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배경
이 시리즈의 이전 블로그 게시물에서는 반도체 백엔드 공장에서 SEMI의 GEM, GEM 300 및 관련 자동화 표준을 사용하는 근거를 논의했으며, 다양한 백엔드 장비 유형에 필요한 구체적인 적용 방안이 SEMI 고급 백엔드 공장 통합(ABFI) 태스크포스의 중점 분야 중 하나임을 지적했습니다. 이번 글에서는 후공정 공장 환경에서 E157 공정 모듈 추적 표준을 활용함으로써 실현 가능한 이점에 대해 구체적으로 다루겠습니다.
프론트엔드 전문가들이 "공정 챔버"로 간주하는 환경에서 백엔드 재료 변환 공정 중 어느 것도 구현되지 않았기 때문에, 이는 적합하지 않은 조합으로 보일 수 있습니다. 더욱이 백엔드 공정의 속도는 전형적인 프론트엔드 레시피 실행 패러다임과 상반되는 것으로 보입니다. 마지막으로, 일부 공정에 대해 명확한 기판 위치가 부족하기 때문에, 경우에 따라 해당 재료에 대한 공정이 정확히 언제 시작되고 끝나는지 파악하기 어렵습니다.
이러한 어려움에도 불구하고, 제조 생명주기(백엔드 포함) 전반에 걸쳐 장치가 노출된 정확한 공정 조건을 파악하는 단일 장치 추적성 요구사항은 가능한 한 이 표준을 적용해야 함을 시사합니다.프런트엔드 전문가들이 "공정 챔버"로 간주하는 환경에서 백엔드 재료 변환이 전혀 수행되지 않기 때문에,이는 적합하지 않을 수 있습니다. 더욱이 백엔드 공정의 속도는 전형적인 프런트엔드 레시피 실행 패러다임과 상반되는 것처럼 보입니다. 마지막으로, 일부 공정에서 기판 위치가 명확히 구분되지 않아 해당 재료에 대한 공정의 시작과 종료 시점을 정확히 파악하기 어렵습니다.
SEMI E157 – 공정 모듈 추적
SEMI E157의 목적은 "공정 관련 데이터를 공장 시스템에 보고하기 위한 표준 장비 역량을 정의하는 것… 즉, 레시피 실행과 관련된 공정 위치(예: 공정 모듈)의 활동"입니다. 이 표준은 또한 "레시피 실행 중 공정 데이터 수집은 장비 공정, 완제품 품질, 수율 및 전반적인 공장 성능 최적화를 지원하는 다양한 애플리케이션을 위해 오늘날 반도체 공장에서 중요합니다."라고 명시합니다."
이러한 요구사항은 이제 프런트엔드와 마찬가지로 백엔드 공장에서도 똑같이 중요하므로, E157을 효과적으로 적용하는 방법을 이해하는 것이 유용합니다.
우선, E157 모듈 프로세스 상태 모델은 상당히 단순하여 4개의 상태(그 중 3개는 하위 상태가 없는 "기본 상태")와 7개의 상태 전환 이벤트만을 가지며, 이는 아래 다이어그램에 표시되어 있습니다.
이 모델은 장비의 특정 부분(또는 여러 부분)에서 레시피를 실행하여 해당 장비 부분에 존재하는 재료를 변환하는 상태를 나타냅니다. 프런트엔드 장비에서는 챔버가 상대적으로 독립적이며, 일반적으로 한 번에 소수의 기판(종종 하나)을 처리합니다. 반면 백엔드 공정은 단일 웨이퍼부터 다중 다이 스트립(또는 리드 프레임), 개별 패키지에 이르기까지 광범위한 재료 유형을 다룹니다. 재료 흐름 특성 또한 개별(즉, 단일 공작물)에서 배치, 연속 공정까지 다양합니다. 또한 이러한 공정의 생산 속도와 재료 처리량은 시간당 약 90개의 웨이퍼에서 시간당 수천 개의 패키지에 이르기까지 폭넓습니다… 이러한 과제들로 인해 해당 시설의 자동화 속도가 프런트엔드보다 뒤처진 것은 당연한 일입니다.
E157 표준은 어떻게 사용되나요?
장비의 관점에서, 위 모델에 따라 공정 모듈이 상태를 변경할 때마다 장비는 해당 상태 전환 이벤트를 공장 호스트 컴퓨터로 전송합니다. 이는 SECS-II S6, F11 이벤트 리포트 메시지를 사용하여 수행되며, 이벤트 이름은 E157 표준에 정확히 규정된 대로 지정됩니다.
이벤트 보고서에는 공장 애플리케이션이 장비의 성능과 동작을 분석하는 데 필요한 장비의 "컨텍스트 정보"도 포함되어야 합니다. 일부 백엔드 프로세스의 경우, 이는 로트 ID, 공정 작업 ID, 레시피 이름, 제어 설정, 주요 공정 변수의 현재 파라미터 값 등이 될 수 있습니다. 다른 경우에는 수명이 제한된 고정 장치의 누적 사용 횟수, 공정에서 사용 중인 소모품의 현재 잔량, 또는 다양한 설정 가능성이 있는 장비의 구성 매개변수 등이 해당될 수 있습니다. 더욱 복잡한 점은, 이 정보 중 일부는 대부분의 공정에 공통적으로 적용되는 반면, 일부는 공정별 특성이 있으며, 일부는 실제로 공급업체별로 다를 수 있다는 것입니다. 이는 모두 공장의 운영 방식에 따라 달라집니다.
마지막으로, E157 데이터는 다른 필수 표준(예: E90 기판 관리)의 이벤트 타이밍 정보와 함께 사용될 때 잠재적인 생산성 문제를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 재료 도착(E90 기준)과 레시피 시작(E157 기준) 사이에 예상치 못한 지연이 발생할 때와 같은 경우입니다.
E157은 후단 장비에 어떻게 적용될 수 있을까?
위에서 언급한 바와 같이, 일부 장비 유형은 재료 흐름을 지속적으로 처리합니다. 이러한 경우, 특정 로트에 대해 여러 기판이 연속적인 흐름(예: 오븐을 통과하는 컨베이어 위에서)으로 동시에 처리되어 로트가 완료될 때까지 진행될 수 있습니다. 이러한 유형의 장비에는 E157을 직접 적용할 수 없습니다. E157은 챔버 중심의 표준이기 때문에, 전체 로트를 실행 시작 및 완료 이벤트로 사용하면 유용한 정보를 거의 얻을 수 없기 때문입니다.
그러나 장비 구성 요소가 아닌 처리 중인 재료(기판, 스트립/리드 프레임, 캐리어 등)에 동일한 상태 모델을 적용하면, 해당 재료 단위의 상태가 변경될 때 E157에서 정의한 수집 이벤트를 구현할 수 있습니다. 구체적으로, 장비는 기판에 대한 실행 상태가 변경될 때(단계 시작 및 완료 포함) 동일한 수집 이벤트(ExecutionStarted, StepStarted, StepCompleted, ExecutionCompleted, StepFailed 및 ExecutionFailed)를 보고할 수 있습니다. "단계"의 의미는 여전히 장비 공급업체가 해석하고 설계합니다. 이러한 E157 수집 이벤트를 챔버가 아닌 새로운 "substrateID" 데이터 변수와 연관시킴으로써 공장 사용자는 장비를 통과하는 각 기판의 재료 상태를 추적할 수 있습니다.
어떤 백엔드 장비 유형이 E157을 구현해야 합니까?
백엔드 계측, 검사 및 시험 장비는 작업을 수행하기 위해 레시피를 실행할 수 있지만, 재료 변형이 발생하지 않기 때문에 상태 전환 이벤트 및 관련 컨텍스트는 이러한 장비 유형이 생성하는 측정 및 검사 결과보다 훨씬 덜 중요합니다.
나머지 백엔드 공정에 대한 E157 구현의 상대적 우선순위는 다음과 같습니다:
고 – 다이 부착, 와이어 본딩, 다이싱/쏘잉/싱귤레이션
중간 – 뒷면 연마, 광택 처리, 도금, 어닐링 성형, 트림 및 형태 가공
로우 – 웨이퍼 장착, 다이 글루 경화, 디플래싱, 레이저 마킹, 타이 바 절단, 베이킹, 번인
아직 언급하지 않은 장비 범주 중 하나는 최종 제품의 폼 팩터에 따라 크게 달라질 수 있는 맞춤형 조립 장비입니다. 이 장비에서 E157의 사용 여부는 전적으로 공정 복잡성과 추적해야 할 변동성 원천에 달려 있습니다. 그러나 가장 단순한 공정을 제외한 모든 경우에 E157이 유용한 역할을 할 가능성이 높다고 가정해도 무방합니다.
결론
E157은 GEM 기술을 기반으로 구축된 매우 단순하고 잘 작성된 표준의 대표적인 사례로, 구현이 용이하며 최종 사용자에게 상당한 가치를 제공합니다. SEMI ABFI 태스크포스는 현재 다양한 후공정 장비 유형에 대한 E157의 구체적인 적용 방안을 평가 중이며, 해당 과정에 여러분의 기여를 환영합니다.