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반도체 장비에서의 배선절감과 신뢰성 향상

DeviceNet을 사용하여 제어 장치를 상호 연결하면 장치 네트워크를 보다 쉽고 저렴하게 구축할 수 있을 뿐만 아니라, 그보다 훨씬 더 많은 이익을 얻을 수 있다. DeviceNet의 기능은 성능과 생산성을 극대화하면서 시간과 비용을 절약하도록 도와준다.

경기도 화성에 위치한 코닉시스템(Kornic Systems Corporation)은 1994년에 ETRI의 출자 회사로 설립되었다. 처음에 이 회사의 주요 사업 분야는 장비 제어 소프트웨어 및 엔지니어링이었다.

코닉 시스템즈는 삼성 반도체 및 대만, 일본, 독일의 여러 반도체 제조업체들과 같은 OEM(Original Equipment Manufacturer)들에게 반도체 및 LCD 장비를 공급한다. 2001년에 코닉 시스템즈의 매출액은 총 1,040만 달러를 기록하였다.

이 회사의 주요 제품은 생산 및 R&D에서 사용하는 웨이퍼를 위한 KORONA RTP 시리즈의 자립형 고속 열처리(RTP) 시스템과 EasyCluster 장비 제어기 및 제어 소프트웨어, 그리고 LCD용 드롭 형식 액정 크리스탈 필링 기계 등이다.

제품 신뢰성 확보 방안

1994년에 설립된 이후, 코닉시스템은 국내의 반도체 장비 산업에 제어 및 통합 서비스를 제공함으로써 입지를 확보했다. 반도체 장비 기술을 개발함에 있어서 더욱 커다란 역할을 수행하기 위해, 코닉 시스템즈는 자사의 사업 범위를 반도체 공정 장비 뿐만이 아닌 전체적인 공정 장비 기술을 포함하도록 확장하고자 했다.

이를 위한 중요한 조치 중 하나는 아시아 태평양 지역이 상당한 경제적인 어려움에 처해 있었던 1998년에 취해졌다. 코닉시스템은 자사의 사업 범위를 확장하고 Korona RTP 시스템을 개발하기 시작했는데, 이 시스템을 통해 회사는 대만, 싱가포르, 중국 등과 수출 관계를 맺음에 따라 시장을 해외로 확장할 수 있었다.2000년에 코닉시스템은 LCD 장비 사업을 시작하였으며, 화성에 새 공장을 개설하였다.

코닉시스템은 이러한 사업확장을 계속하려면 제품이 안정성, 생산성 향상, 표준화 및 단순화된 유지 보수를 제공해야 한다는 것을 알고 있었다. 코닉 시스템즈는 해외 고객들에게 장비를 수출하고 있기 때문에, 전세계에서 다른 제품들과 사용하고 통합할 수 있는 개방형 표준을 채용한 솔루션을 모색하였다.

반도체 제조 장비를 제어하는 가장 흔한 방법은 직접 I/O 방식이었다. 이 방식에서는, 산업용 PC가 반도체 웨이퍼의 슬롯에 부품을 주입하는 것을 제어하는 I/O 모듈에 전자회로로 연결되어 있다. 코닉시스템을 포함한 여러 장비 제조업체들은 Windows 소프트웨어에 의해 구동 되는 ISA PC를 사용해 왔다. 직접 I/O는 속도에서 이점을 제공하긴 하지만, 장치를 제어기에 연결하기 위해서는 더 많은 배선을 필요로 한다. 이는 광대한 배선 체계로 인한 유지보수의 문제를 야기한다. 이와 더불어, 공기 압력 밸브와 진공 센서와 같은 장치들이 장비의 여러 위치에 장착되어 상당한 배선을 필요로 했다. 여러 장치를 호스트 시스템에 연결하기 위해 너무나도 많은 케이블이 필요했기 때문에, 문제의 진단 및 해결은 어려웠다.

직접 I/O를 사용하는 대신, 일부 장비에는 PLC가 보조 I/O 시스템으로 포함되어 있다. 각 클러스터에서, 클러스터 도구 제어기(CTC)는 반도체 제조 공정의 단계들을 수행하는 여러가지 모듈들을 스케쥴링하고 제어한다. 이러한 유형의 아키텍쳐는 간단한 배선을 제공하기는 하지만, PLC에는 직접 I/O 시스템들이 제공하는 프로그래밍 유연성과 속도가 결여되어 있다.

확장성과 설치 공간 절약

로크웰 오토메이션은 한국 내 배급 업체인 해성전기와 함께 코닉시스템이 요구하는 안정성 향상을 실현하고 고속으로 쉽게 프로그램할 수 있는 시스템을 제공하기 위해 노력하였다. 그 솔루션은 Flex I/O 제품과 DeviceNet을 적용하는 것이었다.

Flex I/O
모듈 제품군은 코닉시스템 반도체 장비를 위해 작은 크기와 확장성이라는 이점을 결합한다.
I/O를 센서와 작동기 가까이에 위치시킴으로써, 코닉시스템은 배선 비용을 절감하고 복잡성을 최소화할 수 있었다. 코닉시스템의 열처리 시스템은 각각 18 개의 Flex I/O 모듈을 사용한다.

Flex I/O 모듈의 작은 크기와 뛰어난 확장성이 결합하여, 코닉시스템이 추구하는 반도체 장비의 장점을 만들어냈다. 프로세서로부터 멀리 떨어진 위치에 있는 분산형 I/O 모듈들은 로크웰 오토메이션의 DeviceNet 네트워크를 사용하여 연결된다. DeviceNet은 간단한 산업용 장치들(센서 및 액추에이터 등)과 보다 높은 수준의 장치들(PLC 제어기와 컴퓨터 등) 사이의 연결을 제공하는 개방형 표준의 장치 레벨 네트워크이다. DeviceNet은 입증된 CIP(Control and Information Protocol; 제어 및 정보 프로토콜)를 사용하여 코닉시스템의 장비에 제어, 환경설정 및 데이터 수집 기능을 제공하여 광범위한 진단을 제공한다. 여러 케이블 대신 하나의 케이블만을 사용함으로써, 이제는 더욱 쉽게 장비를 설치하고 유지할 수 있다.

DeviceNet 네트워크는 다양한 네트워크 속도와 단일 위치로부터의 복수 네트워크와 같이 반도체 장비가 요구하는 다양한 조건을 수용할 수 있는 유연성을 갖고 있다.

로크웰 오토메이션의 기본 제품 가격이 경쟁사보다 높기는 하였지만, 코닉 시스템즈는 Flex I/O와 DeviceNet이 총 소유 비용을 크기 절감시켜 줄 것이라 생각했다. 이 회사는 이 솔루션이 아날로그 모듈을 사용한 설정과 같은 코닉시스템의 기존 시스템과 잘 통합될 수 있을 것이라는 점도 인식하였다.

반도체 장비 생산성 향상

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코닉시스템은 로크웰 오토메이션 솔루션을 적용한 것을 완전한 성공이라고 생각하고 있다. 배선은 50% 줄었으며, 이는 설치 시간을 70% 이상 크게 줄이는 결과를 가져왔다. 엔지니어링팀의 정주영 팀장은 ”우리는 로크웰 오토메이션이 코닉시스템을 위해 제공한 솔루션에 만족합니다. 우리가 로크웰 오토메이션을 선택한 이유는 제품의 안정성과 브랜드 인식도라는 면에서 최선의 선택이라고 생각했기 때문입니다. 로크웰 오토메이션은 우리가 기대했던 것과, 그 이상의 것을 함께 제공했습니다.”고 말했다.

다른 제품과 쉽게 통합되는 특징으로 인해 코닉시스템은 장치를 교체할 때 시간을 절약할 수 있었으며, 이는 그들이 시스템을 신속하게 온라인 상태로 되돌릴 수 있다는 것을 의미하였다. 그리고, 코닉시스템의 OEM 고객들에게 가장 중요한 것은 반도체 장비의 생산성이 향상되었다는 것이다.

로크웰 오토메이션 제품으로 변경한 이후 매출액이 두 배로 증가한 가장 큰 이유가 이러한 생산성 향상에 있다. 코닉시스템이 자사의 사업 범위를 확장하고자 하는 지속적인 계획의 일환으로, 이 회사는 이제 유사한 로크웰 오토메이션 솔루션을 자사의 LCD 제조 장비에 채용할 계획을 연구중에 있다. [제공. 로크웰 오토메이션 www.rockwellautomation.co.kr]

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