[인터뷰] 기술혁신 씨앗 품은 하이개라지 2기, 요람을 벗어나 세상 밖으로

반도체 노광공정에서는 웨이퍼에 마스크(Mask)를 올린 뒤 그 위에 빛을 쏘아 회로 패턴을 새긴다. 마스크 오염을 방지하기 위해 펠리클(Pellicle)이라는 얇은 막을 부착하는데, 이때 쓰이는 접착제인 펠리클 글루(Pellicle Glue)는 노광 에너지를 흡수해 경화된다. 이러한 펠리클 글루를 제거하는 과정에서 늘 마스크에 손상이 생기는 문제가 발생했고, WDT(We Do Technology, SK하이닉스 슬로건의 약자를 사명화) 김성현 팀장은 바로 이 문제에 주목했다. 그는 마스크의 펠리클 글루를 깨끗이 제거할 수 있는 세정 장치에 대한 아이디어로 하이개라지에 합류해 얼마 전 창업에 성공했다.

Q. 아이디어를 떠올리게 된 계기는 무엇인가?

마스크에서 접착제를 제거할 때, 전 세계적으로 통용돼 온 방식은 약액을 이용해 패턴 면과 글루를 동시에 강하게 세정하는 방식이었다. 하지만 이는 마스크를 손상시키기 때문에 마스크의 수명이 단축되고 웨이퍼의 수율이 저하되는 등 각종 손실을 야기했다. 때문에 현업에서도 오랫동안 이 문제에 대한 해결 방법에 대해 고민해왔다.

Q. 아이디어를 현실화하기 위해 어떠한 노력을 기울였나?

공정, 장비 등 여러 가지 측면에서 다각도로 문제 해결을 위해 노력했지만 수 차례 고배를 마셨다. 약액 없이 글루에 130도 이상의 고온의 열을 가해 제거하는 방법도 실패했고 기존 황산 외 여러 가지 대체 물질을 사용해봤지만 제거력이 부족해 실패했다. 숱한 시행착오 끝에 마스크 전면을 세정하던 기존의 방식에서 벗어나, 글루가 접착된 마스크 외곽 부분만 국부적으로 제거하는 방법을 찾게 됐다.

Q. 아이디어가 실현될 경우 기대할 수 있는 효과는 무엇인가?

현업이 안고 있는 고질적인 문제를 해결함으로써, 마스크의 수명을 늘리고 웨이퍼의 수율을 개선해 기술 경쟁력을 제고할 수 있다. 또한, 초미세 회로를 구현하는 최신 노광 기술 장비인 극자외선(EUV) 장비는 아직 펠리클이 상용화되지 않았다. 만약 상용화된다면, 펠리클 글루 제거 장치가 좀 더 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

Q. 앞으로의 계획과 목표는 무엇인가?

현재 SK하이닉스에서 사용 중인 기존 세정 장비에 개발 기술을 적용해 성능을 업그레이드할 수 있는 모듈형 장치를 제작 중이다. 제작이 완료되면 오는 11월 평가 및 검증 단계를 거칠 예정이다. WDT의 목표는 고객이 필요로 하는 해결책을 찾아 기술을 개발해 동반성장을 이룰 수 있는 글로벌 장비 전문기업으로 성장하는 것이다. 약 15년간 현업에서 장비 전문가로 일한 경험을 바탕으로, 4~5년 뒤에는 자본금이 확보되는 대로 장비를 제작해볼 계획이다.

스마트 오토 디케이 타임 측정 장비 개발_ MYC 지문영 팀장

반도체 제조 과정에서 정전기가 발생할 경우 순간 스파크는 1만~1만5,000볼트에 이르며, 이는 곧 칩의 불량으로 이어진다. 이를 방지하기 위해서는 정전기 제거 장치인 이오나이저(Ionizer)의 사용이 필수. MYC(MY COMPANY) 지문영 팀장은 이 장치에 사물인터넷(IoT)을 접목, 이오나이저의 성능을 사람의 개입 없이 자동으로 상시 모니터링할 수 있는 Smart Auto Decay Time 측정 장비 개발에 오랜 시간 매진해왔다. 그리고 올해 하이개라지를 통해 오랜 꿈을 이뤄냈다.

Q. 아이디어를 떠올리게 된 계기는 무엇인가?

기존에는 이오나이저의 성능을 측정하기 위해 PM(Preventive Maintenance) 주기 때마다 엔지니어가 직접 대용량 측정기를 들고 다니며 장비의 디케이 타임(Decay Time, 감쇠시간)을 측정해왔다. 평균적으로 장비 한 대당 이오나이저가 3~5대 장착되며, 대당 측정 소요 시간은 약 20~30분에 이른다. 굉장히 번거로울 뿐 아니라, 디케이 타임 측정시 장비의 가동이 중단되는 문제도 안고 있었다. 이에 따라 불필요한 측정 업무 손실이 발생했고, 고객 내방 시에도 늘 이슈 거리였다.

Q. 아이디어를 현실화하기 위해 어떠한 노력을 기울였나?

먼저 상시 모니터링을 구현하기 위해서는 기존 매뉴얼 측정기보다 사이즈를 80% 이상 축소해 장비 내 탑재하는 것이 관건이었다. 사이즈를 최소화하면서도 성능을 구현할 수 있게끔 개발하는 게 급선무였다. 외주 협력사와 대학교수들에게 자문을 구하러 가면, ‘쉽지 않은 도전’이라며 돌려보내곤 했다. 숱한 노력 끝에 데모 제품을 만드는 데 성공했고, 이를 검증하기 위해 사내 해커톤 알고리즘 대회에 출전하며 본격적인 개발을 시작했다.

Q. 아이디어가 실현될 경우 기대할 수 있는 효과는 무엇인가?

우선 현업에서 문제가 됐던 정전기로 인한 품질 이슈를 사전에 차단할 수 있다. 또한, 엔지니어를 대신해 IoT 기반 실시간 Auto 관리 및 제어가 가능해짐으로써, 전산관리 시스템을 구축해 신뢰성을 확보할 수 있다. 이를 통해 고객사에 지금껏 제시하지 못했던 솔루션을 제공할 수 있게 된다.

Q. 앞으로의 계획과 목표에 대해 말씀 부탁드린다.

SK하이닉스에서 7월 말부터 데모 시제품을 평가 중이다. 부족한 부분은 업그레이드하며 함께 완성도를 높이는 작업을 진행하고 있다. 제품 검증이 완료되면 내년부터 SK하이닉스 투자와 함께 이천, 청주 및 해외 사업장의 확산 적용을 계획하고 있다. IoT 기반 통합 모듈 개발과 반도체 장비개발 사업, 특수품 가공 제작을 목표로 열심히 정진해나갈 계획이다.

회사에 특화된 Chip Stack 모듈 및 부자재 개발_ FLC 우중범 팀장

FLC(Four-Leaf Clover) 우중범 팀장은 2011년부터 다이 어태치(Die Attach) 공정을 진행해왔다. 다이 어태치는 웨이퍼 내 분리된 칩(Chip)을 PCB 기판에 부착하는 공정으로, 고용량화를 구현할 수 있는 중요한 기술 중 하나. 당시 그는 외산에 의존하던 다이 어태치 장비를 국산화해 기술 경쟁력을 키워야겠다는 마음으로, 수년간의 담금질 과정을 거쳐 공정에서 사용하는 핵심 부품 및 부자재를 자체 개발했다. 또한, SK하이닉스에 특화된 Chip Stack 모듈을 개발하는 데 매진하고 있다.

Q. 아이디어를 추진하게 된 배경은 무엇인가?

다이 어태치 공정에 있어 외산 범용 장비에만 의존할 수밖에 없는 구조에서, SK하이닉스에 특화된 기술을 개발하고 싶다는 마음을 갖고 있었다. 외산 장비에만 의존하다 보니, 우리에게만 적용하는 기능이 필요해도 외국 업체에 의뢰해야 했다. 다이 어태치 분야에서 경쟁력을 갖추기 위해서는 장비의 국산화가 이뤄져야겠다고 생각했다.

Q. 아이디어를 현실화하기 위해 어떠한 노력을 기울였나?

2011년부터 아이디어에 관한 과제를 꾸준히 진행해왔다. 그리고 4년에 걸쳐 여러 가지 형태의 부자재를 개발해 특허를 출원했다. 실제 다이 어태치 장비를 개발하지는 못했지만, 그 안에 필수로 탑재돼야 할 키트나 모듈 등을 3~4건 개발했다. 이러한 경험들을 바탕으로 장비 국산화에 대한 아이디어를 고안해낼 수 있었으며, 하이개라지를 통해 더욱 확고히 구체화할 수 있었다.

Q. 아이디어가 실현될 경우 기대할 수 있는 효과는 무엇인가?

먼저 다이 어태치 공정에 SK하이닉스의 특성에 최적화된 모듈을 적용함으로써, 제조 경쟁력을 한층 강화할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 웨이퍼의 품질을 한층 더 끌어올릴 수 있는 패키지 기술을 업계에서 누구보다 앞서 기술 내재화를 할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 완전 자동화 구현을 위한 공용화 가능 부자재를 자체 개발함으로써 비용 절감 효과도 기대된다.

Q. 앞으로의 계획과 목표에 대해 말씀 부탁드린다.

현재 신규 개발된 공용 부자재 경우 품질인증 절차를 마쳐 SK하이닉스에 제품을 납품하기 위한 기본적인 단계를 마친 상태다. Stack Module의 경우 전체 3D 모델링이 거의 완료됐으며, 모듈별로 시뮬레이션을 진행해 추가돼야 할 특허 기능 등을 검토할 계획이다. 현재는 기술 개발에 매진하며 우수 인력을 확보하기 위해 노력하고 있다. 미래에는 장비와 부품에 대한 팹리스(Fabless) 형태의 설계 전문 분야로 확장해보고자 한다.

웨이퍼 평탄화 소재 개발_ NanoISP 심재희 팀장

반도체 웨이퍼는 기술이 고도화될수록 극도의 평탄도가 요구된다. 웨이퍼의 평탄도는 곧 메모리 회로의 고집적화 및 초소형화와 직결되기 때문이다. NanoISP(Nano Innovative Solution Partner)팀의 심재희 팀장의 도전 과제는 바로 이러한 웨이퍼 표면(Surface)의 평탄화를 위한 소재를 개발하는 것. 그는 수년간의 노력 끝에 이를 구현하는 방법과 맞춤 소재에 대한 아이디어를 찾게 됐고, 하이개라지를 통해 기술을 구체화하여 사업화를 진행 중이다.

Q. 아이디어를 추진하게 된 배경은 무엇인가?

하이개라지에 참여하기 전 연구소 소재개발팀에서 웨이퍼 스핀 코팅(Spin Coating) 공정에 사용되는 소재를 개발하는 업무를 했다. 당시 웨이퍼를 코팅할 때 단차(높이 차이)가 발생하는 문제로 개발 의뢰가 온 적이 있다. 이를 해결하기 위해 좀 더 좋은 성능의 소재를 찾고자 많은 시도를 했지만, 실제 고객이 원하는 수준까지 평탄화를 할 수 있는 소재를 찾는 데 실패했다. 이후 5년 정도 소재 단독으로 평탄화시킬 수 있는 방법을 모색했다.

Q. 아이디어를 현실화하기 위해 어떠한 노력을 기울였나?

결론적으로 소재 단독으로는 원하는 평탄도를 구현하기 어렵다고 판단했다. 그런데 여기서 생각을 뒤집으면 방법을 찾을 수 있을 것 같았다. 이후 시중에 나온 장비들을 잘 조합하는 방법과 이를 위한 맞춤 소재에 대한 아이디어를 찾게 됐다.

Q. 아이디어가 실현될 경우 기대할 수 있는 효과는 무엇인가?

반도체 공정에서 웨이퍼 내 단차로 발생하는 수많은 난제를 극복함으로써 신규 디바이스 개발에 긍정적인 역할을 할 수 있을 것이다. 공정 단순화를 이룰 수 있어 비용을 절감할 수 있다. 반도체 공정에서 발생하는 부산물의 양도 크게 줄일 수 있어 환경 문제 해결에도 기여할 수 있다. 나아가 혁신적인 기술을 선제적으로 적용함으로써, SK하이닉스가 반도체 업계에서 경쟁 우위를 점할 수 있을 것으로 기대한다.

Q. 앞으로의 계획과 목표에 대해 말씀 부탁드린다.

현재 아이디어를 적용한 프로토타입(Prototype)의 장비를 제조 중이다. 이 작업이 완료되는 시점과 거의 비슷하게 소재도 함께 적용할 수 있도록 준비하고 있다. 현업을 떠나왔지만, 아직도 현장에서 문제가 됐던 것들이 머릿속에 남아있다. 그런 문제들을 해결하는 솔루션을 만들어서 회사에, 그리고 반도체 산업에 적용하는 것이 가장 큰 목표다.

자기에너지 기반 차세대 반도체 장비 모듈 개발_ 하플루스 반도체 조준규 팀장

하플루스(Haplous, ‘복잡하지 않고 단순한’이란 의미의 헬라어) 반도체 조준규 팀장은 늘 현장에서 문제를 찾고, 이를 해결할 수 있는 아이디어를 찾는 일이 생활화된 엔지니어였다. 그가 주목했던 분야는 바로 자기(磁氣, Magnetic)에너지. 기존 기계적 방식으로 작동하던 외산 반도체 장비에 친환경 에너지인 자기에너지를 응용하는 아이디어를 고안해냈다. 외국 업체가 선점한 반도체 장비 시장에서, SK하이닉스가 영향력을 가질 수 있다는 기대를 안고 하이개라지에 참여해 그 꿈을 실현해 나가고 있다.

Q. 아이디어를 떠올리게 된 계기는 무엇인가?

현재 반도체 장비 시장은 미국과 일본 업체들이 주도하고 있다. 우리나라도 고성능 장비를 개발해 시장을 주도하면 좋겠지만, 많은 시간이 소요된다. 그래서 장비 자체를 개발하지는 못하더라도, 장비의 핵심이 되는 기술을 기반으로 어떠한 특정 영역의 부품을 주도할 수는 있겠다고 생각했다. 평소 비(非)반도체 분야에 대해서도 관심이 많기 때문에, 자기에너지를 접목해 보았다. 외산 장비는 주로 기계적 동작에 기반해 움직이는데, 친환경 자기에너지를 기반으로 기존 기계적 동작 기반의 장비를 변경해보자는 아이디어였다.

Q. 아이디어를 현실화하기 위해 어떠한 노력을 기울였나?

자기에너지를 반도체 응용처에 적용하려면, 과학적 지식뿐 아니라 반도체 구조와 기술 전반에 대해 잘 알고 있어야 한다. 공정 엔지니어로 입사해 현업에서 오래 근무했기에, 자기에너지와 반도체 공정 모두 잘 알고 있었다. 자기에너지는 프로브스테이션(Probe Station, 웨이퍼 칩의 전기적 특성을 검사하는 장비), OHT(Overhead Hoist Transport, 웨이퍼 이송 장비) 등 반도체 분야의 다양한 영역에 접목될 수 있다. 누구도 시도하지 않았던 일이기에, 응용처를 찾을 때마다 그것이 곧 특허가 됐다. 지금도 기술을 적용할 수 있는 응용처를 찾기 위해 계속 공부 중이다.

Q. 아이디어가 실현될 경우 기대할 수 있는 효과는 무엇인가?

자기에너지는 친환경 기술로 소비전력을 감소시켜 궁극적으로 이산화탄소(CO₂) 절감 효과를 가져온다. 또한, 기존의 기계적 동작 기반의 장비보다 동작속도를 높일 수 있다. 응용처별로 상이하지만, 실제 어느 한 응용처에서는 기존보다 약 15% 빠른 속도를 구현했다. 부수적으로 잡다한 기계적 부품을 자기에너지 모듈로 대체하기 때문에 원가절감 효과까지 볼 수 있다.

Q. 앞으로의 계획과 목표는 무엇인가?

응용처별로 시제품의 스펙(Spec.)이나 사용법이 조금씩 다르다. 그중 한 응용처에서 업체와 시제품을 거의 완성해 조금씩 업그레이드 중이다. 일단 4세트를 제작해 빠르면 올해 말 시범 운전 동작까지 들어갈 계획으로 진행 중이다. 현재의 목표는 응용처를 계속 발굴하고 확대하여 회사를 성장시키는 것이다.

Real-Time Calibration 농도계 개발_ UCM ENG 주건우 팀장

반도체 제조 과정에서는 불순물 제거를 위해 세정 공정을 거친다. 이때 사용되는 세정액은 화학약품의 혼합물로, 일정한 농도의 비율이 관리돼야 한다. 따라서 이 비율을 감시하는 농도계는 공정에서 매우 중요한 역할을 수행한다. UCM ENG(Ultra Concentration Monitor Engineering) 주건우 팀장은 현업 근무 당시 농도계의 오류로 인한 각종 이슈에 주목했다. 그리고 ‘믿을 수 있는 농도계’를 개발해 국산화를 이루고자 하이개라지에 참여, 창업이라는 최종 꿈을 이루기 위해 노력 중이다.

Q. 아이디어를 떠올리게 된 계기는 무엇인가?

이천 Cleaning기술팀 근무 시절, 농도계의 오류로 교정(Calibration)을 진행할 때마다 장비의 가동이 중단되는 문제를 경험했다. 아무리 농도가 적합하더라도, 농도계에 오류가 생기면 교정을 진행해야 하므로 시간 손실과 비용 발생이 뒤따른다. 당시 SK하이닉스는 대부분 외산 농도계를 사용하고 있었기에, 이 문제를 해결하면서 동시에 국산화를 진행하고자 아이디어를 고안하게 됐다.

Q. 아이디어를 현실화하기 위해 어떠한 노력을 기울였나?

3교대에서 통상근무로 전환되면서 신규 농도계 평가를 담당하게 됐다. 농도계의 에러와 관련된 데이터를 뽑아보니 그로 인한 손실액이 상당했다. 문제를 해결하기 위해 농도계의 구조에 대해 살펴봤는데, 해결할 수 있는 구조를 가진 농도계가 사실 별로 없었다. 끊임없이 솔루션을 모색했고, 그 결과 특정 채널 구조의 고속 스위칭(Switching)을 통한 실시간 교정(Real-Time Calibration)을 구현할 수 있었다.

Q. 아이디어가 실현될 경우 기대할 수 있는 효과는 무엇인가?

농도계의 오감지를 바로잡고, 실시간 교정을 통해 장비 멈춤을 최소화함으로써 가동률을 높일 수 있다. 농도계에 에러가 날 경우 폐기되는 화학 물질의 양도 상당하기에, 이를 개선함으로써 환경 문제 해결에도 기여할 수 있다. 또한, 필터들을 교체하지 않아도 되므로 비용 절감 효과도 누릴 수 있다. 세정공정에서 불순물 제거가 잘 이뤄지지 않으면 웨이퍼의 품질 불량으로 이어지게 되는데, 이 문제도 차단할 수 있다. 또한, 국산화를 진행하면 국내 반도체 생태계의 선순환 구조를 강화할 수 있을 것으로 기대한다. 

Q. 앞으로의 계획과 목표에 대해 말씀 부탁드린다.

농도계의 핵심 부품이라 할 수 있는 수광센서를 개발 중이다. 또한, 농도계 구조에 대한 특허를 출원하기 위한 검증 단계를 진행 중이며, 추가로 다른 구조도 발굴하기 위해 고민 중이다. 빠르면 오는 11월 시제품이 완성돼 테스트할 예정이다. 농도계는 지속적으로 고도화되고 있지만, 아직 완전히 믿을 수 있는 실시간 농도계는 없다고 생각한다. 반도체 산업에 맞는 고도화된 농도계를 개발할 계획이다. 농도계는 Wet Chemical 기반의 산업에 필수적인 존재로, 다양한 산업 분야에 쓰일 수 있는 만큼 미래에는 사업 영역을 확장하는 게 궁극적인 목표다.