반도체 백엔드 공정: 선택적 GEM300 도입

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GEM 및 GEM300 도입

이전 블로그에서 북미 SEMI 태스크포스인 '고급 백엔드 공장 통합(ABFI)'이 이미 GEM 표준 채택을 추진하기로 결정한 사실을 공유한 바 있습니다 . 이번 글에서는 해당 태스크포스가 흔히 GEM300 표준 세트라 불리는 규격들을 선별적으로 도입할 계획임을 설명하겠습니다. '계획'이라고 표현한 이유는 현재 진행 중인 작업이며, 참여자들 간 합의를 도출하기 위한 표준화 절차를 거치고 있기 때문입니다. 다만 GEM300 표준은 이미 여러 주요 반도체 백엔드 장비 제조사들에 의해 채택된 상태이므로, 이 계획이 특별히 논란의 여지가 있다고 보기 어렵다는 주장도 가능합니다.

GEM300 기준이란 무엇인가요?

공식적인 "GEM300" 정의는 존재하지 않지만, 최소한 모든 전문가들은 GEM300 SEMI 표준 세트가 다음을 포함한다는 데 동의합니다:

이렇게 표로 한데 모아 보니 공부하고 익혀야 할 내용이 많아 보입니다. 그리고 부담스럽기도 하죠. 하지만 대부분의 주요 표준(예: E87, E90)에는 SECS-II를 사용하여 표준을 구현하는 방법을 정의하는 하위 표준(예: E87.1, E90.1)도 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 때문에 목록 길이가 거의 두 배로 늘어나지만, 이러한 ".1" 표준들은 본질적으로 기본 표준의 확장판에 불과하며 모두 비교적 간결한 사양입니다. 각 핵심 GEM300 표준은 특정 공장 자동화 요구사항과 생산 운영 시나리오를 구현하기 위해 GEM 표준을 활용하고 보완하는 방법을 구체적으로 정의합니다. 기본적으로 다음과 같이 상호 보완적으로 작동합니다:

SEMI E37(고속 SECS 메시징 서비스), E5(SECS-II), E30(GEM)은 GEM300 추가 사항과 무관하게 모든 현대적 GEM 구현의 핵심 표준이므로 당연히 적용됩니다. 추가적인 GEM300 표준들은 각각 E30과 E5를 기반으로 하여 데이터 수집, 경보 처리, 수집 이벤트 보고 및 메시징 라이브러리를 위한 일반 기능을 정의합니다. 예를 들어, E87(캐리어 관리)은 로드 포트 서비스, 캐리어 전달 및 캐리어 제거를 다룹니다. E90(기판 추적)은 캐리어에서 공정 챔버로의 모든 기판 이동 및 중간 이동을 보고합니다. E40(공정 관리)와 E94(제어 작업 관리)는 처리할 기판, 사용할 레시피, 기판 목적지를 결정합니다. 마지막으로 E39(객체 서비스)는 모든 표준에 대한 일반 객체 처리를 정의합니다.

비록 도면에는 실리콘 웨이퍼가 표시되어 있지만(반도체 프런트엔드 공장에서 이 GEM300 표준 세트를 거의 보편적으로 사용하기 때문), 그 적용 범위는 300mm 실리콘 웨이퍼 가공을 훨씬 넘어섭니다. 그러나 장비가 기판(재료)이나 기판 이송을 직접 다루지 않는다면, GEM300보다는 GEM만 구현하는 것이 가장 좋습니다.

이러한 SEMI 표준을 다른 장비에 어떻게 적용할 수 있습니까?

E87 캐리어 관리

물론, 실리콘 웨이퍼를 보관하는 FOUP(프론트 오프닝 유니버설 포드)를 취급하는 모든 장비는 E87 캐리어 관리를 채택하여 로드 포트 및 캐리어 검증을 관리할 수 있습니다. 그러나 E87 캐리어 관리는 다른 여러 유형의 재료를 취급하는 장비도 채택할 수 있을 만큼 유연하게 작성되었습니다. 기준은 다음과 같습니다:

1. 1. 재료는 일종의 용기에 담겨 도착합니다. 용기의 형태, 용기 내 슬롯 수 및 슬롯 방향은 중요하지 않습니다. 용기는 포켓이 있는 직사각형 트레이일 수 있습니다. 또한 포켓이 있는 원형일 수도 있습니다. E87 캐리어 관리에서는 이러한 용기를 캐리어라고 지칭합니다.
   2. 컨테이너의 재료 슬롯은 순서대로 배열될 수 있습니다. FOUP에서는 재료가 수평으로 적층된 방향으로 배치됩니다. 그러나 E87 캐리어 관리 원칙은 다른 재료 방향에도 적용될 수 있습니다. 컨테이너 유형에 관계없이 명확하게 정의된 슬롯 번호 체계가 필요합니다. E87 캐리어 관리는 적층형 컨테이너의 순서만 정의하므로, 다른 컨테이너 스타일은 표준화가 필요합니다.

이 두 가지 기준을 바탕으로 E87 캐리어 관리를 적용하면 공장 자동화 수준을 높여 장비에 부가가치를 창출할 수 있습니다.

E87 캐리어 관리의 도입 가능성을 결정하는 요소는 무엇인가요?

1. 1. 운송업체(컨테이너) ID
      운송업체 ID가 존재한다면, 운송업체 ID 검증을 구현하는 데 매우 유용합니다. 운송업체 ID는 바코드나 기타 식별자 유형일 수 있습니다. 그러나 운송업체 ID가 없는 경우(바코드만으로도 충분함) 원격 제어 상태에서 호스트가 운송업체에 ID를 할당할 수 있습니다. 또는 로컬 제어 상태에서 장비 소프트웨어가 고유한 운송업체 ID를 생성할 수도 있습니다.
   2. 캐리어(컨테이너) ID 리더기
      E87 캐리어 관리 시스템은 장비 단위에 캐리어 ID 리더기가 없을 수 있음을 예상했습니다. 또한 캐리어 ID 리더기가 작동 불능 상태이거나 결함이 있을 수 있으므로 무시해야 함을 예상했습니다. 캐리어 ID 리더기가 없다는 것은 올바른 컨테이너가 도착했는지 확인할 수 있는 이점을 누리지 못함을 의미합니다.
   3. 
      실리콘 웨이퍼용 표준 FOUP에는 25개의 슬롯이 있습니다. 그러나 컨테이너의 슬롯 수는 제한되지 않습니다.

E87 캐리어 관리가 적용될 수 없는 경우는 언제인가요?

E87 캐리어 관리가 적용되려면 자재가 어떤 형태의 컨테이너에 실려 도착하거나 출발해야 합니다. 컨베이어와 같이 자재가 컨테이너 없이 지속적으로 도착 및 출발하는 경우, E87 캐리어 관리가 관리할 컨테이너나 적재 포트가 존재하지 않습니다. 물론 E87 및 기타 GEM300 표준 없이도 GEM을 적용할 수 있지만, E90 기판 추적은 여전히 유용할 수 있습니다.

E87 캐리어 관리 사용의 이점은 무엇입니까?

E87 캐리어 관리는 이를 채택할 수 있는 모든 장비에 상당한 이점을 제공합니다.

• 장비에 올바른 컨테이너가 도착했음을 확인합니다.
• 컨테이너의 각 위치에 예상된 자재가 적재되었음을 확인함
• 현재 적재구 상태 보고 (예: 점유 중, 하역 준비 완료, 적재 준비 완료)
• 유지 보수 및 수리 등을 위해 하역 포트를 가동 및 중단하는 작업
• 컨테이너가 도착할 예정임을 장비에 알림
• 컨테이너 저장소 관리
• 컨테이너 내 자재의 가공이 거의 완료되었을 때 보고
• 적재항 식별
• 기질 ID 할당

E90 기판 추적

"기판"이라는 용어는 실리콘 웨이퍼에만 국한되지 않고 모든 유형의 제품 재료에 적용됩니다. 기판 용어의 이러한 일반화는 E90 기판 추적 시스템이 다양한 유형의 장비에 적용될 수 있음을 의미합니다.

일반적으로 기판 추적은 고정된 기판 위치, 예를 들어 컨테이너의 슬롯, 프리 얼라이너의 특정 위치, 로봇 암의 엔드 이펙터, 또는 특정 공정 챔버와 같은 측면에서 고려됩니다. 그러나 실리콘 웨이퍼를 취급하는 로봇이 여러 기판을 처리하기 위해 여러 개의 암을 가질 수 있는 것처럼, 컨베이어도 마찬가지로 여러 기판 위치를 가질 수 있도록 모델링될 수 있습니다. 예를 들어, 컨베이어가 한 번에 50개의 소형 기판을 수용할 수 있다면, 고정밀 재료 추적을 위해 50개의 기판 위치로 모델링할 수 있습니다. 이렇게 하면 E90을 사용하여 컨베이어 위에서도 기판을 추적할 수 있습니다. 각 기판이 컨베이어에 배치된 시간을 활용하여 컨베이어 상의 재료 순서를 추론할 수 있습니다.

E90 기판 추적 기능은 기판 ID 확인도 제공합니다. 이는 기판에 바코드나 2D 데이터 매트릭스와 같이 판독 가능한 식별 코드가 부착되어 있고, 해당 장비가 식별 코드를 읽을 수 있는 하드웨어를 갖춘 경우에만 가능합니다. 두 조건이 모두 충족될 때 기판 ID 확인을 통해 공장은 가공 전 각 기판을 확인할 수 있으며, 이를 통해 불량률을 줄일 수 있습니다.

장비가 내부적으로 어떤 유형의 용기를 사용하여 여러 단위의 재료를 운반하고 처리할 때 이를 배치 처리라고 합니다. E90 기판 추적 시스템은 배치 위치를 식별하고 배치 이동에 특화된 데이터 수집 기능을 제공함으로써 이 방법을 지원합니다.

E90 기판 추적은 언제 적용할 수 없나요?

E90 기판 추적을 사용하려면 장비에 최소 두 개의 기판 위치가 있어야 하며, 어떤 유형의 기판과도 호환되어야 합니다. 이러한 조건이 충족되지 않으면 E90 기판 추적을 구현하는 데 아무런 이점이 없습니다.

E90 기판 추적 기능을 사용하면 어떤 이점이 있나요?

E90 기판 추적 시스템은 재료를 취급하는 모든 장비에 다양한 이점을 제공합니다.

• 기판 이동 이력 제공, 각 위치 변경 시점의 타임스탬프 포함
• 기질 식별
• 기질 위치 식별
• 공장 기판 검증, 무효 기판의 자동 불량 판정을 포함함
• 각 기판별 공정 상태 제공
• 분실된 기판에 대한 가상 기판 추적 구현

E40 처리 관리

E40 공정 관리에서는 처리할 재료 목록과 사용할 레시피 이름을 생성합니다. 실리콘 웨이퍼 기판을 사용할 경우, 이 목록은 캐리어 ID와 슬롯 번호 집합 형태이거나 기판 ID 목록 형태입니다.

E40 처리 관리가 적용될 수 없는 경우는 언제인가요?

장비가 사전에 알려지고 식별된 개별 재료 세트를 보유하지 않은 상태에서 재료를 지속적으로 처리하는 경우, E40 공정 관리를 적용할 수 없습니다. E40 공정 관리는 처리할 특정 재료 세트가 존재함을 전제로 합니다. 각 기판이 단순히 도착하는 대로 처리되는 경우, GEM의 PP-SELECT 원격 명령을 사용하여 올바른 레시피를 선택하는 것이 더 나은 방법입니다.

E40 프로세싱 관리 사용의 이점은 무엇입니까?

E40 처리 관리가 장비에 적용될 경우 다음과 같은 여러 이점을 제공합니다:

• 특정 레시피로 특정 재료 세트를 처리하도록 장비를 쉽게 구성할 수 있습니다. 예를 들어, 20개의 기판을 모두 동일한 레시피로 처리하거나 각각 다른 레시피로 처리할 수 있습니다.
• 선택한 레시피의 특정 기본 설정을 새 값으로 덮어쓸 수 있는 공정 튜닝을 장비가 지원하도록 합니다. 이는 거의 동일한 레시피를 다수 생성하는 것보다 훨씬 간편합니다.

E94 제어 작업 관리

E40 처리 관리 기능은 독립적으로 사용할 수 있지만, 일반적으로 E94 제어 작업 관리와 함께 구현됩니다. 두 기능을 모두 구현할 것을 권장합니다. 제어 작업 관리의 모든 추가 기능이 필요하지 않더라도, 추가되는 오버헤드는 매우 적으며 사용하기 쉽습니다.

E94 제어 작업 관리가 적용될 수 없는 경우는 언제인가요?

E94 제어 작업 관리 기능은 E40 처리 관리 기능 없이는 사용할 수 없습니다. 이는 E94의 주요 기능이 E40 프로세스 작업을 관리하는 것이기 때문입니다. 따라서 E94의 적용 가능성은 E40 처리 관리 기능과 동일한 기준을 따릅니다.

E94 제어 작업 관리 사용의 이점은 무엇입니까?

E94 제어 작업 관리에는 일부 장비에 유용한 기능이 있습니다:

• 원자재가 한 컨테이너로 입고되어 다른 컨테이너로 출고되도록 합니다. 이는 원자재 컨테이너가 공정 영향으로 오염되지 않도록 유지해야 할 때 유용합니다.
• 일부 기준에 따라 자재를 분류할 수 있게 합니다. 이는 검사 및/또는 기타 조건에 따라 분류가 이루어지고, 분류 결과에 따라 자재가 서로 다른 목적지 컨테이너로 배정될 때 유용합니다.
• 일련의 프로세스 작업을 관리합니다. 예를 들어, 모든 프로세스 작업을 중단하거나 일시 중지하거나 재개할 수 있습니다.

이 모든 것이 백엔드 산업 분야에는 어떻게 적용되는가?

공장들은 GEM300의 혜택을 원하는지 결정해야 합니다. E90 기판 추적은 대부분의 장비에 적용될 수 있지만, E87 캐리어 관리, E40 공정 관리 및 E94 제어 작업 관리는 컨테이너에 재료를 공급 및/또는 제거하는 장비에만 적용 가능합니다. 각 표준의 기능 자체는 특별해 보이지 않을 수 있으나, 이러한 기능들이 전 세계 수많은 장비 제조사와 공장 고객들이 모두 따르기로 합의한 표준화된 방식으로 구현되었다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 바로 그 점이 진정으로 놀라운 점입니다.

GEM300 표준의 주요 이점 중 하나는 공장에서 재료를 장비로 이동시키고 임의의 순서로 처리할 수 있다는 점입니다. "처리"라는 용어는 재료 변형 외에도 검사, 계측, 분류, 테스트, 포장 및 기타 제조 활동이 모두 처리 유형에 포함된다는 이해 하에 매우 광범위하게 사용됩니다. 재료는 어떤 장비에서든 다른 장비로 이동될 수 있습니다. 이러한 유연성은 현대 집적회로 제조의 성공 핵심 요소입니다. 이를 통해 장비를 이동하거나 컨베이어를 설치하지 않고도 다양한 제품을 생산할 수 있습니다. 공정 단계를 언제든지 추가하거나 제거할 수 있습니다. 동일한 장비를 공정 단계 전후에 모두 사용할 수 있으므로 검사 및 계측 장비의 최적 활용이 가능합니다. GEM300 표준은 바로 이러한 유연성을 직접 지원합니다.

SEMI 고급 백엔드 공장 통합 태스크포스는 장비의 기능성에 기반하여 적용 기준을 결정하는 기준을 표준화할 계획입니다. 본 게시물에서 설명한 내용은 이 작업의 시작점에 불과하며, 아직 해결해야 할 과제가 많습니다. 표준화가 정확하고 효율적으로 이루어지도록 태스크포스에 더 많은 참여자를 환영합니다.