으로 OEE값을 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 변수 AMtheo를 하루에 생산해야 할 목표치로 하면 수학식 7은 하루 중 점검 시각을 기준으로 한 누계 OEE 값을 나타내게 된다.

첨부한 도 1이 상술한 본 발명에 적용되는 기술적 사상을 구현화시킨 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치로서, 일별 OEE 값을 나타내도록 구현한 것이나 본 발명은 이에 한정되지 않음을 미리 밝혀둔다.

첨부한 도 1에서 반도체 웨이퍼들과 같은 반도체 제품들(W)은 신호전송 라인(참조번호 미부여)을 따라 흐르는 다수의 제어 입력 신호들을 이용하여 노광장치(300)에서 처리된다.

이때, 반도체 생산 공정에 사용되는 노광장치(300)의 일 예제는 스태퍼이다.

컴퓨터 시스템(100)에서 노광장치(300)를 운용하는데 사용되는 제어 입력들은 x-이송(translation) 신호, y-이송 신호, x-확장 웨이퍼 스케일 신호, y-확장 웨이퍼 스케일 신호, 십자선 확대 신호, 그리고 십자선 회전 신호를 포함한다.

일반적으로, 십자선 확대 신호와 십자선 회전 신호와 관련되는 오류들은 상기 노광 도구에서 처리되는 웨이퍼(W) 표면 상 하나의 특정 노광 공정에 관련된다.

이때, 컴퓨터 시스템(100)에는 노광장치(300)로 웨이퍼(W)를 공급하는 웨이퍼 공급장치(200)로부터 현재 공급되고 있는 웨이퍼의 수량에 대한 정보가 지속적으로 전달되어진다.

또한, 노광장치(300)에서 작업이 이루어진 웨이퍼들은 참조번호 400으로 지칭되는 불량 검사 장치를 통해 노광장치(300)에서 노광공정 중 발생되어진 오류들로 인해 불량처리 된 웨이퍼들이 있는가를 검사하여 분류하게 되고, 이중 부분적으로도 재처리 불가능한 웨이퍼들은 참조번호 500으로 지칭되는 불량웨이퍼 처리장치 측으로 전달되어 폐기 처리되어진다.

이때 컴퓨터 시스템(100)에는 불량웨이퍼 처리장치(500) 혹은 불량 검사 장치(400)를 통해 현재 불량 처리되고 있는 웨이퍼의 수량에 대한 정보가 지속적으로 전달되어진다.

이러한 정보는 컴퓨터 시스템(100) 내부의 구비되어 있는 각종 모듈(110~140)에 의해 저장되고 분석되어 노광장치(300)의 작업 효용성 등이 산출되어지는데, 도시한 예는 설명의 편의성을 위해 장비 효용성 검사 기간을 일별로 처리하는 경우의 예로서 이에 한정되지 않음을 미리 밝혀둔다.

일일 웨이퍼공급량 산출모듈(120)은 웨이퍼 공급장치(200)로부터 공급되는 웨이퍼의 수량에 대한 정보가 저장되며, 일일 불량웨이퍼 발생량 산출모듈(130)은 불량웨이퍼 처리장치(500) 혹은 불량 검사 장치(400)를 통해 공급되는 불량웨이퍼의 수량에 대한 정보가 저장되어진다.

이때 작업자에 의해 임의의 기간 예를 들어 일주일 전부터 현재까지 7일간의 기간동안 생산되어야 하는 목표 웨이퍼의 량을 목표량 세팅모듈(110)을 통해 설정하면, OEE 산출모듈(140)은 수학식 7에 따라

에서 변수 AMtheo는 목표량 세팅모듈(110)을 통해 설정된 목표 웨이퍼의 량으로 인식하고, 변수 AM은 일주일 전부터 현재까지 7일간의 기간동안 공급되어진 웨이퍼의 총 수를 일일 웨이퍼공급량 산출모듈(120)에서 억세스하여 인식하며, 변수 RW는 일주일 전부터 현재까지 7일간의 기간동안 발생되어진 불량 웨이퍼의 총 수를 일일 불량웨이퍼 발생량 산출모듈(130)에서 억세스한 후 이를 기준으로 수학식 7에 따라 계산하게 된다.

이와 같이 계산되어진 OEE 분석결과는 OEE표시모듈(150)을 통해 첨부한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 작업자에게 알려주게 된다.

따라서 작업자는 첨부한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 표시되는 표를 기준으로 그날의 목표치 혹은 이론치 대비 실제 치를 기준으로 현재까지의 장비효율성을 알아볼 수 있게 된다.

또한, 두 값의 차이만큼이 장비의 비가동이 발생한 것이고, 그 사유를 알아서 고쳐 나가면 장비의 사용 효율성을 높일 수 있는 것이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 방법 및 그 장치를 제공하면, OEE 분석방식의 손쉬운 적용이 가능하며 장비의 현재 사용 효율성을 지수로 나타내어 장비 사용자의 장비에 대한 효율성을 유도할 수 있고, 통상 OEE 값은 일정 기간 동안의 장비 사용 효율을 나타내는 것이지만 작업자가 요청하는 어떤 임의의 시점에서부터 현재까지의 누적 OEE값을 실시간으로 나타내 줄 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 반도체 장비의 사용 효율성을 측정하는 방법으로서,

   임의의 시간 동안 작업되는 웨이퍼의 수를 누진적 혹은 함수적으로 카운팅하는 제 1과정과;

   해당 시간동안 작업된 웨이퍼 중 불량 처리되는 웨이퍼의 수를 누진적 혹은 함수적으로 카운팅하는 제 2과정과;

   특정 기간동안 생산되어질 목표 웨이퍼의 개수를 기준으로 수학식

   

   을 통해 해당 반도체 장비의 사용 효율성을 산출하는 제 3과정을 포함하며

   상기 변수 AMtheo는 특정 기간동안 생산되어질 목표 웨이퍼의 개수이고

   상기 변수 AM은 상기 제 1과정에서 카운팅되는 웨이퍼의 수 가운데 변수 AMtheo에 따른 특정 기간이내에 작업되는 웨이퍼의 총수이며

   변수 RW는 상기 제 2과정에서 카운팅되는 웨이퍼의 수 가운데 변수 AMtheo에 따른 특정 기간이내에 불량 처리되는 웨이퍼의 총수인 것을 특징으로 하는 방법.
2. 웨이퍼 가공처리 장비로 웨이퍼를 공급하는 웨이퍼 공급장치로부터 현재 공급되고 있는 웨이퍼의 수량에 대한 정보를 입력받아 저장하는 웨이퍼 공급량 산출 모듈과;

   웨이퍼 가공처리 장비에서 처리되어진 웨이퍼를 검사하여 불량 웨이퍼를 선별하는 불량웨이퍼 검사 및 처리장치를 통해 현재 불량 처리되고 있는 웨이퍼의 수량에 대한 정보를 입력받아 저장하는 불량웨이퍼 발생량 산출 모듈과;

   임의의 작업자에 의해 임의의 기간 동안 생산되어야 하는 목표 웨이퍼의 량을 입력받는 목표량 세팅모듈; 및

   수학식

   

   에 따라 변수 AMtheo는 상기 목표량 세팅모듈을 통해 설정된 목표 웨이퍼의 량으로 인식하고, 변수 AM은 임의의 기간동안 공급되어진 웨이퍼의 총 수를 상기 웨이퍼공급량 산출모듈에서 억세스하여 인식하며, 변수 RW는 임의의 기간동안 발생되어진 불량 웨이퍼의 총 수를 상기 불량웨이퍼 발생량 산출모듈에서 억세스하여 인식한 후 OEE율을 산출하는 OEE 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치.
3. 제 2항에서,

   상기 OEE 산출모듈에서 산출되어진 OEE 분석결과에 따른 OEE율을 작업자에게 알려주기 위한 OEE표시모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비의 사용 효율성 자동 측정 장치.

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