EFEM(Equipment Front End Module)

EFEM (Equipment Front End Module)은 말 그대로 설비 앞쪽에 설치된 장치이다. FOUP에 들어있는 웨이퍼를 한 장씩(혹은 여러 장) 꺼내어 공정 설비 혹은 측정 설비에 투입하는 장치를 말한다.

EFEM에 대한 정보는 아주 많다. 특히 유튜브에 찾아보면 동영상을 비롯하여 자사의 홍보 영상까지 자세히 설명되어 있다. 여기서 따로 설명하기에는 자료도 없다. 하지만 얼마 전 EFEM을 제어하게 되어 정리하는 정도를 설명을 해 본다. 시간이 되면 KT의 EFEM의 제어 프로그램을 올려 볼까 한다.

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반도체 칩 생산 라인의 생산 기본 단위는 웨이퍼이다.  

설비에서는 웨이퍼 단위로 공정을 진행하지만 설비 간 이동은 FOUP에 담겨 고속 이동하게 된다. 
https://www.youtube.com/watch?v=bN3yuH6z6NY

한 개의 FOUP을 하나의 LOT으로 분류하여(실제 LOT정의는 약간 다름) FOUP(LOT) 단위로 이동과 공정을 진행하게 된다. 웨이퍼를 FOUP에 담아 카세트 단위로 이동하게 된다.  
https://www.youtube.com/watch?v=Wvj7HiMi35o

설비마다 웨이퍼를 다르는 방식이 다르다. 한 장씩 처리하거나 5장씩 혹은 100장씩 처리하는 등 많은 설비마다 다양한 방식으로 공정을 진행한다. EFEM의 역할은 웨이퍼가 들어있는 FOUP을 받아 커버를 열고 한 장(혹은 한 장 이상)의 웨이퍼를 꺼내 설비에 투입하여 공정을 진행하고 공정이 완료되면 이를 다시 FOUP에 투입하는 역할을 한다. 따라서 모든 설비 앞단에 반드시 설치되어야 하는 장치이다.

아래 동영상은 EFEM의 동작 과정을 보여주며 Loadlock port, ATM Robot, Aligner 등의 동작이 잘 표현되어 있다. 
https://www.youtube.com/watch?v=Sp-Sse68MY4
https://www.youtube.com/watch?v=FpUvPXxpGTw

 

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다양한 EFEM

 

요즘의 EFEM의 기술의 상향 평준화 된것 같다. 예전에는 미제가 시장을 독점하였다. 당시 국내에서는 제조 기술이 없었다고 해도 과언이 아닌 것이다. 당시에 만든다고 하여도 상당히 고가였을 것이다. 하지만 국내 설비 제조 기술이 발전하고 관련 제반 기술도 발전하여 이제는 많은 회사가 EFEM을 제작하여 판매하고 국내의 장비 제작사들이 사용한다.

 

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참고로 Display 설비의 경우에는 Indexer 혹은 Loader라는 이름으로 불리는 장치가 EFEM 역할을 한다. 거대한 글라스를 카세트에 넣어 이동하게 되며 카세트를 안착받아 글라스 한 장씩 반송하여 설비에 투입과 반출하는 기능을 한다.

반도체의 EFEM과 다른점은 EFEM은 반도체 설비 메이커에서 EFEM을 같이 공급하고 기능을 설비에 맞추어 최적화한다. 반면 Display 설비의 경우는 Indexer만 전문으로 하는 메이커가 존재한다. 모든 작업은 메이커에서 진행하며 설비와 신호 체계와 티칭만 맞추어 진행한다.

 

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EFEM은 아래와 같이 몇가지 장치를 결합하여 운용된다. 

LOAD PORT MODULE

OHT, AVR, 오퍼레이터등을 통하여 카세트를 받아 고정하고 커버를 열어 웨이퍼 매핑을 하는 역할을 한다.
카세트가 안착되었는지 확인하는 센서,
카세트를 고정하는 호크,
카세트 도어를 잡아주는 베큠 패드와 열기 위해 고정시키는 래치,
도어를 아래로 내리는 구동장치와 동시에 진행되는 매핑 기능,
등으로 구성된다. 요즘은 이러한 모든 기능이 명령 하나로 구동된다.

아래는 로체 EFEM중 Loadlock port의 동작 동영상이다.
https://www.youtube.com/watch?v=Sp-Sse68MY4

 

ATM ROBOT

웨이퍼를 카세트에서 꺼내서 얼라이너에 투입하여 얼라인을 진행 후 이를 다시 공정 챔버에 투입하는 장치이다. 공정 형태에 따라서 싱글암, 듀얼암, 멀티핸드 등 여러 가지 형태로 사용된다. 

 

ALIGNER

200/300mm 동시 사용도 가능하다. 초기에는 passive type의 형태만 존재했다. 얼라이너 위에 웨이퍼를 올려놓은 후 얼라인을 진행하여 Delta T를 계산하고 웨이퍼는 노치를 기준으로 회전한다. 
얼라인이 끝나면 로봇에 aligner에서 받은 delta t 값을 이용하여 보정된 새로운 위치에서 웨이퍼는 가져오는 방식이다.
하지만 요즘은 active 방식으로 얼라인을 진행한다. 얼라이너 자체가 얼라인을 진행한다. 

얼라이너에는 웨이퍼 에지를 스캔하는 광학 장치와 위이퍼를 일정 거리 이동 가능한 모션으로 구성되어 있다. 얼라인 방식은 아래와 같다. 참고만 하시라.

Active align sequence

 

얼라이너 동작 동영상
https://www.youtube.com/watch?v=hS9-FeENlu8