“반도체를 생산하는 것은 일련의 집을 짓는 것과 같아 다양한 공정을 필요로 합니다.” 반도체 제조·공정 부문에 대해 설명하는 채원태 책임의 목소리에는 업무에 대한 열정이 가득했습니다. SK하이닉스에는 연구소에서 개발된 제품이 최고의 품질로 생산될 수 있도록 다양한 미세 공정을 구현하여 수율을 높이는 부서가 있는데요. 바로 반도체 제조·공정 부문 M14 수율팀입니다. 오늘도 미세한 공정에서의 오차를 줄이기 위해 노력하는 채원태 책임. 지금부터 그의 이야기를 들어보도록 하겠습니다.
Q. 안녕하세요, 채원태 책임님! 바쁘신 와중에도 인터뷰에 응해 주셔서 감사합니다. SK하이닉스 블로그 하이라이트 독자들을 위해 간단한 소개 부탁 드립니다.
안녕하세요. 저는 제조·기술(공정) 부문의 M14 수율팀 채원태 책임입니다. 입사 당시에는 에치(etch)공정기술팀으로 약 5년정도 공정기술 업무를 하다가 수율팀으로 부서를 옮겨서 현재까지 수율에 관한 업무를 수행하고 있습니다.
Q. 제조·공정 부문에는 다양한 부서가 있다고 들었습니다. 어떻게 조직이 구성되어 있나요?
제조·공정 과정은 반도체를 양산하기 위해 하나의 완성된 웨이퍼가 나올 때까지를 포함합니다. 다시 말해서 테스트를 하기 전까지 기판에 회로를 형성하는 전반적인 과정을 다루는 것이죠. 이를 FAB 내 공정이라고 합니다. FAB 내 공정에는 실질적으로 반도체를 만드는 공정기술팀, FAB 운영을(웨이퍼 투입과 플로우)하는 제조팀, 반도체 수율을 관리하는 수율팀이 있습니다.
Q: 책임님 이야기를 듣고 나니 제조·공정 부문은 매우 폭넓은 직무를 수행하고 있다는 생각이 듭니다. 각 부서의 역할에 대해 조금 더 자세히 말씀해주세요.
공정기술팀은 포토(photo), 에치(etch), 씬필름(thin film), CMP(Chemical Mechanical Polishing), 클리닝(cleaning) 등 크게 5~6가지 파트로 구성되어 있습니다. 각 파트는 고유의 공정들을 진행하면서 반도체 생산에 기여하죠. 제조팀은 생산과 공정 전 단계의 웨이퍼를 최적의 상태로 플로우 할 수 있게 만들어주는 팀입니다. 수율팀에서는 이러한 공정에서 나오는 반도체들의 결함을 줄이는 일을 하고 있습니다.
쉽게 말해, 공정기술팀은 기본적으로 공정 단계에 관여하고, 공정을 진행시키는 일을 한다고 생각하시면 됩니다. 제조팀은 Line을 관리하고, 얼마만큼의 양을 플로우 할 지 계획을 잡고 생산 업무를 관리합니다. 이러한 업무들은 각각 유기적으로 이루어지고 있죠. 또 단순히 FAB 내에서 제조공정부서만 있는 것이 아니라 그것들을 서포트하는 조직도 많습니다.
Q. 반도체 공정에 대해 잘 모르는 독자들을 위해 하나의 반도체를 만들기 위해 어떤 과정을 거치게 되는지 쉽게 설명 부탁드립니다.
한 개의 칩이 탄생하기까지는 웨어퍼가 ‘베어 웨이퍼’ 상태로 투입이 된 후 500~600개의 단위 공정을 거칩니다. 기본적으로 웨이퍼에 패턴을 새기기 위해 DEP 공정을 진행하고, CMP 공정 폴리싱을 한 후, 포토 공정에서 마스킹이 진행 됩니다. 그 후 에치 공정에서 식각(화학약품을 이용한 표면가공)을 하고, 클리닝 공정에서 세정을 하죠. 그리고 또 다시 DEP, 포토, 에치, CMP 등 위의 공정들을 반복합니다. 이 과정이 500~600번 반복되면, 하나의 완성된 웨이퍼가 나오죠.
★ 여기서 잠깐! 반도체 공정 관련 용어 정리!
- 베어 웨이퍼(bare wafer)
아무 것도 없는 순수한 실리콘 웨이퍼, 반도체 제조를 위한 베이스가 되는 재료
- CMP(Chemical Mechanical Polishing)
공정 화합물을 사용하여 웨이퍼를 기판으로 사용하기 전에 그 표면을 평탄화 하는 공정
- 포토(Photo) 공정
회로가 새겨진 마스크(Mask)를 통해 웨이퍼 위에 회로패턴을 입히는 공정
- 식각(Etch) 공정
필요한 회로 패턴을 제외한 나머지 부분을 제거하는 공정(불필요한 부분을 선택적으로 제거하여 반도체 회로 패턴을 만드는 과정)
- 세정(Cleaning) 공정
웨이퍼의 달라붙은 이물질을 제거하는 공정
Q. R&D에서의 공정 부문과 제조 분야에서의 공정 부문에는 차이가 있을 것 같습니다. 각각 담당하는 업무는 무엇이고 어떤 차이가 있나요?
FAB 내의 공정팀과 R&D 공정팀 내에는 동일한 부서들이 존재합니다. 기본적으로는 공통된 업무를 하고 있지만 차이가 있습니다. 예를 들어 R&D 공정팀은 새로운 기술을 개발하고, 각각의 공정에 최적화 시킬 수 있는 방안을 모색합니다. 그리하여 신제품 양산을 가능하게 만드는 역할도 하고 있는 것이지요. 반면 FAB 공정팀은 R&D공정팀에서 이관된 device를 안정적으로 양산하고 수율과 생산성을 향상시키는 일을 합니다.
Q. 연구소에서 개발 완료된 제품이 FAB에서 생산되기 위해서는 다양한 절차를 거쳐야 하는 것으로 알고 있습니다. 이에 따른 부서 간의 협업도 굉장히 중요할 것으로 생각합니다. 다른 부서와 어떤 방식으로 협업이 이루어지나요?
개발 완료된 제품이 FAB으로 넘어 오기 전까지 여러 단계가 있습니다. 이러한 이관 업무를 수행하는 ‘TFT(Tesk Force Team: 신규 프로젝트를 추진할 때, 각 팀에서 인력을 선발해 만든 임시 팀)’가 있어요. TFT는 연구소, FAB 내에 있는 제조·공정팀과 협업을 진행합니다. 연구소의 환경과 양산환경은 다른데요. 연구소의 공정 전문가와 FAB에서의 공정 전문가 등이 모여서 필요에 따라 어떻게 하면 빠른 시간 안에 이관시킬 수 있을지를 사전부터 검토하고 테스트하는 일을 합니다. 이러한 미팅, 테스트 등을 바탕으로 최상의 품질을 가진 반도체를 양산할 수 있는 방법을 모색하는 것이죠.
Q. 제조·공정 부문 현장에서 가장 중요하게 생각하는 부분은 어떤 건가요? 업무를 볼 때어느 부분에 초점을 맞추는지 궁금합니다.
수율이란, 웨이퍼 한 장에 나올 수 있는 최대 칩의 개수에 대비해 실제 생산된 양품의 칩수를 백분율로 나타낸 것입니다. 여기서는 한 장의 웨이퍼의 수율을 올리는 방법과, 웨이퍼 장수를 많이 생산하는 것 두 가지 경우를 생각할 수 있는데요. 수율이 100%인 웨이퍼 한 장을 생산하는 것과 수율이 50%인 웨이퍼 두 장을 생산할 때 얻을 수 있는 Die의 수는 같기 때문이죠.
이러한 수율을 올리기 위해서는 시간이 길어지는 등 제약이 따를 수 있는데, 이 때문에 생산성이 저하 될 수 있습니다. 따라서, 반도체 생산 업무에서는 수율과 생산성의 접점을 찾는 것이 가장 중요합니다. 최상의 수율과 품질을 유지하면서 최대의 생산성을 가지는 것이 제조·공정 부문에서 가장 초점을 두고 있는 부분입니다.
Q. 웨이퍼의 생산량을 높이는 것도 중요하지만, 한 장 웨이퍼에 실제 사용 가능한 칩이 얼마나 되는가도 중요하다고 들었습니다. 이처럼 효율적인 반도체 생산을 위한 SK하이닉스 제조·공정 부문의 노력에 대해서 알고 싶습니다.
반도체 생산에서 생산량은 매우 중요한 일입니다. 하지만, 생산량을 높이는 일 자체가 수율을 낮추는 것은 아닙니다. 둘의 접점을 찾는 것이 중요해요. 저희와 같은 엔지니어들은 생산량을 높이면서 수율을 높일 수 있는 방법에 집중합니다. 때문에 엔지니어들은 끊임없는 연구와 테스트를 통해 더 나은 조건에서 최상의 품질을 가진 반도체를 양산하고자 합니다. 만일 우리들만의 힘으로 힘들 땐, 다른 팀의 도움을 받아 서로 협업을 함으로써 더욱 더 개선된 공정을 진행할 수 있도록 끊임없이 노력하고 있습니다.
Q. 반도체가 미세화 된 기술이다 보니 아주 작은 문제가 발생해도 큰 위험이 따를 것 같습니다. 만일 문제가 발생하게 되면 해결하는 프로세스가 어떻게 되는지 궁금합니다.
제품에 따라 생산 라인은 계속 변합니다. 장비 역시 같은 값을 넣었다고 해도 동일한 결과가 나오지 않기 때문에 이러한 변화를 모니터링 하는 것이 엔지니어들의 주요 업무인데요. 변화에 따른 위험성을 항상 안고 업무를 수행하고 있다고 보시면 됩니다.
만일, 문제가 발생하게 되면 가장 먼저 원인을 찾습니다. 처음엔 관련 팀들이 모여 근본적 원인을 찾고, 논의를 통해 해결책을 모색하죠. 자재에 문제가 있다면 재사용이 가능한지 확인하는 프로세스를 거치고, 장비에 문제가 있다면 어떤 방법으로 조치를 취할 지의 과정을 논의하게 됩니다. 이 때 가장 중요한 과정이 협업인데요. 제가 모르는 부분을 다른 팀에서 알 수 있는 것이고, 또 다른 팀에서 모르는 부분을 제가 알 수도 있기 때문에 협업은 문제 해결의 필수 프로세스라고 생각합니다.
Q. 최근 점점 더 높은 수준의 제조공정 기술력을 요구하고 있는데요. 실제 업무를 수행하면서 어떤 노력을 기울이시나요?
연구소에서 기술이 개발되고 FAB으로 이관이 되면, 엔지니어들은 끊임없이 기술을 공부합니다. 저 또한 마찬가지입니다. 새로운 기술력들을 계속 배워야만 살아남을 수 있기 때문이죠. 그리고 현장에서 경험을 쌓으며 더 나은 개선점을 찾는 방식으로 업무를 진행하고 있습니다.
Q: 공정에 필요한 장비도 점점 발전하면서 이에 관한 연구도 빼놓을 수 없을 것 같습니다.
반도체 기술이 미세화 되면서 장비의 도움을 받아야 하는 경우가 점점 많아지고 있어요. 장비에 적용되는 기술들도 계속 발전합니다. 예를 들면, 공정이 계속 미세화 되면서 한 번에 패턴을 형성하기가 어려워졌고, 더블패터닝과 같이 마스킹을 두 번해서 회로의 선폭을 줄이는 기술들이 나오게 되는 것이죠. 선폭이 줄면서, 더 많은 다이(반도체 칩)를 얻을 수 있게 됩니다. 바로 그것이 기술 경쟁력으로 이어지는 것이죠.
Q. 예전과는 달리 반도체 FAB 제조 과정은 자동화가 많이 진행되었다고 들었습니다. 실제로 사람이 FAB안에서 업무를 진행하지 않고 밖에서 컨트롤이 가능해졌다고 하는데요. 과거와 비교해서 어떤 점이 달라졌는지 설명 부탁드립니다.
현재는 M14가 SK하이닉스에서 가장 자동화된 FAB이에요. 완성된 웨이퍼가 나올 때까지 사람 손이 적게 가도록 설계 되어 있죠. 제가 처음 입사를 했을 때는 장비에 문제가 생기면 사무실에 있다가도 라인에 직접 들어가야했어요. 하지만 지금은 사무실에서 원격으로 라인에 있는 장비들의 조건들을 바꿀 수 있습니다. 즉, 투입부터 생산까지 거의 모든 과정들이 자동화 되었습니다. 덕분에 엔지니어는 더 생산적인 일을 할 수 있게 됐습니다. 즉, 판단을 내리고, 공정의 조건을 결정하는 것에 더 집중할 수 있게 된 것이죠.
Q. SK하이닉스가 세계적인 반도체 기업으로 성장하기까지 책임님께서도 많은 역경을 겪으셨을 것으로 생각됩니다. 이와 관련된 기억에 남는 에피소드와 어려움을 어떻게 극복하셨는지도 듣고 싶습니다.
2013년 9월 4일에 중국에 있는 우시 공장에 화재가 났었습니다. 그 당시 저는 주재원으로 그 곳에서 근무를 하고 있었는데요. 우시 공장에서 생산되는 DRAM의 점유율이 세계 반도체 시장에서 약 14%를 차지하는 만큼 엄청난 손실이 생길 수 있었던 일이었죠.
처음 화재가 났을 때는 정말 깜깜했습니다. 외부에서는 공장이 회복하려면 6개월에서 1년은 걸릴 것이라고 예측 했던 상황이었고요. 하지만, 이천, 청주, 우시 각각의 공장에서 전체 생산량을 맞추기 위해서 TFT가 구성이 되고, 매일 화상미팅을 하면서 손실을 최소화하기 위해 노력했습니다. 결국 3개월만에 FAB이 정상화 되었어요. 당시에는 직원들이 휴가도 반납하고 모두 한마음으로 일을 했던 것 같아요. 모두 독하게 일을 하며 아이디어도 내고 노력한 덕분에 불가능을 가능으로 만들었던 것 같습니다. 이 사건으로 회사에 대한 애사심이 더욱 커지게 되었습니다(웃음)
Q. 제조·공정 부문은 앞으로 어떤 목표와 계획이 있는지 궁금합니다. 책임님의 개인적인비전도 들려주세요.
제조·공정 부문에서는 어떠한 불황에도 항상 이익을 내고 성장을 하는 회사, 구성원이 평생직장이라는 마음을 가질 수 있는 회사를 만드는 것이 공식적인 지향점이에요. 변화를 두려워하지 않고 혁신적인 마인드로 기술기반의 인류화 실현을 위해 모든 구성원들이 한방향으로 노력하고 있습니다.
저도 벌써 입사한 지 14년차가 되었는데요. 회사생활을 하다 보니, 항상 매 순간에 최선을 다하는 것이 중요한 것 같습니다. 지금 하는 일에 자부심을 가지며 계속 열심히 노력하는 것이 제가 목표로 하는 지향점이에요. 또 다른 기회가 주어진다면 그 때도 지치지 않고 최선을 다하고 싶습니다.
Q. 마지막으로 반도체 제조·기술 직무에 입사를 희망하는 이공계 대학생들에게 따뜻한 조언 한 말씀 부탁드립니다.
긍정적이고 열린 자세가 필요하다고 생각합니다. 주변의 환경을 잘 받아들이고 적응력이 좋은 사람이라면 어디에 입사하더라도 큰 장점이 될 수 있을 거에요. 주변 사람들과 화합하며 잘 지낼 수 있는 것이 회사생활에서 중요하다고 여기기 때문이에요. 반면에 일을 할 때는 독하게 하려는 자세도 필요합니다. 남들이랑 다른 자신만의 경쟁력을 한 가지 정도는 가지고 있으면 좋을 것 같아요. 그리고 자만하지 않고 다른 사람에게 배우려는 자세를 가졌으면 좋겠습니다!
양질의 반도체를 생산하기 위해 열정을 불태우고 있는 제조·공정 부문. 수백 번의 미세 공정에서 한 치의 오차도 허용치 않는 완벽함을 보여준다는 것은 정말 어려운 일입니다. 하지만, 채원태 책임을 비롯한 제조·공정 부문의 팀원들은 오늘도 불가능을 가능케 하는 일에 끊임없이 도전하고 있습니다. 최상의 반도체 품질과 생산성 향상을 위해 언제나 노력하는 채원태 책임! 오늘의 노력이 더 나은 미래를 가져올 수 있도록 영하이라이터가 응원하겠습니다.