R2R(Run-to-Run) 제어는 각 공정 실행(run)의 결과와 시스템 상태를 다음 run에 반영해 공정 조건(레시피)을 점진적으로 업데이트하는 반복 학습형 제어 구조입니다. 변동(variation)과 점진적 드리프트(drift)가 존재하는 제조 환경에서, R2R 기반 APC는 공정을 목표 품질에 지속적으로 정렬시키는 산업 표준 접근으로 널리 사용됩니다.
Feedback Control — 결과 기반 보정
Feedback 제어는 직전 run의 측정 결과를 기반으로 다음 run의 조건을 조정합니다. 목표값(target)과 실제 결과 간의 오차(error)를 계산하고, 그 오차를 줄이도록 레시피를 업데이트합니다.
이는 단순한 경험적 수정이 아니라, 설계된 제어 규칙과 제약 조건 안에서 수행되는 오차 수렴 구조(error convergence mechanism)입니다.
Feedforward Control — 상태 기반 선제 조정
Feedforward 제어는 공정을 시작하기 전에, 현재 시스템의 상태와 과거 이력을 반영하여 조건을 선제적으로 조정합니다. 결과가 나온 뒤 수정하는 방식이 아니라, 예측 가능한 변화 요인을 고려해 시작점 자체를 조정하는 구조입니다.
따라서 Feedforward는 단순 보정이 아니라, 상태 인지 기반의 예측 제어(predictive adjustment)라고 할 수 있습니다.
정리
- Feedback: 결과 오차를 줄이기 위한 사후 보정
- Feedforward: 상태와 이력을 반영한 사전 조정
- 두 메커니즘이 결합되어 공정을 목표값에 지속적으로 정렬합니다.
개념 구조 다이어그램
Feedback 루프와 Feedforward 입력이 어떻게 결합되는지 한눈에 볼 수 있습니다.
요리 비유 — “따르는 것”이 아니라 “수렴시키는 것”
라면 봉지에는 조리법이 적혀 있습니다. 물의 양과 조리 시간이 정해져 있습니다. 하지만 실제로는 환경에 따라 결과가 달라집니다. 열의 세기, 도구의 특성, 주변 조건이 완전히 동일하지 않기 때문입니다.
그래서 우리는 자연스럽게 두 가지를 합니다.
- Feedback: 방금 결과가 조금 달랐다면 다음에 조정합니다.
- Feedforward: 이 환경에서는 다르게 해야 한다는 것을 알고 미리 조정합니다.
레시피를 그대로 반복하는 것이 아니라, 원하는 결과에 도달할 때까지 조정하며 수렴시키는 과정입니다. 반도체 공정의 R2R도 동일한 원리로 목표 품질을 향해 조건을 지속적으로 정렬합니다.
비유 구조 다이어그램
에세이 느낌이 아니라, Feedback/Feedforward의 “구조”만 직관적으로 보여줍니다.