Daifuku의 반도체 생산 라인 시스템으로 신뢰성과 생산성을 향상시키는 사회 인프라를 위한 필수 Daifuku 기술​

반도체 제조 공장의 동향: 통합 및 규모 증가

반도체는 컴퓨터, 스마트폰 등 일상생활에 사용되는 많은 전자 기기에 사용되는 필수 부품이다. 또한 자율주행 기술, 전기차(EV), 인공지능(AI) 등 성장하는 분야의 중요한 부분이기도 합니다. 전 세계 반도체 제조업체들은 증가하는 수요를 따라잡기 위해 생산 능력을 늘려야 합니다. 전 세계 정부는 지역 내 투자에 보조금을 지급하는 정책을 발표하여 제조업체가 지속적으로 강력한 자본 투자를 할 수 있는 기반을 마련했습니다.

증가하는 수요를 더 잘 충족하기 위해 업계의 많은 주요 업체들은 생산 시설의 규모를 통합하고 늘리고 있습니다. 반도체 제조 공장(팹)을 여러 위치에 분산시키지 않고 서로 가깝게 위치시키면 건설 비용을 절감하고 제조 과정에서 자원을 절약할 수 있습니다. 통합은 또한 다른 공장에서 장비를 더 쉽게 공유할 수 있도록 하여 값비싼 최첨단 장비를 운영하는 데에도 좋습니다.

이러한 업계 동향을 염두에 두고 Daifuku 그룹은 팹 내 원활한 운송뿐만 아니라 연결된 팹 간 반도체 웨이퍼의 효율적인 운송을 보장하기 위한 다양한 솔루션을 제공합니다.

프런트엔드 및 백엔드 프로세스를 위한 Daifuku 시스템

반도체는 먼지와 기타 부유 입자가 엄격하게 통제되는 클린룸 환경에서 제조됩니다. 실리콘 원재료를 먼저 녹여 잉곳을 만듭니다. 이 잉곳은 균일한 웨이퍼로 얇게 썰어집니다. 현재 주류를 이루는 웨이퍼는 직경 300mm의 원판 모양으로 절단됩니다. 그런 다음 웨이퍼는 포토리소그래피와 수십 번의 에칭 공정을 거쳐 표면에 집적 회로를 각인합니다. 이를 프런트엔드 처리라고 합니다. 웨이퍼에서 칩을 잘라내어 CPU나 다른 제품으로 변환하는 다음과 같은 과정을 백엔드 처리라고 합니다.

Daifuku는 전기 구동 차량을 사용하는 클린룸 운송 시스템인 Cleanway를 통해 프런트엔드 및 백엔드 처리 모두를 위한 반도체 제조 운송을 제공합니다. 전공정에서 웨이퍼는 다양한 공정 장비 사이를 이동하는 동안 깨끗한 상태를 유지하기 위해 FOUP라고 불리는 밀봉된 용기에 보관됩니다. Daifuku의 Cleanway 시스템은 장비 간에 모든 FOUP를 자동으로 전송합니다. Cleanway 시스템의 운송 레일은 바닥에 배치되지 않고 천장을 가로질러 뻗어 있기 때문에 클린룸에 수많은 다른 장치를 설치할 수 있는 공간이 있어 많은 반도체 공장에서 인기 있는 선택이 됩니다. 차량 휠에 사용되는 소재도 먼지 발생을 최소화하도록 세심하게 설계되었습니다.

Clean Stocker Cleanway 시스템과 함께 사용되는 임시 저장 장치입니다. 프런트 엔드 처리 작업이 반복적으로 수행되지만 각 작업에 필요한 시간은 다릅니다. 다음 공정으로 보내지기를 기다리는 웨이퍼가 담긴 FOUP는 스토커라고 불리는 안정적인 임시 보관 장치에 보관됩니다. 제조 기간이 길어지고 반도체가 소형화됨에 따라 산화 방지를 위해 FOUP에 질소 가스를 채우는 것이 점점 보편화되고 있습니다. Daifuku는 이러한 증가하는 요구를 충족하기 위해 질소 퍼지 기능을 갖춘 시스템을 제공합니다.

스토커가 제공하는 대량 FOUP 스토리지는 유용하지만 전송 경로에서 멀리 떨어져 있는 경우가 많으며 일부 팹 레이아웃에서는 스토커를 오가는 데 시간이 걸릴 수 있습니다. 운송 레일 사이의 개방된 공간에 설치된 수신 플랫폼인 STB(사이드 트랙 버퍼)가 이 문제에 대한 인기 있는 솔루션이 되고 있습니다. 경우에 따라 STB를 사용하면 최신 CPU의 180일 제조 시간을 약 5일 정도 단축할 수 있습니다. 180일의 제조 일정 중 5일의 단축은 언뜻 보기에는 별 것 아닌 것처럼 보일 수 있지만, 납품 시간을 지속적으로 3% 단축하는 것은 효율성과 생산성을 높이려는 모든 반도체 공장에서 중요한 성과입니다.

STB를 사용하면 지속 가능성에도 기여할 수 있습니다. 스토커를 설치하려면 일정량의 바닥 공간이 필요한 반면, STB는 천장에 매달린 플랫폼을 사용하므로 다른 장비를 위한 클린룸 공간을 절약하고 시설의 전체 설치 공간을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이러한 이유로 STB는 에너지를 절약하고 효율성을 향상시키는 인기 있는 방법이 되고 있습니다.

AI로 트래픽 유도

반도체 공장의 규모가 계속해서 커지면서 Cleanway 레일의 총 길이는 10,000대 이상의 차량이 운행될 때 총 길이가 200km가 넘을 수 있습니다. 웨이퍼 가공 절차는 정해진 순서를 갖고 있지만, 각 공정을 완료하는 데 걸리는 시간은 크게 다를 수 있으며, 이로 인해 특정 시간에 특정 장비 주변으로 차량이 집중되어 교통 정체가 발생할 수 있습니다. 이러한 교통 체증은 생산성을 제한하며, Daifuku는 이러한 체증 발생을 방지하기 위해 Cleanway 시스템 제어 소프트웨어에 AI를 사용하기 시작했습니다. 차량 내 내비게이션 시스템과 마찬가지로 AI는 교통 정체를 피하는 경로를 결정하는 데 사용되며, 각 차량은 최적의 경로로 안내됩니다. 기존 시스템은 최단 거리에 따라 경로를 선택했지만, AI를 도입하면 해당 경로가 실제로는 더 먼 거리라도 가장 빠른 경로를 동적으로 판단하고 선택할 수 있습니다. AI 기술의 예상되는 발전은 시스템을 더욱 개선할 수 있는 큰 잠재력이 있다는 것을 의미하며 Daifuku는 계속해서 AI 기술의 활용을 모색할 것입니다.

1년 365일, 하루 24시간 대규모 시설을 운영하는 것은 쉬운 일이 아니므로 Daifuku는 장기간 사용을 견딜 수 있는 내구성이 뛰어난 하드웨어를 제공할 뿐만 아니라 보조 시스템을 개발하고 지원을 위한 중복성을 제공하는 데 전념하고 있습니다. 안정적이고 원활한 팹 운영.
예를 들어, Cleanway 시스템은 HID 비접촉 전원 공급 시스템을 채택하여 접촉 전원 공급 장치의 마모로 인해 발생할 수 있는 먼지 발생을 최소화합니다. HID 시스템에는 차량에 지속적인 전력 공급을 보장하기 위한 이중화 조치도 포함되어 있습니다. 컨트롤러, 서버 등 시스템 운영에 필수적인 구성요소도 이중으로 준비되어 있어 기기가 오작동하더라도 지속적인 작동을 보장합니다.

또한 기존에는 차량 충돌 방지를 위해 교차점에 컨트롤러를 설치했지만, 현재 시스템에서는 무선 제어를 사용하므로 제어 장비를 배치할 필요가 없습니다. 교차로에 접근하는 차량 간에 정보가 무선으로 공유되며, 차량이 서로 충돌하지 않을 것이라고 판단한 후에만 주행이 허용됩니다. 레일에 설치되는 장비의 양을 줄임으로써 시스템 비용이 더 저렴하고, 설치가 더 빠르며, 재료와 에너지를 덜 사용하므로 더욱 환경친화적입니다.

백엔드 프로세스의 자동화 요구 사항 충족

최근에는 반도체 제조의 후공정 자동화에 대한 요구가 높아지고 있습니다. 이전에는 프런트엔드 공정의 발전을 통해 생산성을 향상시키는 것이 일반적이었지만, 팹의 효율성 향상을 위해서는 웨이퍼 커팅, 칩 패키징 등 백엔드 공정의 발전도 필수적입니다. 프런트 엔드 프로세스에 비해 백엔드 프로세스는 칩 운송을 포함하여 수작업에 더 많이 의존하고 클린룸 외부에서 발생하는 경우가 많습니다. 따라서 통제된 청정 환경으로 이동하고 프로세스 간 전송을 자동화함으로써 팹은 향상된 효율성으로 고품질의 제품을 생산할 수 있습니다.

직사각형 모양의 웨이퍼에 대한 지원도 점점 더 필요해지고 있습니다. 현재의 프런트엔드 공정에서는 회로가 원형 실리콘 웨이퍼로 구워지는 것이 일반적이지만, 백엔드 공정에서는 웨이퍼가 정사각형 칩으로 절단되기 때문에 웨이퍼가 반드시 원형일 필요는 없습니다. 따라서 최종 제품과 더 유사한 정사각형 패키지를 사용하는 것이 백엔드 프로세스에서 낭비를 방지하는 방법으로 널리 사용되고 있습니다.
Daifuku는 OLED 패널 운송에서 축적된 기술을 활용하여 600mm 정사각형 기판을 처리할 수 있는 패널 레벨 패키지(PLP)용 FOUP 운송 시스템을 개발했습니다. 정사각형 기판에 대한 적응과 기타 시스템 개선을 통해 Daifuku 솔루션은 반도체 제조 공장 효율성에 훨씬 더 많은 이점을 제공합니다.

현지화된 대응을 위해 전 세계 사무소 활용

Daifuku의 주력 제조 공장인 Shiga Works 외에도 Cleanroom Global Business는 중국, 대만, 한국에 생산 공장을 두고 있으며 미국과 싱가포르에도 자회사를 두고 있습니다. 장비의 핵심 부품은 일본에서 보내지지만 운송 레일과 기타 부품은 현지 공장에서 설계 및 조립됩니다. 흔히 '지역생산을 통한 지역소비'를 일컫는다. 현지법인에서는 영업사원뿐만 아니라 엔지니어도 고용하여 고객과의 보다 상세한 커뮤니케이션이 가능합니다. 이를 통해 엔지니어는 일본 직원이 현장을 방문할 필요 없이 요청 및 피드백에 대한 응답을 포함하여 고객과 직접 작업할 수 있습니다. 고객에게 즉각적으로 대응하는 이러한 고유한 능력은 Daifuku 그룹의 가장 큰 강점 중 하나이며, 이를 통해 전 세계 사용자의 피드백을 제품 설계 및 개발에 반영할 수 있습니다.

중국(왼쪽)과 한국(오른쪽)의 생산 현장

나카시마 신이치

엔지니어링 부서, 영업 운영, 클린룸 부문 관리자
Daifuku Co., Ltd.

이이 타츠키

VHL 설계 섹션 2 대리
운송 설계 그룹, 설계 부서, 생산 운영, 클린룸 부문
Daifuku Co., Ltd.

관련된 링크들

• 클린룸 현장