This thesis deals with time delay issues in cluster tools. Cluster tools are single wafer processing equipment widely used in modern semiconductor fabrication facilities. A cluster tool that repeats a predetermined task sequence mostly operates in a K-cyclic schedule, where an identical timing pattern repeats for each K cycles. A K-cyclic schedule makes wafer delays, the residence time of a wafer within a chamber after the completion of the process, at each chamber repeat K different values. Such a variability of wafer delays increases the risk of quality failure. Therefore, we analyze and control the maximum wafer delay among all possible K-cyclic schedules called the worst-case wafer delay in this thesis. We first suggest closed-form formulae and optimization problems for characterizing worst-case wafer delays in dual-armed and single-armed cluster tools mostly used in modern fabs. We also experimentally analyze worst-case wafer delays in both tools. In addition, we suggest a method based on feedback control called Kanban feedback control for minimizing the worst-case wafer delay at a certain process step. Finally, we extend to the above results to propose a method to characterize the worst-case token delay in a general timed event graph.
본 논문은 반도체 제조용 클러스터 장비 내의 시간 지연에 관한 문제를 다루고 있다. 클러스터 장비는 대부분의 반도체 제조 공정에서 사용되는 단일 웨이퍼 공정 설비이다. 장비는 대개 정해진 작업 순서를 반복하는 주기적 스케줄을 가지며, 이러한 주기적 스케줄에서는 스케줄 주기에 따라 다수의 타이밍 패턴이 나타날 수 있다. 이러한 상황에서는 공정 후 챔버 내 웨이퍼 체류 시간인 웨이퍼 지연에 큰 변동이 나타날 수 있고, 이로 인해 웨이퍼 지연이 평소보다 상당히 길어질 수가 있다. 따라서, 본 논문에서는 주기적 스케줄을 갖는 클러스터 장비 내 웨이퍼 지연의 최댓값인 최악의 경우 웨이퍼 지연에 대한 분석과 제어 방법론을 제안한다. 현업에서 널리 사용되는 양팔과 한팔 클러스터 장비에 대해 최악의 경우 웨이퍼 지연을 규명 및 분석하고, 피드백 제어 기반의 웨이퍼 지연 감소 방법론인 간반 피드백 제어를 제안한다. 마지막으로, 위 연구 결과를 확장하여 일반적인 시간을 갖는 이벤트 그래프에서의 최악의 경우 토큰 지연을 규명하는 방법을 제안한다.
