KR20190031385A - 인터페이스 장치와, 이를 이용한 반도체 제조 시스템 및 관리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 기술의 일 실시예에 의한 인터페이스 장치는 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비로부터 상태 정보를 수집하며, 호스트 서버 및 작업자 단말기와 기 설정된 프로토콜에 기초하여 통신할 수 있는 환경을 제공하는 인터페이스부; 상태 정보에 기초하여 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 로컬 설비 분석부; 및 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에 탑재된 적어도 하나의 센서로부터 수집된 센서 데이터, 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 가동 상태, 이벤트 이력, 알람 이력을 포함하는 상태 정보를 저장하는 데이터베이스;를 포함하도록 구성되어 상기 반도체 제조 장비별 또는 상기 유틸리티 설비별로 탑재되도록 구성될 수 있다.
Description
본 기술은 반도체 생산 라인에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인터페이스 장치와, 이를 이용한 반도체 제조 시스템 및 관리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조시에는 사람(작업자)에 의해 발생하는 파티클을 줄이기 위해서, 생산에 소요되는 인건비를 줄이기 위해서, 에너지를 절감하고 생산성을 향상시키기 위해서 등 여러가지 이유에 의해 공정 자동화가 추진되고 있다.
반도체 소자 생산 공정의 자동화는 생산 자재에 대한 데이터베이스를 구축하고 각 공정 과정에 맞게 생산을 스케쥴링하는 것이 핵심이며, 각 제조 장비와 생산 관리 시스템(Manufacturing Execution System; MES) 간의 원활한 데이터 통신이 기반이 되어야 한다.
국제 반도체 장비재료 협회(Semiconductor Equipment and Materials International; SEMI)에서는 반도체 제조 장비간 통신 프로토콜에 대한 표준 및 장비의 동작과 통신 시나리오에 대한 표준 규약인 SECS(SEMI Equipment communications Standard) 프로토콜을 제정하였으며, 이를 반도체 제조 장비 생산 업체에게 옵션으로 적용하도록 요구함으로써 다수의 반도체 제조 장비가 인터페이스 부분에서 SECS 프로토콜을 따르게 되었다.
즉, SECS 프로토콜은 반도체 제조 제조 장비와 호스트 간에 데이터를 전송하기 위한 표준화된 규약이다. SECS 프로토콜은 반도체 제조 장비가 제조 공정을 수행하기 위해 호스트로부터 작업 지시를 받거나 장비의 가동 상태나 공정 조건 등의 파라미터 데이터를 호스트로 전송하여 반도체 제조 공정에 관한 전체적인 관리를 호스트가 수행할 수 있도록 하는 등의 상호 간의 데이터 전송을 위한 표준 규약이다. 이러한 SECS 프로토콜 외에도 HSMS(High-speed SECS Message Service), GEM(Generic Equipment Model) 프로토콜이 병행 또는 독립하여 사용될 수 있다.
현재 SECS 인터페이스 장치는 SECS 통신을 지원하지 않는 제조 장비에 대해 단순히 SECS 통신을 지원하도록 구성된다.
SECS 인터페이스 장치가 구비된 제조 장비의 모든 센서 데이터, 이벤트 이력, 알람 이력 등의 상태 정보는 상위 서버로 전송되어 상위 서버에서 저장, 분석, 처리된다.
따라서 각 제조 장비의 문제 발생시, 해당 제조 장비의 이력은 상위 서버에서만 확인할 수 있으므로, 작업자는 제조 장비의 상태를 확인하고 문제 발생시의 원인을 파악하기 위해 제조 장비 설치 위치까지 이동하여 상태를 직접 조회 및 확인하여야 하고, 이로 인해 업무시간이 비효율적으로 허비하게 된다.
아울러, 제조 장비의 모든 센서 데이터, 이벤트 이력, 알람 이력 등의 상태 정보를 상위 서버에서 저장, 분석, 처리하는 중앙 집중식 인터페이스 구조는 상위 서버의 네트워크 통신 및 데이터 저장 부하율을 높여 상위 서버 관리 비용을 증가시키는 원인이 된다.
또한, 제조 장비에 추가 센서를 장착하고자 하는 경우 장비 프로그램과 연계하여 센서 데이터를 확보할 수 있으며, 이 경우 장비 프로그램의 수정이 수반되어 추가 비용이 발생할 수 있다. 다른 방법으로, 상용화된 통신 모듈을 통해 센서 데이터를 확보하는 경우에는 센서 데이터와 통신을 위한 추가적인 입출력 통신 모듈을 장착해야 하므로 통신 모듈의 크기가 커지고 추가 비용이 발생하게 된다.
본 기술의 실시예는 반도체 제조 장비별 및/또는 유틸리티 설비별로 이벤트 이력, 가동 상태, 센서 데이터를 수집 및 관리할 수 있는 인터페이스 장치와, 이를 이용한 반도체 제조 시스템 및 관리 방법을 제공할 수 있다.
본 기술의 일 실시예에 의한 인터페이스 장치는 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비로부터 상태 정보를 수집하며, 호스트 서버 및 작업자 단말기와 기 설정된 프로토콜에 기초하여 통신할 수 있는 환경을 제공하는 인터페이스부; 상기 상태 정보에 기초하여 상기 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 로컬 설비 분석부; 및 상기 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 탑재된 적어도 하나의 센서로부터 수집된 센서 데이터, 상기 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 가동 상태, 이벤트 이력, 알람 이력을 포함하는 상기 상태 정보를 저장하는 데이터베이스;를 포함하도록 구성되어 상기 반도체 제조 장비별 또는 유틸리티 설비별로 탑재될 수 있다.
본 기술의 일 실시예에 의한 반도체 제조 시스템은 반도체 장치를 제조하기 위해 기 설정된 레시피에 따라 동작하는 복수의 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비마다 각각 내재화되는 인터페이스 장치를 포함하는 공정 설비; 복수의 공정 설비 각각에 구비되어 각 공정 설비를 제어하도록 구성되는 장비 제어기; 및 상기 복수의 공정 설비 및 상기 장비 제어기를 제어 및 관리하도록 구성되는 호스트 서버;를 포함하고, 상기 인터페이스 장치는 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비로부터 상태 정보를 수집하며, 호스트 서버 및 작업자 단말기와 기 설정된 프로토콜에 기초하여 통신할 수 있는 환경을 제공하는 인터페이스부; 상기 상태 정보에 기초하여 상기 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 로컬 설비 분석부; 및 상기 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 탑재된 적어도 하나의 센서로부터 수집된 센서 데이터, 상기 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 가동 상태, 이벤트 이력, 알람 이력을 포함하는 상기 상태 정보를 저장하는 데이터베이스;를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 기술의 일 실시예에 의한 반도체 제조 시스템 관리 방법은 반도체 장치를 제조하기 위해 기 설정된 레시피에 따라 동작하는 복수의 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비마다 각각 탑재되고 데이터베이스를 구비하는 인터페이스 장치와, 단일 또는 복수의 센서를 포함하는 공정 설비를 포함하는 반도체 제조 시스템의 관리 방법으로서, 상기 인터페이스 장치가 상기 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비로부터 상기 단일 또는 복수의 센서로부터의 센서 데이터를 포함하는 상태 정보를 수집하여 상기 데이터베이스에 저장하는 단계; 상기 인터페이스 장치가 상기 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비 또는 유틸리티 설비의 정상 상태 정보에 대한 데이터 경향을 저장하고, 정상 상태 정보의 패턴을 분석 및/또는 학습하는 단계; 정상 상태 정보의 패턴과 실시간으로 수집된 상태 정보의 패턴을 비교하여 이상 데이터가 발생하였는지 판단하는 단계; 상기 실시간으로 수집된 상태 정보가 이상 데이터로 판단되는 경우에는 이상 발생 카운트를 증가시키고, 상기 이상 데이터를 이상 발생 시간과 함께 저장하는 단계; 이상 발생 횟수 및 주기에 기초하여 이상 증후 발생 여부를 판단하는 단계; 및 이상 증후가 발생한 것으로 판단되면 호스트 서버로 보고하는 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 기술에 의하면 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태정보를 작업자 단말기로 무선 전송할 수 있으므로 작업자가 시간이나 장소에 구애 받지 않고 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태정보를 용이하게 확인할 수 있어 업무 효율을 향상시킬 수 있다.
제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태정보를 중앙 집중식 인터페이스 구조가 아닌 분산 제어 방식의 인터페이스 구조로 처리할 수 있어 상위 서버에 대한 부하율을 경감시킬 수 있다.
또한, 상위 서버에서 장비의 이상을 인지하기 전 제조 장비별 또는 유틸리티 설비별로 장비의 이상 상황을 사전 검출하여 이상 상황에 미리 대비할 수 있으므로 장비 가동률을 향상시킬 수 있다.
GPIO(General-purpose input/output; 범용 입출력) 통신 모듈을 통해 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 추가 센서를 장착하기 때문에 장비 액세서리 및 장비 프로그램을 수정할 필요가 없으므로 추가 비용의 발생 없이 센서를 추가할 수 있다.
나아가, 콤팩트한 사이즈로 구현 가능하여 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비 내에 내재화할 수 있고, 확장성이 높아 생산 라인 내 다양한 구성품에 적용할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 인터페이스 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 데이터베이스의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 복수 데이터를 하나의 관리 데이터로 구현하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 반도체 제조 시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 데이터베이스의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 복수 데이터를 하나의 관리 데이터로 구현하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 반도체 제조 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 기술의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 인터페이스 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 인터페이스 장치(10)는 컨트롤러(110), 인터페이스부(120), 로컬 설비 분석부(130) 및 데이터베이스(140)를 포함하도록 구성될 수 있다.
인터페이스 장치(10)는 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 탑재되어 탑재된 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태정보를 수집하여 저장하고, 수집된 상태정보를 작업자 단말기 및/또는 호스트 서버로 전송하며, 탑재된 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 이상 상황을 사전 검출 및 보고하도록 구성될 수 있다.
제조 장비는 예를 들어 식각 장비, 증착 장비, 포토 장비, 에싱 장비, 이온 주입 장비 등을 포함할 수 있다.
유틸리티 설비는 예를 들어 펌프, 칠러, 스크러버, Hot N2, Heat Jacket 등을 포함할 수 있다.
컨트롤러(110)는 인터페이스 장치(10)의 동작 전반을 제어하도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(120)는 인터페이스 장치(10)가 설치되는 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비와 외부 장치가 기 설정된 프로토콜에 기초하여 데이터를 송수신할 수 있는 환경을 제공한다.
인터페이스부(120)는 장비 인터페이스 모듈(121), 센서 인터페이스 모듈(123), 상위 시스템 인터페이스 모듈(125) 및 작업자 인터페이스 모듈(127)을 포함할 수 있다.
장비 인터페이스 모듈(121)은 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비와 인터페이스 장치(10) 간의 데이터 통신을 지원하도록 구성된다. 장비 인터페이스 모듈(121)은 예를 들어 직렬(serial) 데이터 통신 프로토콜, 이더넷(Ethernet) 프로토콜, 모드버스(Modbus) 프로토콜 등과 같은 디바이스간 통신 프로토콜을 지원하는 인터페이스 모듈을 적어도 하나 포함할 수 있다. 인터페이스 장치(10)가 장착된 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 가동 상태, 이벤트 이력, 알람 이력 등을 포함하는 상태정보는 장비 인터페이스 모듈(121)을 통해 수집되어 데이터베이스(140)에 저장될 수 있다.
센서 인터페이스 모듈(123)은 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 설치되는 적어도 하나의 센서로부터 제공되는 데이터를 수집하여 상태정보로서 데이터베이스(140)에 저장하도록 구성될 수 있다.
제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 설치되는 센서는 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태를 나타내는 모니터링 데이터를 생성할 수 있다. 모니터링 데이터는 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 레시피에 의존하여 검출될 수 있다. 센서는 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 종류에 따라 식각 종료점 검출기, 광분광계, VI(전압 전류) 프로브, 전자 현미경, 광학 현미경, X-레이 검사장치, 광 센서, 진공센서, 먼지 농도 센서, 전력량계, 유량계, 온도센서, 압력센서, 습도센서 등에서 적어도 하나 선택될 수 있다.
센서 인터페이스 모듈(123)은 GPIO 통신 모듈일 수 있다. GPIO 통신 모듈을 이용하게 되면 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 추가되는 센서에 대해 별도의 추가 통신 모듈 없이, 그리고 장비 또는 유틸리티 설비의 프로그램 수정 없이, 추가되는 센서에 대한 배선 연결 만으로 센서 데이터를 수집할 수 있다.
상위 시스템 인터페이스 모듈(125)은 인터페이스 장치(10)가 호스트 서버와 같은 네트워크 계층 상의 상위 서버에 접속하여 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다. 상위 시스템 인터페이스 모듈(125)은 SECS 프로토콜, GEM 프로토콜, EDA(Equipment Data Acquisition) 프로토콜, 또는 TCP/IP 프로토콜을 지원하는 통신 모듈일 수 있다. 일 실시예에서, 상위 시스템 인터페이스 모듈(125)은 유선 통신 모듈일 수 있다.
작업자 인터페이스 모듈(127)은 장비 인터페이스 모듈(121) 및 센서 인터페이스 모듈(123)을 통해 수신한 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태정보를 작업자 단말기로 전송할 수 있는 통신 모듈일 수 있다. 작업자 인터페이스 모듈(127)은 유선 통신 모듈 및/또는 무선 통신 모듈일 수 있다.
작업자 인터페이스 모듈(127)은 예를 들어 TCP/IP 프로토콜을 지원하는 유선 통신 모듈일 수 있다.
일 실시예에서 작업자 인터페이스 모듈(127)은 지그비(Zigbee) 통신모듈, 와이파이(Wi-Fi) 통신모듈, 근거리 무선 통신 모듈 등과 같은 무선 통신 모듈 중에서 선택될 수 있다. 근거리 무선 통신 모듈의 경우 블루투스, NFC, 비콘 통신 방식 중에서 선택된 통신 방식을 이용할 수 있다.
제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태 정보가 작업자 단말기로 무선 전송됨에 따라, 작업자는 직접 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비로 이동하지 않고도 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 이력을 확인할 수 있다.
반도체 제조 라인 내의 보안 등을 위해 제한된 영역(거리) 내에서만 무선 통신이 가능한 인터페이스 모듈을 선택하는 것이 바람직할 수 있다.
로컬 설비 분석부(130)는 인터페이스 장치(10)가 탑재된 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태정보를 기초로 해당 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태를 분석하여 이상 상황을 사전 검출하도록 구성될 수 있다.
각각의 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에는 하나 또는 복수의 센서가 탑재될 수 있다. 복수의 센서가 탑재된 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 경우, 로컬 설비 분석부(130)는 복수의 센서로부터 제공되는 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 변환하고 이를 기초로 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태를 분석하고 이상 상황을 사건 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비가 단일 센서를 구비하는 경우, 로컬 설비 분석부(130)는 센서 데이터를 포함하는 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태 정보를 기 설정된 기간 동안 수집하고, 이상이 없는 즉, 정상적인 상태 정보에 대한 데이터 경향(trend)을 저장한다. 그리고, 저장된 정상 상태 정보의 패턴을 분석해 둔다. 상태 정보의 패턴을 분석하기 위하여 단변량 통계 분석, 예를 들어 회귀 분석 방법을 이용하여 상태 정보의 기울기, 군집성 등을 파악할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 정상 상태 정보의 패턴과 실시간으로 수집된 상태 정보의 패턴을 비교하여 이상 데이터가 발생하였는지 판단한다. 예를 들어, 정상 패턴에 대하여 작업자가 기 설정하거나 또는 이상 데이터를 학습하여 자동으로 ㅁ오프셋(%)을 적용하여 이상 데이터가 발생한 것으로 판단되는 경우에는 이상 발생 카운트를 증가시키고 이상 발생 데이터를 이상 발생 시간과 함께 저장한다. 이상 발생 횟수가 기 설정값 이상인 경우, 또는 이상 데이터 발생 주기가 기 설정된 임계 주기보다 짧은 경우 이상 증후가 발생한 것으로 판단하고 이를 호스트 서버로 보고할 수 있다.
제조 장비 및/또는 유틸리티 설비가 복수의 센서를 구비하는 경우에는 복수의 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 변환하는 과정이 선행될 수 있다. 복수의 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 변환하기 위하여 로컬 설비 분석부(130)는 복수의 센서 각각에 대하여 센서 데이터의 평균과 표준편차를 계산한 후 센서 데이터를 정규화할 수 있다. 센서 데이터를 정규화하기 위하여 (센서데이터에서 평균값을 차감한 후 이를 표준편차로 제산할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 복수의 센서 데이터별 정규화 데이터에 대한 평균을 계산하여 하나의 관리 데이터로 생성할 수 있다. 복수의 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 생성한 후에는 상태 정보에 대한 패턴 분석 및 경향 비교를 통해 이상 데이터가 발생하였는지 판단하고, 이상 데이터 발생 횟수 및 주기에 따라 이상 증후 발생 여부를 판단하여 상위 시스템으로 보고하는 일련의 분석 기능이 수행될 수 있음은 물론이다.
데이터베이스(140)에는 인터페이스부(120)에서 수집한 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태정보가 저장될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 의한 데이터베이스의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 데이터베이스(140-1)에는 장비또는 유틸리티 설비 I D(1401), 이상 분석 정보(1403) 및 상태정보(1405)가 각각의 필드(페이지)에 저장될 수 있다. 장비 또는 유틸리티 설비 ID 필드(1401)에는 인터페이스 장치(10)가 탑재된 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 식별자(ID)가 저장될 수 있다. 이상 분석정보 필드(1403)에는 로컬 설비 분석부(130)에서 분석한 장비 분석 정보, 예를 들어 이상 데이터 발생 횟수, 시간, 이상 증후 여부 등이 저장될 수 있다. 상태 정보 필드(1405)에는 센서 인터페이스 모듈(123)에서 하나 또는 복수의 센서로부터 수집한 센서 데이터(1415)와, 장비 인터페이스 모듈(121)에서 수집한 장비 가동 상태(1435), 알람 이력(1455) 및 이벤트 이력(1475)이 저장될 수 있다.
데이터베이스(140)가 장비 또는 유틸리티 설비 ID를 기반으로 구축됨에 따라 작업자는 조회하고자 하는 장비 또는 유틸리티 설비의 ID를 이용하여 시간과 장소에 구애됨이 없이, 장비 또는 유틸리티 설비로 직접 이동하지 않고도 장비별 또는 유틸리티 설비별 이벤트/알람 이력을 조회하고 이상 상황 발생 여부, 가동 상태 등을 확인할 수 있게 된다.
도 3은 일 실시예에 의한 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에는 하나 또는 복수의 센서가 탑재될 수 있으며, 각각의 경우마다 장비별 또는 유틸리티 설비별 이상 상황을 분석할 수 있다.
먼저, 장비 또는 유틸리티 설비에 하나의 센서가 탑재된 경우를 설명한다.
먼저, 인터페이스 장치(10)의 로컬 설비 분석부(130)는 센서 데이터를 포함하는 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태 정보를 기 설정된 기간 동안 수집한다(S101). 그리고, 이상이 없는 정상적인 상태 정보에 대한 데이터 경향(trend)을 저장하고(S103), 저장된 정상 상태 정보의 패턴을 분석해 둔다(S105). 상태 정보의 패턴을 분석하기 위하여 단변량 통계 분석, 예를 들어 회귀 분석 방법을 이용하여 상태 정보의 기울기, 군집성 등을 파악할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
만약, 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 복수의 센서가 탑재되어 있다면 복수의 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 구현한 후(S201) 하나의 관리 데이터로 구현한 센서 데이터에 대한 패턴을 분석해 둘 수 있다(S105).
복수의 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 변환하기 위하여 인터페이스 장치(10)의 로컬 설비 분석부(130)는 예를 들어 도 4와 같은 절차를 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 로컬 설비 분석부(130)는 복수의 센서 각각에 대하여 센서 데이터의 평균과 표준편차를 계산할 수 있다(S2011, S2013).
그리고, 각각의 센서에 대한 센서 데이터를 정규화할 수 있다(S2015). 센서 데이터를 정규화하기 위하여 (센서 데이터로부터 단계 S2011에서 산출한 평균값을 차감한 후 이를 단계 S2013에서 산출한 표준편차로 제산할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 복수의 센서 데이터별 정규화 데이터에 대한 평균을 계산(S2017)하여 하나의 관리 데이터로 생성할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 정상 상태 정보 및 센서 데이터를 기초로 데이터 패턴을 정의해 둔 후에는 정상 상태 정보의 패턴과 실시간으로 수집된 상태 정보의 패턴을 비교하여(S107) 이상 데이터가 발생하였는지 판단한다(S109). 예를 들어, 정상 패턴에 대하여 작업자가 기 설정하거나 또는 이상 데이터를 학습하여 자동으로 ±오프셋(%)을 적용하여 이상 데이터가 발생한 것으로 판단되는 경우에는 이상 발생 카운트를 증가시키고 이상 발생 데이터를 이상 발생 시간과 함께 저장한다(S111).
다음, 이상 발생 횟수 및 주기에 기초하여 이상 증후가 발생하였는지 판단한다(S113). 예를 들어, 이상 발생 횟수가 기 설정값 이상인 경우, 또는 이상 데이터 발생 주기가 기 설정된 임계 주기보다 짧은 경우 이상 증후가 발생한 것으로 판단하고 이를 호스트 서버로 보고할 수 있다(S115). 이 때 이상 발생 증후를 작업자 단말기로 보고하여 작업자가 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다.
이와 같이, 센서 데이터를 포함하여 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 정상적인 상태 정보를 기초로 데이터 패턴을 정의하여 두고, 실시간으로 수집한 상태 정보와 기 정의된 데이터 패턴을 비교하여, 이상 데이터 발생 여부를 판단한다. 아울러, 이상 데이터 발생 횟수 및 주기에 기초하여 이상 증후 발생 여부를 사건에 검출할 수 있다. 또한, 이상 증후가 검출되면 이를 상위 시스템 및 작업자에게 보고하여 이상 상황을 야기할 수 있는 위험 인자를 사전에 파악하여 문제 발생을 차단할 수 있으므로 장비 가동률을 향상시킬 수 있다.
이러한 의미에서, 로컬 설비 분석부(130)는 인터페이스 장치(10)마다 구비된 FDC(Fault Detection Controller)라 할 수 있다.
반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비 각각마다 도 1에 도시한 인터페이스 장치(10)를 탑재하여 반도체 제조 장비별 또는 유틸리티 설비 상태정보를 데이터베이스화하고, 이를 기초로 해당 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비의 상태를 분석하여 이상 증후를 사건에 파악할 수 있다.
이러한 분산 제어 방식의 인터페이스 구조는 수집된 데이터가 상위 시스템(호스트 서버)에 저장되는 중앙 집중식 인터페이스 구조에 비하여 상위 시스템에 대한 부하율을 경감시킬 수 있는 이점을 제공한다.
도 1에 도시한 인터페이스 장치(10)는 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비 내에 탑재 가능하도록 컴팩트한 사이즈의 단일 보드 컴퓨터(Single Board Computer; SBC) 형태로 구현할 수 있고 다양한 센서 디바이스에 대한 확장성을 보장할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 의한 반도체 제조 시스템의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 의한 반도체 제조 시스템(20)은 복수의 공정 설비(210-1~210-n), 장비 제어기(220-1~220-n) 및 호스트 서버(230)를 포함할 수 있다.
각각의 공정 설비(210-1~210-n)는 반도체 소자의 제조 공정에 따라 설계된 제조 장비 또는 유틸리티 설비 (212-1~212-n)에 인터페이스 장치(216-1~216-n)가 탑재된 형태일 수 있으며, 각 제조 장비 또는 유틸리티 설비 (212-1~212-n)에는 하나 또는 복수의 센서(214-1~214-n)가 탑재될 수 있다.
제조 장비(212-1~212-n)는 식각 장비, 증착 장비, 포토 장비, 에싱 장비, 이온 주입 장비 등을 포함할 수 있다. 제조 장비(212-1~212-n)는 공정 레시피를 따라 해당 단위 공정을 수행할 수 있다.
유틸리티 설비(212-1~212-n)는 펌프, 칠러, 스크러버, Hot N2, Heat Jacket 등을 포함할 수 있다.
센서(214-1~214-n)는 제조 장비 또는 유틸리티 설비(212-1~212-n)의 상태를 나타내는 모니터링 데이터를 생성할 수 있다. 모니터링 데이터는 제조 장비 또는 유틸리티 설비(212-1~212-n)의 레시피에 기초하여 검출될 수 있다. 센서(214-1~214-n)는 제조 장비 또는 유틸리티 설비의 종류에 따라 식각 종료점 검출기, 광분광계, VI(전압 전류) 프로브, 전자 현미경, 광학 현미경, X-레이 검사장치, 광 센서, 진공센서, 먼지 농도 센서, 전력량계, 유량계, 온도센서, 압력센서, 습도센서 등에서 적어도 하나 선택될 수 있다.
장비 제어기(220-1~220-n)는 각각의 공정설비(210-1~210-n)마다 구비되어 각 공정 설비(210-1~210-n)를 제어할 수 있다. 장비 제어기(220-1~220-n)는 모니터링 데이터에 기초하여 제조 장비 또는 유틸리티 설비(212-1~212-n)의 공정 레시피를 변경하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
호스트 서버(230)는 반도체 생산라인 전반에 걸쳐 모든 공정설비(210-1~210-n) 및 장비 제어기(220-1~220-n)를 체계적으로 관리할 수 있다. 호스트 서버(230)는 장비 제어기(220-1~220-n)와 예를 들어TCP/IP 또는 SECS 프로토콜에 의하여 상호 통신하며 데이터를 공유할 수 있다.
일 실시예에 의한 반도체 제조 시스템(20)에서 인터페이스 장치(216-1~216-n)는 각각 도 1 및 도 2에 도시한 인터페이스 장치(10) 및 데이터베이스(140-1)로 구현될 수 있다.
따라서, 각 제조 장비 또는 유틸리티 설비(212-1~212-n)의 센서 데이터를 포함하는 상태 정보는 호스트 서버(230)로 전달될 필요 없이 인터페이스 장치(216-1~216-n)에 구비된 데이터베이스(140)에 저장될 수 있다. 또한, 인터페이스 장치(216-1~216-n)에서 자체적으로 제조 장비 또는 유틸리티 설비(212-1~212-n)에 대한 이상 증후를 분석 및 판단하는 분산 제어가 가능하다.
각 제조 장비 또는 유틸리티 설비(212-1~212-n)의 상태 정보 및 이상 증후 판단 결과는 작업자 단말기로 실시간 전송되므로, 작업자는 장비 또는 유틸리티 설비 설치 위치로 이동하지 않고도 장비 또는 유틸리티 설비의 상태를 실시간으로 파악할 수 있다.
나아가 GPIO(General-purpose input/output) 통신 모듈을 통해 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비에 추가 센서를 장착하기 때문에 장비 액세서리 및 장비 프로그램을 수정할 필요가 없으므로 추가 비용의 발생 없이 센서를 추가할 수 있다.
나아가, SBC 형태의 콤팩트한 사이즈로 구현하여 제조 장비 내에 내재화할 수 있고, 확장성이 높아 생산 라인 내 다양한 구성품에 적용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 인터페이스 장치
110 : 컨트롤러
120 : 인터페이스부
130 : 로컬 설비 분석부
140 : 데이터베이스
20 : 반도체 제조 시스템
210-1~210-n : 공정설비
220-1~220-n : 장비 제어기
230 : 호스트 서버
110 : 컨트롤러
120 : 인터페이스부
130 : 로컬 설비 분석부
140 : 데이터베이스
20 : 반도체 제조 시스템
210-1~210-n : 공정설비
220-1~220-n : 장비 제어기
230 : 호스트 서버
Claims (19)
- 반도체 제조 장비 및/또는 유틸리티 설비로부터 상태 정보를 수집하며, 호스트 서버 및 작업자 단말기와 기 설정된 프로토콜에 기초하여 통신할 수 있는 환경을 제공하는 인터페이스부;
상기 상태 정보에 기초하여 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 로컬 설비 분석부; 및
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에 탑재된 적어도 하나의 센서로부터 수집된 센서 데이터, 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 가동 상태, 이벤트 이력, 알람 이력을 포함하는 상기 상태 정보를 저장하는 데이터베이스;
를 포함하도록 구성되어 상기 반도체 제조 장비별 또는 상기 유틸리티 설비별로 탑재되는 인터페이스 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 인터페이스부는, 상기 반도체 제조 장비와 상기 인터페이스 장치 간의 데이터 통신 환경을 제공하도록 구성되는 장비 인터페이스 모듈;
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에 설치되는 적어도 하나의 센서로부터 제공되는 데이터를 수집하여 상기 상태정보에 포함시켜 상기 데이터베이스에 저장하도록 구성되는 센서 인터페이스 모듈;
상기 인터페이스 장치와 호스트 서버 간의 데이터 통신 환경을 제공하도록 구성되는 상위 시스템 인터페이스 모듈; 및
상기 상태 정보를 작업자 단말기로 전송하도록 구성되는 작업자 인터페이스 모듈;
을 포함하도록 구성되는 인터페이스 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 센서 인터페이스 모듈은 범용 입출력 통신 모듈인 인터페이스 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 작업자 인터페이스 모듈은 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함하도록 구성되는 인터페이스 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에는 단일 센서가 탑재되고, 상기 로컬 설비 분석부는, 상기 단일 센서로부터 수집되는 센서 데이터를 포함하는 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 상태 정보를 실시간으로 수집하여, 실시간 상태 정보의 패턴과 정상 상태 정보의 패턴을 비교하여 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 인터페이스 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에는 복수의 센서가 탑재되고, 상기 로컬 설비 분석부는 상기 복수의 센서로부터 제공되는 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 변환하고, 상기 변환한 관리 데이터를 기초로 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 인터페이스 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 데이터베이스는 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 식별자별로 상기 상태 정보를 저장하도록 구성되는 인터페이스 장치. - 반도체 장치를 제조하기 위해 기 설정된 레시피에 따라 동작하는 복수의 제조 장비마 또는 상기 유틸리티 설비다 각각 내재화되는 인터페이스 장치를 포함하는 공정 설비;
복수의 공정 설비 각각에 구비되어 각 공정 설비를 제어하도록 구성되는 장비 제어기; 및
상기 복수의 공정 설비 및 상기 장비 제어기를 제어 및 관리하도록 구성되는 호스트 서버;를 포함하고,
상기 인터페이스 장치는 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비로부터 상태 정보를 수집하며, 호스트 서버 및 작업자 단말기와 기 설정된 프로토콜에 기초하여 통신할 수 있는 환경을 제공하는 인터페이스부;
상기 상태 정보에 기초하여 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 로컬 설비 분석부; 및
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에 탑재된 적어도 하나의 센서로부터 수집된 센서 데이터, 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 가동 상태, 이벤트 이력, 알람 이력을 포함하는 상기 상태 정보를 저장하는 데이터베이스;
를 포함하도록 구성되는 반도체 제조 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 인터페이스부는, 상기 반도체 제조 장비와 상기 인터페이스 장치 간의 데이터 통신 환경을 제공하도록 구성되는 장비 인터페이스 모듈;
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에 설치되는 적어도 하나의 센서로부터 제공되는 데이터를 수집하여 상기 상태정보에 포함시켜 상기 데이터베이스에 저장하도록 구성되는 센서 인터페이스 모듈;
상기 인터페이스 장치와 호스트 서버 간의 데이터 통신 환경을 제공하도록 구성되는 상위 시스템 인터페이스 모듈; 및
상기 상태 정보를 작업자 단말기로 전송하도록 구성되는 작업자 인터페이스 모듈;
을 포함하도록 구성되는 반도체 제조 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 센서 인터페이스 모듈은 범용 입출력 통신 모듈인 반도체 제조 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 작업자 인터페이스 모듈은 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함하도록 구성되는 반도체 제조 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에는 단일 센서가 탑재되고, 상기 로컬 설비 분석부는, 상기 단일 센서로부터 수집되는 센서 데이터를 포함하는 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 상태 정보를 실시간으로 수집하여, 실시간 상태 정보의 패턴과 정상 상태 정보의 패턴을 비교하여 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 반도체 제조 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비에는 복수의 센서가 탑재되고, 상기 로컬 설비 분석부는 상기 복수의 센서로부터 제공되는 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 변환하고, 상기 변환한 관리 데이터를 기초로 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 이상 증후를 분석 및 판단하도록 구성되는 반도체 제조 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 데이터베이스는 상기 반도체 제조 장비 및/또는 상기 유틸리티 설비의 식별자별로 상기 상태 정보를 저장하도록 구성되는 반도체 제조 시스템. - 반도체 장치를 제조하기 위해 기 설정된 레시피에 따라 동작하는 복수의 제조 장비 또는 상기 유틸리티 설비마다 각각 탑재되고 데이터베이스를 구비하는 인터페이스 장치와, 상기 제조 장비 또는 상기 유틸리티 설비마다 탑재되는 단일 또는 복수의 센서를 포함하는 공정 설비를 구비하는 반도체 제조 시스템의 관리 방법으로서,
상기 인터페이스 장치가 상기 단일 또는 복수의 센서로부터의 센서 데이터를 포함하는 상기 제조 장비별 또는 상기 유틸리티 설비별 상태 정보를 수집하여 상기 데이터베이스에 저장하는 단계;
상기 인터페이스 장치가 상기 제조 장비 또는 상기 유틸리티 설비의 정상 상태 정보에 대한 데이터 경향을 저장하고, 정상 상태 정보의 패턴을 분석 및/또는 학습하는 단계;
정상 상태 정보의 패턴과 실시간으로 수집된 상태 정보의 패턴을 비교하여 이상 데이터가 발생하였는지 판단하는 단계;
상기 실시간으로 수집된 상태 정보가 이상 데이터로 판단되는 경우에는 이상 발생 카운트를 증가시키고, 상기 이상 데이터를 이상 발생 시간과 함께 저장하는 단계;
이상 발생 횟수 및 주기에 기초하여 이상 증후 발생 여부를 판단하는 단계; 및
이상 증후가 발생한 것으로 판단되면 호스트 서버로 보고하는 단계;
를 포함하도록 구성되는 반도체 제조 시스템 관리 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 정상 상태 정보의 패턴을 분석 및/또는 학습하는 단계는 정상 상태 정보에 대한 회귀 분석을 수행하는 단계인 반도체 제조 시스템 관리 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제조 시스템이 복수의 센서를 포함하는 경우, 상기 인터페이스 장치는 상기 정상 상태 정보의 패턴을 분석 및/또는 학습하기 전 복수의 센서 데이터를 하나의 관리 데이터로 구현하는 단계를 더 수행하도록 구성되는 반도체 제조 시스템 관리 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 하나의 관리 데이터로 구현하는 단계는, 상기 복수의 센서 각각의 센서 데이터에 대한 평균과 표준편차를 계산하는 단계;
상기 복수의 센서 각각에 대한 센서 데이터를 정규화하는 단계; 및
상기 복수의 센서 데이터의 정규화 결과에 대한 평균을 계산하여 상기 하나의 관리 데이터로 생성하는 단계;
를 포함하도록 구성되는 반도체 제조 시스템 관리 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 이상 증후가 발생한 것으로 판단되면 작업자 단말기로 보고하는 단계를 더 포함하도록 구성되는 반도체 제조 시스템 관리 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020170118554A KR102418965B1 (ko) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | 인터페이스 장치와, 이를 이용한 반도체 제조 시스템 및 관리 방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020170118554A KR102418965B1 (ko) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | 인터페이스 장치와, 이를 이용한 반도체 제조 시스템 및 관리 방법 |
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| KR20190031385A true KR20190031385A (ko) | 2019-03-26 |
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| KR102022219B1 (ko) | 2019-05-22 | 2019-09-18 | 주식회사 삼화일렉트릭 | 반도체 제조설비와 부대설비의 운영 파라미터 중계장치 |
| KR20210059946A (ko) * | 2019-11-18 | 2021-05-26 | 주식회사 이노템즈 | 계란 선별 시스템의 모니터링 시스템 |
| KR20210059828A (ko) * | 2019-11-15 | 2021-05-26 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 통합 연계 장치 및 이를 포함하는 장비 관리 시스템 |
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2017
- 2017-09-15 KR KR1020170118554A patent/KR102418965B1/ko active IP Right Grant
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