로봇및센서실습 · 반도체장비전공

웨이퍼는
어떻게 움직이는가

반도체 공장에서 웨이퍼를 옮기는 것은 사람이 아니라 로봇입니다. 그리고 그 로봇이 지금 무엇을 하는지 아는 유일한 방법은 센서입니다.

이 자료는 장비 안에서 웨이퍼 한 장이 통과하는 길을 순서대로 따라갑니다.
사용법 — 슬라이드를 읽고, 시뮬레이터에서 같은 동작을 직접 해보세요. 읽은 것과 손으로 해본 것이 만나는 자리에서 이해가 생깁니다.
NOTCH = 12시 방향 기준점
01 · 왜 로봇인가

사람 손이 닿는 순간, 그 웨이퍼는 폐기됩니다

같은 배율로 그린 크기 비교 머리카락 약 80 µm 먼지 약 10 µm 회로 선폭 0.01 µm 급 ← 이 점 하나가 회로 굵기
먼지 한 톨은 회로보다 1000배 굵다 — 얹히면 선이 끊기거나 붙는다

같은 자리에, 수만 번

웨이퍼는 공정마다 정해진 위치에 밀리미터 이하 오차로 놓여야 합니다. 사람은 이 정확도를 24시간 반복할 수 없습니다.

진공 안에는 못 들어간다

식각·증착은 공기를 거의 다 빼낸 진공에서 진행됩니다. 그 안에서 웨이퍼를 옮길 수 있는 것은 진공용 로봇뿐입니다.

웨이퍼 한 장의 값

공정 후반의 웨이퍼 한 장에는 수천만 원어치 칩이 들어 있습니다. 떨어뜨리면 그걸로 끝입니다.

그래서 장비는 사람의 판단 대신 센서 신호로 상황을 확인하고, 조건이 맞지 않으면 스스로 동작을 거부합니다. 뒤에 나올 인터록입니다.
02 · 전체 지도

웨이퍼 한 장이 지나가는 길

이 순서만 외우면 장비 절반은 이해한 것입니다. 왼쪽은 대기압, 오른쪽은 진공, 그 사이에 Load Lock이 있습니다.
대기 영역 · 760 Torr 진공 영역 · 0.01 Torr 이하 FOUP LOAD PORT EFEM PRE-ALIGNER 대기 이송 로봇 LOAD LOCK 760 ⇄ 0.01 Torr ATM VTM V TRANSFER CHAMBER 진공 이송 로봇 PM 1 PM 2 공정 챔버 식각 · 증착 ①②③ ④⑤⑥⑦
FOUP → Load Port → EFEM 로봇 → Pre-aligner → Load Lock → 진공 로봇 → 공정 챔버. 되돌아 나올 때는 정확히 역순입니다.
03 · 시작점

FOUP — 웨이퍼를 담아 옮기는 밀폐 상자

FOUP · 질소 밀폐 123 45 4 · 5 = 빈 슬롯 도어 End Effector 진입 Z축 = 슬롯 번호
Z축을 올리고 내리면 겨냥하는 슬롯이 바뀐다
1
안이 공장보다 깨끗하다 내부를 질소로 채워 밀폐합니다. 공장 복도를 지나는 동안 웨이퍼는 바깥 공기를 만나지 않습니다.
2
슬롯에 한 장씩 실제는 25칸입니다. 시뮬레이터는 이해를 위해 5칸으로 줄였습니다. 몇 번 칸인지가 곧 Z축 위치입니다.
3
도킹 전엔 열리지 않는다 FOUP 문은 장비에 붙은 뒤 장비 쪽 문과 함께 열립니다. 공장 공기가 들어갈 틈이 없습니다.
자주 나오는 실수 — Z축이 빈 슬롯을 가리킨 채 Pick을 누르면 로봇은 정상 동작하지만 Wafer Presence 센서가 OFF라 알람이 납니다. 로봇 고장이 아니라 겨냥이 틀린 것입니다.
04 · 문 여는 순서

Load Port는 반드시 세 단계로만 열립니다

순서를 건너뛰면 장비가 거부합니다. 시뮬레이터에서도 똑같습니다.
① DOCKING FOUP을 포트에 밀착 고정 ② DOOR OPEN DOOR SENSOR ON 문이 아래로 내려가 열림 ③ SLOT MAPPING 1 ● 감지2 ● 감지 3 ● 감지 4 ○ 없음5 ○ 없음 위에서 아래로 훑어 목록 확보
순서가 뒤집히면 — 도킹 전 Door Open은 ALM-305, 문이 닫힌 채 Mapping은 ALM-307, 문 닫힌 채 로봇 진입은 ALM-301로 거부됩니다. 막히는 것이 정상이며, 왜 막혔는지 읽는 것이 이 책의 핵심입니다.
05 · 세어보기

Mapping Error — 목록과 현실이 다를 때

정상 스캔 1 ●2 ● 3 ● 4 ○5 ○ 목록 = 실제 Cross Slot 1 ● 2 ✕ 겹침 3 ○ 놓침 4 ○5 ○ 목록 ≠ 실제
비스듬히 꽂힌 웨이퍼 하나가 목록 전체를 틀어놓는다

어떻게 읽나

매핑 센서가 FOUP 앞을 위에서 아래로 훑으며, 빛이 가려지는 구간을 웨이퍼로 셉니다. 결과가 "1·2·3번 칸에 있음" 목록으로 남습니다.

왜 미리 세나

로봇은 눈이 없습니다. 빈 칸에 손을 넣거나 이미 있는 칸에 또 넣는 사고를 막으려면 작업 전에 목록을 확보해야 합니다.

진단 요령 — 매핑 결과와 실제 슬롯 상태를 나란히 비교하세요. 시뮬레이터 Load Port 탭에 두 값이 표로 붙어 나오고, 다르면 빨갛게 표시됩니다.
실무 · 매핑

매핑이 틀리는 세 가지 방식

"몇 장인가"만 세는 것이 아니라 어떻게 틀렸는가를 구분해야 조치가 갈립니다.
CROSS — 비스듬히 걸침 두 칸에 걸쳐 신호가 뜬다 조치 — 로봇 진입 금지, 사람이 바로잡는다 DOUBLE — 두 장 겹침 한 칸에서 두께가 두 배 조치 — 한 장씩 분리, 두 장 동시 Pick 방지 THIN — 감지 실패 얇거나 투명해 빈 칸으로 읽힘 조치 — 센서 방식·감도 재설정
센서 방식에 따라 약점이 다릅니다 — 빛을 가로질러 보내는 방식은 얇은 웨이퍼에, 되돌아온 빛을 보는 방식은 표면 상태에 영향을 받습니다. 매핑이 자꾸 틀리면 웨이퍼가 아니라 센서를 의심하는 것이 순서입니다.
CH 03 · 로봇 구조

움직임은 딱 세 가지뿐입니다

6축 관절 로봇을 떠올릴 필요가 없습니다. 웨이퍼 이송 로봇은 R · θ · Z 세 축이 전부입니다.
θ축 · 회전 R축 · 전진 / 후진 Z축 · 상하 = 슬롯 선택
R
전진 · 후진 암을 뻗어 웨이퍼에 닿습니다. Extend / Retract.
θ
회전 몸을 돌려 다른 장치를 향합니다. FOUP ↔ 정렬기 ↔ 로드락.
Z
상하 높이를 맞춥니다. FOUP에서는 곧 슬롯 번호입니다.
절대 규칙 — 암이 뻗은 상태로 회전하면 옆 장치를 칩니다. 회전은 반드시 Retract 후에. 시뮬레이터는 ALM-201로 막습니다.
CH 03 · 로봇 구조

왜 공장 로봇처럼 안 생겼을까

자동차 공장의 6축 로봇은 어디든 갈 수 있습니다. 웨이퍼 로봇은 일부러 그 자유도를 버렸습니다.
6축 다관절 관절이 많다 = 먼지 나는 곳이 많다 웨이퍼 로봇 · 3축 한 평면에서 직선으로만 움직이는 관절이 적을수록 깨끗하다
1
먼지 관절 하나가 마모 부위 하나입니다. 청정실에서는 자유도가 곧 오염원입니다.
2
직선 진입 웨이퍼는 좁은 슬롯과 게이트로 똑바로 들어가야 합니다. 곡선 경로가 필요 없습니다.
3
반복 같은 자리를 수십만 번 정확히 가는 것이 목표입니다. 단순할수록 흔들리지 않습니다.
결론 — 웨이퍼 이송은 "어디든 갈 수 있는" 문제가 아니라 "정해진 몇 곳을 정확히 반복하는" 문제입니다. 그래서 축을 셋으로 줄였습니다.
CH 03 · 로봇 구조

팔은 늘어나지 않습니다 — 펴지는 겁니다

R축은 망원경처럼 늘어나는 것이 아니라, 접혀 있던 링크가 펴지면서 손끝이 앞으로 나갑니다.
접힘 · RETRACT 회전 반경 안에 손이 들어와 있다 중간 두 링크의 각도가 함께 바뀐다 펼침 · EXTEND 손끝은 직선으로만 나간다

손목은 돌지 않는다

두 링크가 접었다 펴지는 동안에도 손은 항상 같은 방향을 봅니다. 벨트나 기어가 손의 각도를 붙잡아 주기 때문입니다. 그래서 웨이퍼가 돌아가지 않습니다.

접히면 자리를 덜 먹는다

수축하면 회전 반경 안으로 들어오므로 좁은 이송실에서도 돌 수 있습니다. "빼고 나서 돈다"는 규칙이 여기서 나옵니다.

CH 03 · 로봇 구조

가로세로가 아니라 방향과 거리로 셉니다

로봇은 자기 몸을 중심에 두고 어느 방향(θ)으로 얼마나(R) 나갈지로 위치를 기억합니다.
θ R θ = 0°θ = 270° θ = 180°θ = 90° FOUPALIGNERLOAD LOCK θ 180°θ 270°θ 0°

왜 이 방식이 편한가

스테이션들이 로봇을 둘러싸고 배치되기 때문입니다. "왼쪽으로 215 mm, 위로 0 mm"보다 "180° 방향으로 215 mm"가 장비 구조와 그대로 맞아떨어집니다.

축 하나가 곧 의미 하나

θ만 바꾸면 대상 장치가 바뀌고, R만 바꾸면 그 장치로 들어가고 나옵니다. 동작과 의도가 1:1로 붙습니다.

시뮬레이터에서 회전 버튼이 각도를 조금씩 돌리는 대신 스테이션을 통째로 바꾸는 이유가 이것입니다. 실제 장비도 티칭된 θ 값으로 한 번에 이동합니다.
CH 03 · 로봇 구조

Home을 먼저 하는 이유, 리밋이 세 겹인 이유

전원을 켠 로봇은 자기가 어디 있는지 모릅니다. 기준점을 한 번 찍어야 좌표가 의미를 갖습니다.
정상 동작 범위 소프트 리밋 소프트 리밋 리밋 센서 리밋 센서 하드 스톱 하드 스톱 HOME 모든 좌표의 기준점 ① 제어기가 스스로 막는다 → ② 센서가 잡는다 → ③ 그래도 넘으면 쇠가 막는다

Home = 좌표의 원점

엔코더는 "얼마나 움직였는지"는 알아도 "지금 어디인지"는 모릅니다. Home 센서를 한 번 지나야 절대 위치가 정해지고, 그때부터 티칭 좌표가 맞아떨어집니다.

리밋이 세 겹인 이유

소프트 리밋은 소프트웨어가 막고, 리밋 센서는 전기로 막고, 하드 스톱은 물리적으로 막습니다. 앞의 둘이 고장 나도 마지막 하나가 남습니다.

시뮬레이터에서 Initialize → Home을 하지 않으면 축이 아예 안 움직이는 것(ALM-101 · 102), Z를 끝까지 올리면 ALM-401이 뜨는 것이 각각 이 이야기입니다.
CH 03 · 로봇 구조 · 실무

정확도보다 반복도를 봅니다

시킨 자리에 정확히 가는 것과, 갈 때마다 같은 자리에 가는 것은 다른 이야기입니다.
정확 ✕ · 반복 ✕ 못 쓴다 정확 ○ · 반복 ✕ 평균은 맞지만 매번 다르다 — 간헐 불량 정확 ✕ · 반복 ○ 티칭으로 옮기면 된다 — 쓸 수 있다 정확 ○ · 반복 ○ 목표

티칭이 정확도를 대신한다

로봇이 늘 같은 자리로만 간다면, 그 자리를 사람이 옮겨 잡으면 됩니다. 그래서 카탈로그에서 먼저 보는 값이 정확도가 아니라 반복도입니다.

반복도가 나쁘면 손쓸 수 없다

갈 때마다 자리가 다르면 티칭으로 보정이 안 됩니다. 열 번 중 한 번 긁히는 간헐 불량이 되고, 원인을 찾기도 가장 어렵습니다.

실제 스펙 — 웨이퍼 반송 로봇의 위치 반복도는 모델에 따라 R·Z축 ±0.025 mm 급부터 ±0.1 mm 급, θ축은 ±0.01° 수준으로 제시됩니다. (장비사·세대별 편차가 크므로 해당 장비 사양서를 확인할 것)
CH 03 · 로봇 구조 · 실무

손이 두 개면 챔버를 기다리게 하지 않습니다

공정이 끝난 웨이퍼를 빼고 새 웨이퍼를 넣는 사이, 챔버는 놀고 있습니다. 그 시간을 줄이는 구조입니다.
단일 암 완료품 반출 로드락 왕복 신규품 반입 챔버 대기 시간 듀얼 암 빼고 넣기 ← 한 번 진입으로 교체 (swap) 짧다 시간 → 아래 손은 비어 있다

한 번 들어가서 둘 다 한다

빈 손으로 들어가 완료품을 집고, 살짝 회전·이동해 들고 있던 신규품을 놓고 나옵니다. 진입과 후퇴가 두 번에서 한 번으로 줄어듭니다.

대신 비싸고 무겁다

손이 둘이면 구조가 복잡해지고 관성이 커집니다. 처리량이 병목이 아닌 장비라면 단일 암이 더 맞습니다.

참고 — 진공용 듀얼 암 로봇 중에는 시간당 650장 급 반송을 내세우는 제품도 있습니다. 처리량 목표가 곧 로봇 구조 선택으로 이어집니다.
CH 03 · 로봇 구조 · 실무

"도착했다"와 "집어도 된다"는 다릅니다

축이 목표값에 닿아도 팔 끝은 아직 떨고 있습니다. 그 떨림이 잦아드는 시간을 정정 시간이라고 합니다.
시간 →위치 목표 허용 오차 대역 목표 도달 안정 정정 시간 오버슈트

급하게 굴리면 손해

가속을 올리면 이동은 빨라지지만 진동이 커져 정정 시간이 늘어납니다. 전체 사이클이 오히려 길어지고, 심하면 웨이퍼가 손 위에서 미끄러집니다.

그래서 이렇게 만든다

진동원을 줄이려 직접구동 모터를 쓰고, 링크에 스틸 벨트를 적용해 흔들림과 경로 오차를 줄입니다. 손 표면에 마찰 패드를 넣어 미끄러짐을 막기도 합니다.

진단 관점 — Position Error가 빠른 동작에서만 나온다면 좌표가 아니라 정정 시간과 진동을 의심합니다. 속도를 낮춰 재현되지 않으면 거의 확정입니다.
07 · 집고 놓기

Pick은 네 박자입니다

겨냥하고, 뻗고, 들고, 뺍니다. 뻗고 나서 집는다, 빼고 나서 돈다.
① 겨냥 · θ + Z Z를 슬롯에 맞춤 ② EXTEND · R 웨이퍼 아래로 손 진입 ③ PICK · Z 살짝 상승 WAFER PRESENCE ON 얹어서 들어 올림 ④ RETRACT 이제 회전 가능

End Effector — 로봇의 손

집게가 아닙니다. 얇은 포크 판 위에 웨이퍼를 얹어서 옮깁니다. 가장자리만 닿게 설계되어 회로면에 흠집을 내지 않습니다.

Place는 반대 순서

Extend → 내려놓기 → Retract. 대상 자리가 비어 있어야 합니다. 이미 웨이퍼가 있으면 겹쳐 놓게 되므로 거부됩니다(ALM-505).

실무 · 취급

손을 무엇으로 만드느냐가 갈린다

웨이퍼를 얹는 방식은 하나가 아닙니다. 어디서 쓰느냐에 따라 고릅니다.
마찰 · 에지 그립 가장자리만 닿게 얹거나 살짝 물어 고정 진공에서도 쓸 수 있다 급가속하면 미끄러질 수 있다 진공 흡착 뒷면을 빨아 고정 — 잘 안 미끄러진다 진공 챔버 안에서는 못 쓴다 빨아들일 압력차가 없기 때문 비접촉 (베르누이 등) 기체 흐름으로 살짝 띄워 잡는다 얇거나 휜 웨이퍼에 유리 기체를 쓸 수 있는 곳에 한정
고르는 기준 — 대기냐 진공이냐, 웨이퍼가 두껍냐 얇냐, 얼마나 빨리 움직이느냐. 진공 이송 로봇이 흡착을 쓸 수 없다는 점이 대기 로봇과 갈리는 대표적인 이유입니다.
08 · 이 책의 전제

로봇은 그 위치를 어떻게 아는가

로봇은 웨이퍼를 찾지 않습니다. 사람이 미리 좌표를 잡아 저장해 둔 자리로 갈 뿐입니다. 이 작업을 티칭(Teaching)이라고 합니다.
좌표가 틀어졌을 때 블레이드가 웨이퍼 모서리를 친다 Δ 2 mm ALM-2xx Position Error 반복 티칭이 맞을 때 웨이퍼 아래로 정확히 들어간다 저장된 좌표 그대로 재현 JOG 0.1 mm 단위로 사람이 잡는다

티칭이란

각 스테이션에서 로봇이 멈출 좌표를, 사람이 조그 버튼으로 0.1 mm씩 움직여 잡고 저장하는 작업입니다. FOUP 슬롯마다, 정렬기·로드락·챔버마다 따로 잡습니다.

틀어지면 어떻게 되나

좌표가 몇 mm만 어긋나도 블레이드가 웨이퍼를 긁거나, 얹는 순간 미끄러지거나, Position Error가 반복됩니다. 장비 셋업 시간의 상당 부분이 여기에 들어갑니다.

이 책의 전제 — 여기서는 티칭이 이미 끝난 장비를 다룹니다. 그래서 Extend를 누르면 로봇은 언제나 정확한 자리에 섭니다. 실제 현장은 이 좌표를 잡는 데서부터 일이 시작됩니다. 그 과정은 이어지는 실무 수준 슬라이드에서 다룹니다.
실무 · 티칭 ①

장비가 기억하는 것은 좌표표 한 장입니다

로봇은 "FOUP으로 가라"를 모릅니다. FOUP = R 215.4 / θ 180.0 / Z 44.0 같은 숫자 묶음만 압니다. 이 표를 채우는 것이 티칭입니다.
TEACH TABLE STATIONR (mm) θ (deg)Z (mm) FOUP · Slot 1215.4180.0044.0 FOUP · Slot 25215.4180.00284.0 PRE-ALIGNER128.7270.0096.5 LOAD LOCK204.90.0088.2 PM 1120.290.0091.0 스테이션 하나가 행 하나 · 값 하나가 틀리면 그 스테이션만 사고가 난다

세 숫자가 한 자리를 만든다

R 얼마나 뻗을지 · θ 어느 방향인지 · Z 어느 높이인지. 이 셋이 스테이션마다 따로 저장됩니다.

표가 곧 장비의 기억

제어기를 교체하거나 좌표 파일이 날아가면 로봇은 아무 데도 갈 수 없습니다. 티칭 데이터 백업이 정기 점검 항목인 이유입니다.

입문·표준 수준에서는 이 표가 이미 완벽히 채워진 상태를 가정했습니다. 여기서부터는 그 표를 사람이 어떻게 채우는지를 봅니다.
실무 · 티칭 ②

10 mm 안에 전부 들어가야 합니다

300 mm FOUP의 슬롯 간격은 10 mm입니다. 그 안에 웨이퍼와 블레이드와 여유가 모두 들어갑니다.
슬롯 n+1 지지대 슬롯 n 지지대 웨이퍼 775 µm 블레이드 피치 10 mm 진입 여유 들어올림 여유 한 슬롯의 예산 슬롯 피치10.00 mm − 웨이퍼 두께0.78 mm − 웨이퍼 위치 공차± 0.5 mm 블레이드 · 진입 · 들어올림 나머지 전부 Z 티칭 오차는 이 나머지를 갉아먹는다
그래서 mm 단위로는 부족합니다 — Z가 1 mm만 어긋나도 진입 여유가 사라져 블레이드가 웨이퍼 뒷면을 긁거나 위 슬롯 웨이퍼를 밀어 올립니다. 조그를 0.1 mm 단위로 쓰는 이유입니다. (피치 10 mm·두께 775 µm·위치 공차 ±0.5 mm 비누적은 300 mm FOUP 기준 SEMI 규격값)
실무 · 티칭 ③

티칭은 여섯 걸음으로 진행합니다

1 안전 확보 저속 · 웨이퍼 없이 2 개략 접근 큰 스텝으로 근처까지 3 미세 조정 0.1 mm 스텝 조그 4 기준 맞춤 중심·간격 눈으로 확인 5 저장 좌표표에 기록 6 검증 더미 웨이퍼로 반복 — 웨이퍼 없이 진행 — — 더미 웨이퍼 투입 —

1~3 · 절대 실물 웨이퍼로 하지 않는다

좌표가 틀린 상태에서 움직이는 것이 티칭이므로, 초반에는 반드시 웨이퍼를 빼고 저속으로 합니다. 제품 웨이퍼를 올려놓고 티칭하는 것은 사고를 예약하는 일입니다.

4~6 · 눈으로 보고, 저장하고, 다시 확인

블레이드와 웨이퍼 사이 간격을 위·아래에서 확인하고 저장합니다. 저장했다고 끝이 아니라 더미 웨이퍼로 여러 번 반복해 같은 자리에 서는지 봅니다.

가장 흔한 실수 — 6번을 건너뛰는 것. 한 번 성공한 것과 스무 번 반복해도 같은 것은 다릅니다. 반복하지 않으면 간헐 불량으로 돌아옵니다.
실무 · 티칭 ④

25칸을 하나씩 잡지는 않습니다

슬롯 간격이 일정하다는 것을 이용합니다. 기준 한 칸 + 피치로 나머지를 계산합니다.
252423 ⋮ 321 기준 · 직접 티칭 최상단 · 확인만 24 × 10 mm Z(n) = Z(1) + (n−1) × 10 mm

기준 한 칸만 잡는다

1번 슬롯을 정확히 잡고, 나머지는 피치 10 mm를 더해 계산합니다. 25칸을 따로 잡으면 시간도 오래 걸리고 사람 손에서 오차가 더 들어갑니다.

대신 최상단은 반드시 확인

계산값이 맞는지는 반대쪽 끝에서 드러납니다. 25번 슬롯에서 간격이 어긋나면 기준이 틀렸거나 캐리어가 기울어진 것입니다.

주의 — 이 방식은 캐리어가 규격대로일 때만 성립합니다. 손상되었거나 다른 피치의 캐리어를 쓰면 계산이 전부 빗나갑니다.
실무 · 티칭 ⑤

한 번 잡으면 끝나지 않습니다

좌표는 시간이 지나며 조금씩 어긋납니다. 언제 다시 잡아야 하는지를 아는 것이 실력입니다.
시간 → 위치 오차 재티칭 기준선 충돌 · 부품 교체 재티칭 마모 · 열 · 진동으로 천천히
서서히 밀리다가, 사고 한 번에 단숨에 튄다

즉시 재티칭해야 하는 때

충돌이 발생한 뒤 · 로봇이나 스테이션 부품을 교체한 뒤 · 장비를 이설한 뒤. "괜찮아 보인다"는 근거가 되지 못합니다.

서서히 밀리는 경우

구동부 마모, 반복적인 열팽창과 수축, 주변 설비의 진동. Position Error 발생 빈도가 조금씩 늘어나는 형태로 나타납니다.

Auto-teach 의 몫과 한계

지그와 센서로 기준점을 찾아 좌표를 자동 보정하는 기능입니다. 정기 미세 보정에는 강하지만, 기준 자체가 망가진 상태(충돌 후 변형 등)는 사람이 다시 잡아야 합니다.

08 · 방향 맞추기

Pre-aligner — 웨이퍼에도 위아래가 있습니다

정렬 전 중심 편차 Notch 52° ALIGN 정렬 후 Notch 0° 중심 일치
중심 편차와 Notch 각도를 동시에 잡는다

Notch, 방향의 기준점

웨이퍼 가장자리에 V자 홈이 하나 있습니다. 이 홈이 웨이퍼의 12시 방향이며, 결정 방향과 이전 공정 패턴이 모두 이 기준을 따릅니다.

정렬을 건너뛰면

챔버 안에서 웨이퍼가 비뚤게 놓입니다. 노광이면 패턴이 이전 층과 어긋나고, 식각이면 엉뚱한 자리가 깎입니다. 제품 전체가 불량입니다.

실습 — 정렬 전 웨이퍼는 홈이 아무 방향이나 향합니다. Align을 실행하면 홈이 12시로 맞춰지고 웨이퍼 색이 밝아집니다.
09 · 경계

Load Lock — 대기와 진공 사이의 방

공정 챔버의 진공을 깨지 않고 대기 중의 웨이퍼를 넣기 위한 완충실입니다.
760 Torr대기압 FOUP · EFEM 1 Torr진공 판정선 0.01 Torr이송 가능 진공 공정 진공 Pump Down · 배기 Vent · 대기 복귀
왜 필요한가 — 챔버 문을 그냥 열면 진공이 깨져 복구에 몇 시간이 걸립니다. Load Lock은 웨이퍼 크기의 작은 방만 대기↔진공을 오가게 해서 이 손실을 없앱니다.
10 · 상호잠금

두 밸브는 절대 동시에 열리지 않습니다

① 웨이퍼 반입 ATMTM ATM 열림 · TM 닫힘 760 Torr ② 배기 · Pump Down 펌프 양쪽 모두 닫힘 ③ 웨이퍼 반출 TM 열림 · ATM 닫힘 0.01 Torr ✕ 금지 — 동시 개방 공장 공기가 챔버까지 밀려 들어감 설비 전체를 며칠 세우는 사고
밸브열리는 조건
대기측 ATM압력 ≥ 700 Torr · 진공측 닫힘
진공측 TM압력 ≤ 1 Torr · 대기측 닫힘
넣는 순서 ① ATM 열기 → ② Place → ③ 로봇 빼기 → ④ ATM 닫기 → ⑤ Pump Down → ⑥ TM 열기. 꺼낼 때는 정확히 역순입니다.
11 · 두 로봇

진공 로봇은 구동부가 밖에 있습니다

진공 측 · 0.01 Torr 대기 측 · 760 Torr 챔버 벽 (기밀) 내측 회전자 외측자석 자기력만 통과 모터
기름도 열도 진공 안으로 들이지 않는 구조
대기 로봇진공 로봇
환경760 Torr0.01 Torr 이하
윤활일반 그리스진공용 특수 윤활
발열공기로 식음전도로만 식음
구동부실내 배치자기 커플링
구간FOUP ↔ 로드락로드락 ↔ 챔버
왜 나눴나 — 진공에서는 기름이 증발해 웨이퍼를 오염시키고, 대류가 없어 모터 열이 쌓입니다. 그래서 구동부를 밖에 두고 자석으로 힘만 전달합니다.
12 · 감각기관

센서는 장비의 어디에 붙어 있나

장비에는 눈이 없습니다. 아래 열 개의 신호가 켜지고 꺼지는 것만으로 모든 판단을 합니다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
#센서무엇을 보는가
1Wafer Presence손 위에 웨이퍼가 있는가
2Slot Mapping어느 칸에 있는가
3Home기준 위치인가
4Limit축 한계를 넘었는가
5Position도착했는가
6Encoder몇 도 · 몇 mm인가
7Door문이 열렸는가
8Pressure압력이 얼마인가
9Vacuum목표 진공에 닿았는가
10Collision부딪혔는가
핵심 — 고장 진단은 결국 어느 센서가 예상과 다른 값을 내는가를 찾는 일입니다.
13 · 안전

인터록 — 막는 것이 임무입니다

인터록은 조건이 맞지 않으면 명령을 실행하지 않는 장치입니다. 버그가 아니라 설계입니다.
작업자 명령 Extend · Pick … 센서 조건 모두 만족? YES 동작 실행 축 이동 · 웨이퍼 취급 NO 명령 거부 · 알람 발생 ALM 코드 + 조건 문구를 로그에 기록 인터록은 명령과 동작 사이에서 매번 검사한다
종류막는 상황
Door문 닫힌 채 로봇 진입
Vacuum압력 조건 미달인데 밸브 개방
Wafer Presence없는 웨이퍼 집기 · 빈손으로 놓기
PositionHome 안 된 채 축 이동
Collision암을 뻗은 채 회전
현장 감각 — 인터록을 자주 만나는 사람은 초보가 아니라 장비를 시험해보는 사람입니다. CH 13 실습 목표가 인터록 4종을 일부러 걸어보는 것입니다.
14 · 로그 읽기

Error는 순서 문제, Timeout은 성능 문제

시간 → 76045 0.01 Torr 목표 진공선 정상 — 목표 도달 후 완료 고장 — 45 Torr 부근에서 정체 제한 시간 ALM-701 Vacuum Timeout
같은 명령, 같은 절차 — 그런데 설비가 따라오지 못한다
코드대계열
ALM-1xx준비 상태 — Initialize · Home 미완료
ALM-2xx로봇 자세 — 전진 중 회전 · 전진 없이 Pick
ALM-3xx문 · 밸브 — Door 닫힘 · 압력 미달
ALM-4xx축 한계 — Z축 Limit 초과
ALM-5xx웨이퍼 취급 — 빈 슬롯 Pick · 이중 Place
ALM-7xx공정 설비 — Vacuum Timeout
대응 부서가 다릅니다 — Error는 사람이 순서를 틀린 것, Timeout은 설비가 못 따라간 것. 펌프 성능 저하 · 누설 · 밸브 미개방이 후보입니다.
15 · 자동화

시퀀스 — 동작을 글로 적어 두는 것

사람이 누르던 순서를 그대로 목록으로 적으면 자동 운전이 됩니다.
MOVE foup EXTEND PICK RETRACT CHECK wafer 센서 조건 확인 OK MOVE aligner … NG 시퀀스 정지 SEQ-002 · 조건 불만족

블록 여섯 종류면 충분

MOVE 향하기 · EXTEND / RETRACT 뻗고 빼기 · PICK / PLACE 집고 놓기 · WAIT 기다리기 · CHECK 조건 확인 · PUMP / VENT 압력 만들기

실습 — 자동 시퀀스 탭에서 "예시 시퀀스 불러오기"를 누르면 26줄이 그대로 들어옵니다. 블록 하나를 지우고 다시 돌려 어디서 멈추는지 확인해 보세요.
16 · 진단

고장은 여섯 칸으로 정리합니다

현장 엔지니어가 실제로 쓰는 순서입니다. 벗어나면 원인이 아니라 추측이 남습니다.
1 Problem 관찰된 현상 2 Observed Sensor 어긋난 신호 3 Observed Log 알람 코드 · 시각 4 Possible Cause 설명 가능한 원인 5 Corrective Action 조치 6 Result 재발 여부 확인 — 관찰 — 사실만 적는 구간 판단과 조치 구간
흔한 함정 — 1번을 건너뛰고 4번부터 적는 것. "펌프 고장인 것 같다"로 시작하면, 정작 밸브가 열려 있었다는 사실을 놓칩니다.
17 · 실습 준비

시뮬레이터, 이렇게 씁니다

처음 여는 사람도 3분이면 웨이퍼 한 장을 옮길 수 있습니다.
1 2 3 4 5 6
1
챕터 선택 고른 챕터에 필요 없는 장치는 흐려지고 탭은 잠깁니다. 처음이면 01부터.
2
장비 도면 장치를 클릭하면 그게 무엇인지 설명이 뜹니다.
3
탭 학습 · 수동조작 · 센서 · 시퀀스 · 알람 로그 · 고장 진단.
4
지금 할 일 눌러야 할 버튼이 한 줄씩 안내되고, 끝나면 다음 줄로 넘어갑니다.
5
조작 버튼 Initialize · Home · 회전 · Extend · Pick · Place.
6
상태바 지금 어느 축이 어디 있고 압력이 얼마인지 항상 표시됩니다.
망가뜨려도 됩니다 — 챕터 버튼을 다시 누르면 초기 상태로 돌아갑니다. 일부러 틀려보는 것이 가장 빠른 학습법입니다.
18 · 혼자 하기

혼자 해보는 네 단계 코스

1 손에 익히기 CH 3 · Initialize → Home 회전 · 전진 · 후진 · 상하 2 한 장 옮기기 CH 5 · FOUP → 정렬기 인터록 두세 번은 반드시 만남 3 진공 넘어가기 CH 10~11 · Pump Down 밸브 순서가 관건 4 자동으로 돌리기 CH 12 · 시퀀스 실행 블록을 빼서 멈추는 지점 확인

① 손에 익히기 · ② 한 장 옮기기

버튼을 하나씩 누르며 팔이 어떻게 움직이는지만 보면 됩니다. 그다음 FOUP 1번 칸의 웨이퍼를 정렬기까지 옮깁니다.

③ 진공 넘어가기 · ④ 자동으로 돌리기

Load Lock에 넣고 배기해 챔버까지 보낸 뒤, 시퀀스로 같은 일을 자동화합니다. 여기까지 하면 이 책은 끝난 겁니다.

막혔을 때 — 알람 로그를 위에서부터 읽고, 센서 모니터에서 꺼진 신호를 찾으세요. 이 둘로 설명되지 않는 고장은 이 시뮬레이터에 없습니다.
19 · 실무

현장에서는 여기까지 봅니다

Teaching · 위치 좌표 잡기

로봇이 각 스테이션에서 멈출 정확한 좌표를 사람이 직접 잡아 저장하는 작업입니다. 이 값이 틀어지면 Position Error가 반복됩니다. 최근 장비는 센서로 자동 보정(Auto-teach)합니다. 조그 조작과 검증 절차는 실무 수준에서 자세히 다룹니다.

파티클과 진공 부품

진공 로봇의 마모 가루는 곧바로 웨이퍼 오염입니다. 정기적으로 파티클 카운트를 측정하고, 규격을 넘으면 부품을 교체합니다.

Throughput — 시간당 몇 장

이송 경로가 겹치지 않게 순서를 짜면 처리량이 올라갑니다. 챔버 두 개를 번갈아 쓰거나, 로봇 손을 두 개(Dual Arm) 달아 넣고 빼기를 한 번에 합니다.

로그가 곧 자산

알람 이력을 모으면 어느 부품이 언제쯤 고장 날지 예측할 수 있습니다. Timeout이 조금씩 길어지는 추세가 보이면 펌프 교체 시점이 다가온 것입니다.

공통점 — 넷 다 기록에서 출발합니다. 좌표값, 파티클 수치, 처리 시간, 알람 이력. 측정하지 않은 것은 관리할 수 없습니다.
20 · 정리

이 책에서 남길 것

1
경로는 하나다 FOUP → Load Port → EFEM → 정렬기 → Load Lock → 진공 로봇 → 챔버.
2
축은 셋뿐이다 R 전진, θ 회전, Z 상하. 뻗고 나서 집고, 빼고 나서 돈다.
3
센서가 전부다 장비는 센서 신호로만 상황을 안다. 진단은 어긋난 신호 찾기다.
4
막히는 것이 정상이다 인터록은 고장이 아니라 안전 설계다.

스스로 확인해 보세요

① 암을 뻗은 채 회전하면 왜 안 되는가?
② Door Sensor가 OFF인데 Extend를 누르면 무슨 일이 생기는가?
③ 대기압에서 진공측 밸브를 열 수 없는 이유는?
④ Pick을 눌렀는데 Wafer Presence 알람이 났다. 무엇부터 확인하는가?
⑤ Error와 Timeout은 어떻게 다른가?

답이 막히면 시뮬레이터에서 그 상황을 직접 만들어 보세요. 알람 메시지가 곧 답입니다.
더 볼 것이 있다면 — 티칭 · End Effector 선택 · 매핑 오검출 판정 · 처리량 설계는 실무 수준에서 이어집니다. 수준을 실무로 바꾸면 슬라이드가 늘어납니다.