‘테스트(Test) 공정’은 수많은 공정을 거쳐 완성된 반도체 제품이 고객에게 전달되기 전 적합한 품질 기준을 충족하는지 검증하는 공정을 의미한다. 초창기 테스트 공정은 제품의 불량을 찾아내는 ‘필터링(Filtering)’ 위주로 진행됐지만, 현재는 필터링을 넘어 불량을 사전에 차단함으로써 수율과 생산성을 향상시키는 역할까지 수행하고 있다.

반도체 공정이 점점 더 복잡해지고 미세해지면서 테스트 공정의 중요성도 높아지고 있다. 기본적인 품질 보증, 수율 및 생산성 향상을 넘어 고부가가치를 확보하는데 기여하는 방향으로 진화하고 있는 것. 고부가가치 제품을 만들기 위해선 고용량, 저전력, High-Speed 등 매우 높은 수준의 특성이 필요한데, 테스트 기술을 통해 이러한 고성능을 확보하는 데 기여할 수 있다. 이에 따라 SK하이닉스는 테스트의 완성도를 높이고, 새로운 테스트 방법을 개발하는 등 적극적으로 대응하고 있다.

SK하이닉스에서 이 같은 중임을 맡고 있는 조직이 바로 P&T(Package, 이하 PKG & Test)담당 산하 테스트(TEST)기술담당이다. 뉴스룸은 DRAM의 테스트를 맡고 있는 D-TEST기술담당과, NAND의 테스트를 담당하는 N-TEST기술담당 구성원들을 만나 직무 전반과 인재상에 대해 들어봤다.

작은 불량 인자까지 전부 찾아내는 3단계 테스트(Test) 공정

반도체 공정은 크게 전(前)공정과 후(後)공정으로 나뉜다. 전공정은 웨이퍼(Wafer)에 반도체로서의 특성을 구현하는 설계, 개발 과정을 의미하고, 후공정은 웨이퍼를 자르고 패키징(Packaging, 반도체를 충격이나 습기로부터 보호하기 위해 특수 소재로 보호막을 두르고 외부 단자와 칩을 연결하는 공정)한 뒤 테스트를 통해 불량 여부를 진단하는 과정을 뜻한다.

이중 테스트 공정은 크게 웨이퍼 테스트, 패키지 테스트, 모듈 테스트 3단계로 구성된다.

‘웨이퍼 테스트’는 전공정에서 생산된 웨이퍼를 패키징하기 전에 각각의 다이(Die, 웨이퍼 상의 개별 칩)가 제대로 동작하는지 체크하는 테스트다. 총 3개의 과정으로 구성돼 있는데, 첫 단계인 EPM(Electrical Parameter Monitoring)는 제품이 기본적인 특성을 만족하는지 확인하고 트랜지스터 특성과 접촉 저항 등을 전기적 방법으로 측정하는 단계다. 다음 단계에서는 ‘웨이퍼 번인(Burn-in)’을 통해 고온, 고전압과 같은 극한의 상황을 버티지 못하는 웨이퍼 내 불량 칩을 사전 검출한다. 여기서 발견된 불량 셀을 여분의 셀로 대체해 다시 수율을 끌어올리는 과정이 마지막 단계인 ‘리페어(Repair)’다.

웨이퍼 테스트를 통과한 제품은 패키지(Package) 공정을 거친 뒤, 다시 각각의 칩이 제품 종류에 따라 필요한 성능을 충분히 확보했는지 검사하는 ‘패키지 테스트’를 거친다. 웨이퍼 테스트는 대량의 칩들을 동시에 점검해야 해 매우 정밀한 테스트는 불가능한 반면, 패키지 테스트는 개별 패키지 단위로 점검하기 때문에 더 정밀한 테스트가 가능하다.

패키지 테스트에서는 먼저 최악의 조건을 설정해 극한 상황에서 불량을 일으키는 제품을 미리 걸러내는 ‘TDBI(Test During Burn-in)’ 공정을 진행한 후, 데이터 시트(Date Sheet, 부품이나 하부 시스템, 스프트웨어 등의 성능을 모아놓은 문서)에 정의된 동작이 사용자 환경에서 정상적으로 동작하는지 판단하는 ‘테스트 공정’을 진행한다. 여기서 양품으로 판별된 제품은 마지막으로 외부의 균열이나 마킹 오류가 있는지 살피는 ‘외관 검사’를 거치게 된다.

앞선 테스트를 모두 통과한 패키지는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board, 반도체, 콘덴서 등 각종 반도체 부품을 고정하고 회로를 연결하는 기판)에 올려져 ‘모듈(Module)’로 제작된다. 모듈 단계에서도 테스트를 거치는데, 이때는 다양한 애플리케이션에서 제품이 CPU의 제어에 따라 여러 동작을 정상적으로 해내는지 주로 살펴본다. 실제로 고객이 제품을 사용하는 환경에서 칩을 선별하며, 불량이 발견되면 교환 과정을 통해 수율을 끌어올린다.

모듈 테스트는 제품의 특성에 따라 각기 다른 방식으로 진행된다. D-TEST의 경우 대부분 모듈 상태에서 테스트가 진행되지만, 모바일 기기에 탑재되는 제품은 특성이 달라 별도로 모바일 테스트를 진행한다. N-TEST에서는 모듈 테스트 대신 SSD 테스트를 통해 제품을 최종 점검한다. 이 테스트에서는 SSD 내의 DRAM, NAND, SoC 등 다양한 구성품이 제대로 작동하는지 살펴보고, 이들이 함께 구성되었을 때 다른 불량을 일으키지 않는지 확인한다.

‘품질, 수율, 생산성’ 한 가지도 놓칠 수 없는 TEST기술담당의 핵심 가치 3가지

제품의 품질, 수율과 생산성을 넘어 고부가가치 확보를 위한 테스트 기술의 가치는 나날이 높아지고 있다. 테스트 공정을 진행한 조건에 따라 같은 제품이라도 완성도가 다르고, 양산도 효율적으로 진행할 수 있기 때문.

SK하이닉스 역시 점점 높아지는 후공정의 가치에 걸맞게 테스트 공정 팀을 체계적으로 구성했다. 테스트 팀은 크게 DRAM 검사를 담당하는 D-TEST기술담당과 NAND 검사를 담당하는 N-TEST기술담당으로 구분되고, 다시 맡은 제품에 따라 웨이퍼/HBM/메인 메모리/모바일/모듈/SSD 테스트 기술 팀으로 나뉜다. 팀원마다 여러 개의 제품을 맡아 공정 내 다양한 테스트 진행과 결과를 책임지고 관리하고 있다. 테스트 공정을 관리하는 팀과 더불어 불량에 대한 분석과 프로세스를 분석하는 ‘특성분석팀’과 모든 테스트 인프라를 개발하는 ‘기반기술팀’도 있다. 이들은 데이터 분석 역량 확보와 빠른 개선을 위해 유기적으로 협업을 진행한다.

TEST기술담당의 핵심 가치로는 ‘품질’, ‘수율’, ‘생산성’을 꼽을 수 있다. 일반적으로 테스트의 종류와 시간이 늘어날수록 품질은 높아지지만, 더 많은 장비와 인력, 비용이 소요된다. 이런 트레이드 오프(Trade-off, 두 개의 목표 중 하나를 달성하려고 하면, 다른 목표를 이루는 것이 늦어지거나 희생되는 관계)인 품질, 수율, 생산성 3가지 가치를 적절하게 조율해 최적의 테스트 조건을 찾고, 이를 통해 수율과 생산성을 저해하지 않으면서 품질을 높이는 것이 TEST기술담당에게 주어진 최우선 과제다.

TEST기술담당은 이러한 핵심 가치를 달성하기 위해 최근 ‘시프트 레프트(Shift Left)’를 적극 추진하고 있다. 시프트 레프트는 발생 가능한 불량을 가장 먼저 진행되는 웨이퍼 테스트 단계에서 일찌감치 차단해, 공정간 피드백 속도 향상과 원가 절감을 꾀하는 전략이다. 웨이퍼 테스트가 정밀해지면 패키지 테스트에서 점검해야 할 개체 수가 줄어 같은 시간에 더 많은 제품을 테스트할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 성능 및 기능 테스트는 웨이퍼 단계에서 마무리하고, 패키지 단계에서는 불량 여부만 판단하도록 하는 것이 궁극적인 지향점이다.

[Q&A] D/N-TEST기술담당 실무자에게 듣는 직무 Tip

SK하이닉스 TEST기술담당의 구성원들은 테스트 공정 관련 업무를 수행한다는 공통점을 가지고 있지만 각자 맡고 있는 구체적인 제품 및 역할에 따라 다양한 방식으로 업무 혁신 및 집념을 발휘하고 있다. 뉴스룸은 TEST기술담당 내 4명의 구성원들을 만나 각 업무에 필요한 역량과 자질에 대해 자세히 들어봤다.

▲ Mobile TEST기술 김상호 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

Mobile TEST기술 팀에서 모바일 제품에 사용되는 DRAM을 점검하고, 어떤 조건과 스크린 항목을 설정해 테스트를 진행할지 결정하는 일을 맡고 있다. 출하 여부를 마지막으로 결정하는 팀인 만큼, 막중한 책임감을 갖고 업무에 임하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

테스트 공정에 활용되는 프로그램은 주로 C언어를 사용한다. C언어에 능통하면 더 좋겠지만, 다른 컴퓨터 프로그램 언어라도 사용할 수 있다면 업무 수행에 많은 도움이 된다. 현업 엔지니어들도 C언어 기반의 프로그램에 사용되는 함수, 명령어를 지속적으로 공부하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

테스트 공정은 양산의 최종 단계다. 품질의 ‘마지막 수문장’으로서 자부심을 느낀다. 또한 최종 평가를 진행할 때 테스트 조건을 변경할 수 있는 권한과 책임이 주어지는 데 이처럼 중요한 역할을 할 수 있다는 점도 이 업무의 매력이다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

자율출퇴근제 활용 등 전반적인 워라밸이 좋다. 자유로운 환경이지만 모두가 책임감을 갖고 업무를 진행하기 때문에 업무 효율도 더 높다고 생각한다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

테스트 공정은 다른 공정과 밀접한 연관이 있는 만큼, 다른 팀과 협업을 진행할 때가 많다. 대인관계를 잘 만들어갈 수 있는 역량을 갖추면 좋겠다. 멋진 환경에서 함께 일할 후배들을 기다리고 있겠다.

▲Module TEST기술 지원서 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

Module TEST기술 팀에서 팹 아웃(FAB Out) 후 웨이퍼 테스트와 패키지 테스트를 거친 모듈을 최종 점검하는 업무를 맡고 있다. 고객에게 선보이기 전, 가장 마지막으로 제품을 확인하는 ‘최후의 보루’라고 할 수 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

최종 점검 단계를 책임지는 만큼, 테스트에 필요한 다양한 데이터를 확인하고 다룰 수 있어야 한다. 또, 데이터 이해와 사용이 업무에서 가장 큰 비중을 차지하기에 통계적인 사고를 할 수 있어야 하고, 반도체뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용되는 통계 기법도 잘 파악하고 있어야 한다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

불량을 해결해 품질을 안정화하는 업무 외에도, 생산성을 극대화하고 수율을 향상시키는 일도 함께 맡고 있다. 3가지 핵심 요소의 균형을 맞춰나가는 작업은 어렵지만 매력적인 일인 것 같다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

테스트의 효율성을 높이고, 꼼꼼히 불량을 점검하기 위해 팀원들끼리 자연스럽게 의견을 나누고 토론하는 분위기가 잘 형성돼 있다. 다른 시각에서 바라본 의견을 듣고 존중하는 문화가 잘 뿌리내려 있어 팀 분위기는 무척 좋다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

업무에서 데이터를 활용하는 비중이 높은 만큼, 통계적이고 논리적인 사고를 할 수 있어야 한다. 또한 반도체 업무 특성상 문제를 혼자 해결하기는 어렵기 때문에, 다양한 사람들과 협업해 좋은 결과를 도출해낸 경험이 있다면 도움이 될 것이다.

▲NAND WT기술 홍효성 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

웨이퍼 테스트 팀에서 신제품의 WT1H/WT2C 테스트 아이템 셋업(TEST Item Set Up) 업무를 맡고 있다. WT1H와 WT2C는 웨이퍼 번인 공정을 거친 뒤, 각각 고온과 저온에서 칩이 잘 작동하는지 테스트하는 공정이다. 또한 테스트 시간 단축과 품질 향상을 위한 테스트 조건 강화, 선(先) 스크린 아이템 추가, 테스트 프로그램의 관리 등 다양한 업무를 진행하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

우선 테스트 아이템을 설정할 때 활용되는 프로그램 언어를 잘 다룰 줄 알아야 한다. 또한 테스트 아이템에 문제가 발생했을 때, 정확한 분석을 위해 NAND 제품의 구조, 해당 아이템의 흐름, 사용 목적 등을 정확히 이해하고 있어야 한다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

전공정과 후공정 사이에 있는 웨이퍼 테스트 업무의 특성상, 대외 부서 사람들과 소통하고 협업할 기회가 많고 다른 팀에 도움을 줄 때도 많다. 누군가에게 도움을 줄 수 있다는 것 자체가 이 업무의 매력이다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

팀원들의 성격이 무척 좋은데, 일에 대한 열정과 전문성이 넘쳐 배울 점도 많다. 끈끈한 정과 가족 같은 따뜻함이 있다. 맡은 일만 잘 수행한다면 퇴근, 휴가가 자유로워 워라밸에도 높은 점수를 주고 싶다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

웨이퍼 테스트는 1만 줄이 넘어가는 프로그램을 사용하기 때문에, 숫자 혹은 구문 하나의 오류도 공정에 큰 영향을 끼칠 수 있다. 이런 사소한 부분도 놓치지 않는 꼼꼼한 성격일수록 좋다. 또한 테스트 아이템을 이해하려면 디바이스 구조를 알아야 하기 때문에 반도체 전공자가 유리하다.

▲SSD TEST기술 최우성 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

SSD 제품을 테스트하고, 불량을 분석하고 개선하는 업무를 맡고 있다. 테스트 시간을 단축해 생산성을 높이고자 노력하고 있으며, 효율적인 업무를 위해 데이터 분석과 트렌드 자동화 작업도 병행하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

특정 공정만 담당하는 것이 아니라 제품 단위로 업무를 진행하기 때문에, 전 공정을 파악하고 있어야 한다. 테스트 프로그램을 세팅하려면 코딩 능력이 필요하며, 불량 분석을 위해서는 제품에 대한 이해도 필수다. 유관 부서와 협업이 많은 직무인 만큼 소통 역량도 중요하다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

SSD는 DRAM, NAND, SoC 등 다양한 제품들이 복합되어 구성된 제품이다. SSD 테스트를 진행하며 구성 제품들에 대해서도 자세하게 배울 수 있어 일을 통해 성장하고 있음을 늘 체감할 수 있다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

구성원들의 연령대가 대체로 비슷하고 서로 자유롭게 소통하는 분위기가 조성돼 있어, 팀 분위기가 무척 좋다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

전공 지식도 중요하지만, 가장 중요한 것은 배우고자 하는 의지와 열정이라고 생각한다. 후배들도 열정을 갖고 도전한다면 무엇을 해도 즐겁게 해낼 수 있을 것이다.

패키지(Package) 공정은 반도체 특성을 구현한 칩(Chip)을 제품화하는 단계로, 칩이 제 성능을 발휘할 수 있도록 외부로 연결되는 전기적 연결 통로를 구축하고 외부환경으로부터 보호하는 형태를 만들어낸다. 최근 고성능, 고용량, 초고속 반도체에 대한 수요가 급증함에 따라, 여러 개의 칩을 적층해 고용량을 구현하거나 전기적 경로를 정교하게 배치해 제품 속도를 끌어올리는 역할을 하는 패키지 기술의 중요성이 부각되고 있다.

특히 차세대 패키지 기술로는 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package, 이하 WLP)가 주목받고 있다. WLP는 웨이퍼를 칩 단위로 잘라 칩을 패키지 공정하는 기존의 컨벤셔널 패키지(Conventional Package)에서 한 단계 발전한 방식으로, 웨이퍼 상(Wafer Level)에서 패키징(Packaging)을 마무리해 완제품을 만드는 기술을 의미한다.

SK하이닉스에서는 P&T(Package, 이하 PKG&Test)담당 산하 WLP기술담당이 WLP 기술을 고도화해 차세대 패키지 기술을 선도하는 역할을 맡고 있다. 뉴스룸은 WLP기술담당 내 TSV FE(Front End)기술팀, TSV ME(Middle End)기술팀, TSV BE(Back End)기술팀, CPB기술팀, WLP YE(Yield Enhancement)팀 구성원들을 만나 직무 전반과 인재상에 관해 들어봤다.

전기적 연결 통로는 더 짧게, 칩 적층은 더 높게… ‘웨이퍼 레벨 패키지’

WLP는 웨이퍼를 먼저 칩으로 자르고 이를 기판에 올려 전기적으로 연결한 뒤, 몰딩(Molding) 작업을 진행해 하나의 제품으로 완성하는 기존 컨벤셔널 패키지 방식과 달리, 웨이퍼 레벨에서 전기적 연결과 몰딩 작업까지 완료한 후 칩으로 자르는 방식이다. 칩 크기 그대로 패키징할 수 있어 초소형 제품을 만드는 데 유리하며, 기판이나 와이어 같은 재료를 사용하지 않아 원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

WLP 공정은 다시 △WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package) △TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극), △플립칩(Flip Chip), △RDL(Redistribution Layer) 등으로 세분화할 수 있다.

패키지 공정 전체를 웨이퍼 레벨에서 진행하는 WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)는 패키지용 배선, 절연층, 솔더볼(Solder Ball, 입출력 단자)¹⁾을 웨이퍼 바로 위에 붙이는 방식의 기술로, 팬(Fan, 칩의 크기를 의미)의 타입에 따라 ‘팬인(Fan In) WLCSP’과 ‘팬아웃(Fan Out) WLCSP’로 다시 구분된다.

1) 솔더볼(Soler Ball): 반도체 칩을 PCB 기판에 접착하는 데 사용하는 초미세 볼로서 패키지와 PCB 기판과의 전기적, 기계적인 연결 역할을 해 회로적으로 작동하게 한다.

칩 크기가 패키지 크기와 같고 칩 내 솔더볼이 구현된 것이 팬인(Fan In), 칩보다 패키지 크기가 크고 솔더볼이 칩 밖에도 구현된 것이 팬아웃(Fan Out)이다. 두 기술 모두 기판과 같은 매개체 없이 솔더볼을 칩 위에 바로 붙여 패키징하는 방식으로, 배선의 길이가 줄어든 만큼 전기적 특성이 향상되거나 패키지 두께가 얇아져 칩을 더 많이 적층할 수 있다.

TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극)는 칩과 칩을 수직으로 관통하는 전극에 범프(Bump)²⁾를 형성한 후 여러 개의 칩을 적층하는 기술을 뜻한다. 칩을 수직 연결해 전기적 연결 통로의 길이를 줄임으로써, 속도를 향상시키고 소비전력을 개선할 수 있다. 적층되는 칩의 개수에 따라 용량이 늘어나 고용량을 구현하기가 용이하다는 장점도 있다.

2) 범프(Bump): 반도체 칩과 기판을 연결하는 구 형태의 돌기.

TSV 공정은 크게 웨이퍼에 범프를 형성하는 ‘프론트 엔드(Front End) 공정’과 범프가 형성된 칩을 적층하는 ‘백엔드(Back End) 공정’으로 나뉜다.

프론트 엔드 공정에서는 먼저 웨이퍼 표면에 전기가 통하도록 금속막(Metal Layer)과 포토레지스트(PR·감광액)를 도포한다. 그 다음 전극을 형성할 위치에 패턴 마스크(Pattern Mask)로 범프 도금을 위한 댐을 형성한다. 형성된 댐에 전해도금(Electroplating)으로 구리 기둥 범프(Copper Pillar Bump)를 부착하고 범프를 구형화(Bump Reflow)한 뒤, 범프를 부착한 웨이퍼에 접착제를 발라 캐리어 웨이퍼(Carrier Wafer)에 붙인 다음 웨이퍼를 갈아낸다(Back Grind). 이후 웨이퍼 뒷면에 동일하게 범프를 형성하면 프론트 엔드 공정이 마무리된다.

백엔드 공정에서는 우선 웨이퍼보다 큰 크기의 테이프(Tape)를 웨이퍼 위에 붙이고, 캐리어 웨이퍼를 떼어낸 다음, 표면에 남아있는 접착제 잔여물을 제거한다. 이후 웨이퍼를 칩 단위로 자르고 베이스 웨이퍼(Base Wafer) 혹은 기판(Substrate) 위에 여러 개의 칩을 쌓은 뒤 적층된 칩을 EMC(Epoxy Molding Compound)로 감싼다. 이후 기능적으로 오류가 있는지 확인하는 웨이퍼 테스트(Wafer Test)를 거쳐 칩을 낱개로 분리해 포장하면 백엔드 공정이 마무리된다.

플립칩(Flip Chip)은 칩의 본딩 패드(Bonding Pad)에 범프를 형성시켜 바로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 실장(實裝)하는 형태의 패키지이다. 이는 와이어 본딩(Wire Bonding)³⁾과 같은 인터커넥션(Interconnection)⁴⁾ 기술로, 이때는 기판과 칩을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 플립칩은 웨이퍼 위에 솔더 범프를 바로 형성하므로, 와이어 본딩에 비해 전기 전달 경로가 짧고 정보입출구(I/O)를 고밀도화할 수 있다.

3) 와이어 본딩(Wire Bonding): 칩상의 패드와 기판 또는 리드프레임을 와이어로 열 및 초음파를 이용해 전기적으로 연결시켜주는 과정.
4) 인터커넥션(Interconnection): 패키지 내부에서 칩과 서브스트레이트 또는 리드프레임, 칩과 칩 등을 전기적으로 연결해 주는 것.

플립칩 공정은 인터커넥션 역할을 하는 범프의 종류에 따라 구분되는데, 그중에서도 최근 ‘CPB(Copper Pillar Bump)’ 공정이 주목받고 있다. CPB는 솔더 범프 아래에 구리 재질의 기둥(Post)을 세워 칩과 기판 사이 간격(Bonding Gap)을 높게 유지하고, 솔더 범프의 크기를 줄여 PCB에 붙어있는 범프와의 간격(Pitch)을 줄인 구조다. 범프의 간격을 줄이면서 범프끼리 붙어 쇼트(Short)가 발생하는 것을 보완하기 위해 만들어진 공법이다.

RDL(Redistribution Layer)은 칩 중앙에 위치한 본딩 패드를 엣지(Edge)로 재배열하는 공정으로, 칩의 설계나 구조 변경 없이 칩을 적층할 수 있다는 장점이 있다.

“글로벌 Top Tier 기술로 웨이퍼 레벨 패키지 시장을 선도한다” WLP기술담당의 핵심 가치

▲ 업계 최초로 개발된 ‘HBM3’

SK하이닉스는 일찍이 차세대 패키징 기술에 대한 중요성을 깨닫고 기술 경쟁력을 확보하는 데 집중했다. 그 결과 2013년, 업계 최초로 TSV 기술을 적용한 HBM(High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리) 제품을 개발했고, 2015년 세계 최초로 양산을 시작하며 반도체 업계를 선도하는 위치에 올라섰다. 이어 2019년에는 HBM의 3세대인 HBM2E를 개발했고, 10개월 만에 양산에 성공하며 HBM 시장 점유율 1위를 선점하는 성과를 거둘 수 있었다. 지난해에는 현존 최고 사양 D램인 ‘HBM3’를 업계 최초로 개발해 양산을 앞두고 있다.

P&T담당 산하 WLP기술담당은 RDL, CPB 공정을 맡고 있는 ‘CPB기술팀’, TSV 공정의 전반부, 중반부, 후반부를 각각 맡아 수행하는 ‘TSV FE기술’, ‘TSV ME기술’, ‘TSV BE기술팀’, 각 공정에 대한 측정과 불량 이슈를 다루는 ‘WLP YE팀’, 안전을 담당하는 ‘P&T안전팀’ 등 총 6개 팀으로 구성돼 있다.

CPB기술팀에서는 RDL, CPB 공정 및 장비 개선 업무를 통해 품질을 확보하는 역할을 맡고 있다. 특히 최근에는 공정에 소요되는 시간과 비용을 최소화할 수 있는 업무 환경 조성에 집중하고 있다.

TSV FE기술팀에서는 TSV 공정 중 프론트 엔드 공정에 속하는 △웨이퍼에 금속막을 형성시키는 PVD(Physical Vapor Deposition, 물리적 기상 증착 방법) 공정과 △패턴을 구축하는 포토(Photo) 공정 △TSV 노출을 위한 진공(Vaccum) 공정, CMP(Chemical Mechanical Polishing)⁵⁾ 공정 △범프를 부착하는 전해도금 공정⁶⁾과 △웨이퍼의 두께를 조절하는 백그라인드 및 건식식각(Dry Etch) 공정 등을 담당한다.

5) CMP(Chemical-Mechanical Polishing): 반도체 공정에서 웨이퍼 표면을 CMP 패드에 압착하고, 이들 사이의 마찰을 줄이기 위해 슬러리(Chemical)를 주입하면서, 표면을 연마(Mechanical)해 평탄화된 반도체 회로 표면을 형성하는 기술로서 반도체 소자의 미세화 구현에 필수적으로 적용되는 공정 중 하나.
6) 전해도금 공정: 외부에서 공급되는 전자를 이용해 전해질 용액의 금속 이온이 환원 반응에 의해 금속으로 웨이퍼에 증착되게 하는 공정. 웨이퍼 레벨 패키지 공정에서는 전기적 연결을 위한 금속 배선이나 접합부를 형성하기 위한 범프 같이 두꺼운 금속층을 형성하고자 할 때 사용한다.

TSV ME기술팀에서는 백 엔드 공정 중 적층 공정과 몰드(Mold) 공정을 맡고 있으며, 적층 공정 시 웨이퍼 뒷면의 범프와 다른 웨이퍼 앞면의 범프를 연결시켜 접합부(Joint)를 만드는 매스 리플로우(Mass Reflow) 공정도 담당하고 있다.

TSV BE기술팀에서는 백 엔드 공정 중 적층 공정과 몰드 공정을 제외한 △웨이퍼 뒷면에 범프를 형성하고 적층하기 위해 얇은 웨이퍼를 지지해주는 WSS(Wafer Supporting System)⁷⁾ 공정 △웨이퍼 위에 테이프를 붙이는 테이프 라미네이션(Tape Lamination) 공정 △패키징된 칩을 낱개로 분리하는 싱귤레이션(Singulation) 공정 △ 포장 및 외관 검사를 진행하는 T&R(Tape and Reel)⁸⁾ 공정을 맡고 있다.

7) WSS(Wafer Supporting System): TSV 비아 노출을 위해 백 그라인딩 공정이 된 얇은 웨이퍼를 추가 웨이퍼 공정이 가능할 수 있게 핸들링하기 위해 캐리어(실리콘 웨이퍼)를 본딩/디본딩 하는 공정을 의미한다.
8) T&R(Tape and Reel): 패키지 공정을 거친 제품을 검사하고 출하 전 최종적으로 양품을 선별하여 릴(Reel) 형태로 포장(Packaging)하는 공정이다.

WLP YE팀은 수율 파트와 MI(Metrology & Inspection) 파트로 나눠 업무를 수행한다. 수율 파트는 수율 분석을 통해 주요 불량 원인을 파악하고, 해당 공정 부서에서 공정이 개선될 수 있도록 제품 관리를 주도한다. MI 파트는 다양한 불량 계측 난제에 대해 연구하며, 효과적인 품질 인터록(Interlock)을 구축한다.

P&T안전팀은 안전 시스템 구축을 책임지고 있으며, 고위험작업에 있어서 집중적으로 안전을 관리한다. 또 장비 이설 및 신규 장비 셋업(Set-up) 시의 안전 관리도 담당하며, 구성원에게 안전문화를 전파하는 역할을 맡고 있다.

6개의 팀이 각자의 자리에서 맡은 역할에 최선을 다하고 있지만, 아직 채워야 할 부분도 적지 않다. WLP기술담당의 다음 과제는 웨이퍼 처리 기술과 적층 공정을 연구해 신공법을 적용하고, 그에 따른 소재 변화와 장비를 고도화해 최고의 수율과 품질을 유지하는 것. 이러한 과정에서 예측하지 못한 불량이 발생할 수 있어 머신러닝(Machine Learning) 시스템을 구축해 불량 발생을 사전에 대비하고 있으며, 인터록 시스템도 강화하고 있다.

[Q&A] WLP기술담당 실무자에게 듣는 직무 Tip

뉴스룸은 SK하이닉스의 WLP기술담당 실무자들을 만나 업무에 필요한 역량과 자질에 대해서도 들어봤다.

▲TSV FE기술팀 김태우 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

TSV 공정에서 진행되는 박형(Thinning) 공정과 CMP 공정을 맡아, 데이터 분석 및 검증을 통해 공정과 제품의 품질을 개선하는 업무를 하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

데이터 분석 역량이 필요하다. 제품의 품질을 개선하기 위해서는 장비의 로그(Log)와 계측 데이터 등 다양한 데이터를 가공해 결과를 도출해야 하기 때문이다. 이에 패키지 공정 및 반도체 제조 공정 전반에 대한 배경지식뿐 아니라 통계적 지식, 데이터 처리 프로그램 활용 역량 등을 갖추는 것이 중요하다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

눈에 보이지 않는 미세한 구조를 파악해 불량을 해결해야 한다는 점이 어렵다. 이를 위해 다양한 전자현미경을 활용해 불량 구조를 면밀하게 살펴보고, 다양한 시각에서 불량 메커니즘(Mechanism)에 대한 가설을 세워 실험을 진행하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

다양한 이슈에 대응하는 과정에서 새로운 지식을 배울 수 있다는 것이 가장 큰 매력이다. 부족한 부분을 채워나갈 때마다 반도체 전문가로 성장하는 것 같아 뿌듯하다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

WLP기술담당은 자유로운 분위기 속에서 자기개발을 할 수 있는 환경이 갖춰져 있다. P&T담당 구성원은 1년에 한 번 자기성장주간(Self Growth Week, SGW) 프로그램에 참여해 자기개발을 할 수 있는데, 이 시간을 활용해 담당 공정과 관련한 최신 논문을 살펴보고 외국어 공부도 하고 있다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

구성원들과 원활하게 소통할 수 있는 능력이 중요하다. 반도체 업무는 혼자서 할 수 있는 일이 아니기 때문이다. 또한 다양한 지식과 경험을 쌓아보는 것을 추천한다. 프로그래밍, 통계, 특허 등 업무와 관련이 없을 것이라고 생각했던 지식들이 실무에 도움이 될 때가 많기 때문이다.

▲TSV ME기술팀 송혜란 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

TSV 공정 중 적층 공정을 담당하고 있다. 생산성, 수율, 품질 향상과 더불어 차세대 제품 양산에 필요한 TSV 양산 기술력을 높이는 업무와 함께 HBM 제품의 양산 대응을 위한 공정 최적화 및 장비 개발도 맡고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

TSV ME기술팀은 공정, 장비 엔지니어가 따로 나눠져 있지 않아, 모든 구성원들이 공정과 장비 개선 업무를 병행하고 있다. 이와 더불어 차기 제품 개발에 필요한 양산 기술을 확보하려면 장비도 개발해야 해, 관련 장비에 대한 이해도가 높아야 한다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

칩 적층 패키지는 한 개의 칩이 불량이면 전체 패키지를 버려야 해, 수율 관리가 매우 어렵다. 특히 수율과 직접적으로 연결되는 업무를 담당하고 있어, 실수에 대한 두려움이 있다. 이를 위해 선배들의 피드백을 최대한 많이 받고 항상 메모한다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

불량 분석을 통해 공정을 개선하는 작업은 매우 매력적인 업무다. 수율 데이터를 통해 개선 결과를 확인하면 그간의 노력을 모두 보상받는 것 같아 뿌듯하다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

개인의 의견을 자유롭게 이야기하고, 구성원끼리 의견에 대한 피드백을 활발하게 해주는 분위기다. 특히 동료가 업무적으로 어려운 일이 있을 때 서로 도와주려고 하기 때문에 업무 효율도 높다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

패키지 공정에 대한 기본 지식도 필요하지만, 자신의 의견을 개진하는 것이 가장 중요하다. 신입사원으로서 업무를 배울 때 생기는 궁금증을 부끄럼 없이 질문하고, 자신이 생각하는 바를 거침없이 스피크업(Speak-up)할 수 있어야 엔지니어로서 성장하는 데 도움이 된다고 생각한다.

▲TSV BE기술팀 진명재 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

TSV 공정 중 T&R 공정을 맡고 있다. 공정 과정에서 나오는 여러 지표를 관리하며, 공정의 장비 가동률부터 수율, 품질 등을 개선하고 있다. 또 HBM 제품의 외관 검사 업무도 수행하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

공정에서 발생하는 데이터에 대한 분석 능력이 중요하다. 여러 가지 데이터를 비교하고 검증해 상관관계를 분석하고 원인과 결과를 도출함으로써 공정을 최적화할 수 있기 때문이다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

HBM 제품의 외관에 대한 불량 판정을 할 때, 판정 기준을 강하게 적용하면 오검(Under-kill)할 확률은 낮아지지만, 반대로 과검(Over-kill)할 확률이 높아진다. 이 같은 트레이드 오프(Trade Off, 한 가지 목표를 달성하기 위해 다른 목표 달성을 희생해야 하는 관계)를 조정하는 게 가장 어렵다. 이를 최소화하기 위해 딥러닝(Deep Learning) 기술을 접목한 검사 방법에 대해 공부하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

동료 엔지니어들과 협업해 이슈를 해결할 때다. 나의 장점이 동료에게 도움이 되고, 그들의 장점을 본받는 과정에서 역량이 향상된다. 또 동료와 함께 세계 최고의 제품을 생산하고 있다는 점에서 자부심을 느끼고 있다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

젊은 분위기와 수평적인 조직 문화를 갖추고 있다. 리더들은 구성원들이 자신의 의견을 펼칠 수 있도록 편안한 분위기를 조성하고 있다. 업무에 지장이 없는 선에서 유연근무제를 적극 활용해 개인 여가 생활을 챙길 수 있도록 장려하고 있다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

커뮤니케이션 능력이다. 반도체 공정은 굉장히 복잡하고 다양하기 때문에 동료와 적극적으로 소통하는 것이 중요하다. 여기에 다양한 관점으로 바라보는 시각과 이슈를 끝까지 해결하고자 하는 집념(Tenacity)까지 더해진다면 인정받는 구성원이 될 것이다.

▲CPB기술팀 박준영 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

CPB, RDL 공정에서 품질 향상과 비용 절감 등 공정에 대한 전반적인 업무를 수행하고 있다. 주 업무는 품질 관리다. 불량 자재들의 공통점을 분석하고, 불량에 대한 구조를 분석해 원인을 파악하고 개선하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

새로운 동료와 새로운 업무를 하게 될 때가 많다. 처음 접해 보는 업무를 해낼 수 있을지 걱정하기보다 그 일을 잘 도와줄 수 있는 사람을 찾아 적극적으로 배우는 자세가 필요하다. 또, 배운 내용을 자신의 것으로 만들기 위해 기록하고 정리하는 것도 중요하다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

반복 업무에 많은 시간을 들여야 할 때가 가장 힘들다. 그래서 업무를 자동화, 효율화하기 위해 사내의 전산 시스템과 데이터 분석 툴을 공부하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

업무 자동화를 통해 다른 구성원들이 시간과 노력을 아낄 수 있도록 도와주고, 이로 인해 구성원들에게 고맙다는 이야기를 들을 때 보람을 느낀다. 품질은 충분한 시간과 여유가 주어지면 훨씬 더 높일 수 있기 때문에, 효율적인 업무 환경을 갖추는 것이 그만큼 중요하다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

자유롭지만 업무에 몰두할 수 있는 분위기가 형성돼 있다. 팀에서는 불필요한 문서와 보고를 최소화해, 효율적인 업무 프로세스를 바탕으로 일이 진행된다. 또한 리더가 제시한 방향성에 맞춰 구성원이 자율적으로 과제를 선정해 업무를 수행하고 있다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

스스로 열정을 쏟아 성과를 내보는 것이 중요하다. 학창시절 게임에서 1등을 해보려고 갖은 수를 동원해 결국 정상에 올랐던 적이 있다. 그 과정을 돌이켜 보면 신입사원에게 요구하는 성실함, 꼼꼼함, 패기, 도전정신, 커뮤니케이션, 전략, 기획을 모두 경험할 수 있었던 것 같다. 어떤 분야든 노력해본 경험이 훗날 회사 생활을 하는 데 좋은 자양분이 될 것이다.

▲WLP YE팀 윤성현 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

팀에서 MI 파트를 담당하고 있다. 품질 계측을 관리하고 데이터를 기반으로 공정 및 장비 시스템을 최적화하는 업무를 수행하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

계측 및 수율 데이터를 다뤄야 해 데이터 분석 역량이 필수다. 이를 바탕으로 공정 시스템에 적용되는 다양한 모델링 코드를 미리 찾아보고 수정할 수 있어야 하며, 공정이나 장비에 도입할 수 있는지 빠르게 확인할 수 있어야 한다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

신규 기술을 도입할 때, 품질과 생산성을 동시에 향상시키는 게 어렵다. 이를 해결하기 위해 난제를 취합하고, 팀 구성원과 협력해 인공지능(Artificial Intelligence, AI), 디지털 트랜스포메이션 (Digital Transformation, DT) 등의 기술을 기반으로 해결 방법을 찾고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

불량 난제를 극복하기 위해 개발한 계측 솔루션, 머신러닝 코딩 결과가 목표치에 부합했을 때 보람을 느낀다. 직접 만든 코드나 솔루션을 적용해보고 결과를 확인할 수 있다는 것이 이 업무의 매력이다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

팀에서는 구성원 역량 강화를 위한 교육을 제공하고 있다. 인공지능, 디지털 트렌스포메이션 기술을 활용할 수 있는 인재를 양성하기 위해 데이터 레벨 교육과 산학 프로그램을 이수하도록 지원한다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

패키지 공정에 참여할 때는 마지막 품질 방어선을 책임진다는 마음으로 주인의식을 갖고 일하는 것이 중요하다. 이러한 태도를 갖추고 적극적으로 배우고자 한다면, 회사 생활을 하는 데 큰 도움이 될 것이다.

반도체 패키지(Package) 공정은 반도체 특성을 구현한 웨이퍼(Wafer)나 칩(Chip)을 제품화하는 단계다. 제조 공정을 거친 웨이퍼나 칩에는 수많은 미세 회로가 집적돼 있으나 그 자체로는 작동하지 않는다. 패키지 공정을 통해 제 성능을 발휘할 수 있도록 외부와의 전기적 연결 통로를 만들고, 열을 효율적으로 배출시키는 구조를 구축한 뒤, 외부 환경으로부터 보호하는 물질을 입혀야 우리가 알고 있는 모습의 반도체가 완성된다.

여기서 더 나아가 현존 최고 속도를 자랑하는 초고속 메모리 HBM(High Bandwidth Memory)에서 칩과 칩 사이를 관통하는 전극을 연결해 데이터를 빠르게 송수신할 수 있게 해주는 TSV(Through Silicon Via, 실리콘관통전극) 기술과 더불어, 초미세 공정과 고성능·고용량 특성을 구현하는 데 필요한 기술들이 패키지 공정에서 다뤄지고 있다.

SK하이닉스에서 이 공정을 담당하는 조직은 P&T(Package, 이하 PKG & Test)담당 산하 P&M(PKG & Module)기술담당. 뉴스룸은 PKG DP(Die Preparation)기술팀, PKG DA(Die Attach)기술팀, PKG Bonding기술팀, PKG MM(Molding & Marking)기술팀, PKG SS(Solder ball mount & Singulation)기술팀 구성원들을 만나 직무 전반과 인재상에 관해 들어봤다.

반도체 칩을 안정적으로 동작하게 만드는 ‘패키지(Package) 공정’

최근 AI, 클라우드 등 빅데이터를 필요로 하는 기술 영역이 확대되면서 많은 양의 데이터를 빠르게 처리하는 고성능 반도체 제품에 대한 수요가 늘고 있다. 이를 구현하려면 패키지 공정에서 반도체 칩과 외부로 연결되는 전기적인 통로를 최대한 짧게, 그리고 많이 구현하는 것이 중요하다. 또한 많은 칩을 하나의 패키지 안에 쌓는 적층 기술을 확보하는 것 역시 필요하다. 최근 주요 반도체 기업들이 패키지 공정 기술력을 확보하는데 사활을 걸고 있는 이유다.

패키지 공정은 총 9단계로 구분되며, 라미네이션(Lamination) → 백그라인드(Back Grind) → 웨이퍼 소우(Wafer Saw) → 다이 어태치(Die Attach) → 본딩(Bonding) → 몰딩(Molding) → 마킹(Marking) → 솔더볼 마운트(Solder Ball Mount) → 싱귤레이션(Singulation) 순서로 진행된다.

첫 단계인 ‘라미네이션 공정’에서는 회로가 새겨진 웨이퍼 위에 테이프를 붙이는 작업이 이뤄진다. 이 테이프는 패키지 공정 과정에서 웨이퍼의 물리적, 화학적인 손상을 막는 보호막 역할을 한다.

‘백그라인드 공정’에서는 웨이퍼 뒤쪽 표면을 깎아내는 작업이 진행된다. 이를 통해 웨이퍼를 제품 특성에 맞춰 필요한 만큼 얇게 만들 수 있다. 최근에는 반도체 소형화 추세에 맞게 제품 높이를 최대한 낮추는 데 기여하는 공정이다.

이어 ‘웨이퍼 소우 공정’에서는 웨이퍼를 낱개의 다이(Die, 웨이퍼 상에서 잘라낸 하나의 칩)로 잘라 나누는 작업이 이뤄진다.

‘다이 어태치 공정’에서는 낱개의 다이를 기판(Substrate) 위에 부착하는 작업이 진행된다. 이 공정에서 얼마나 많은 칩(다이)을 어떻게 적층하는지에 따라 제품 용량, 기능, 패키지 구조가 결정된다.

‘본딩 공정’에서는 반도체 칩이 외부와의 전기적인 신호를 주고받을 수 있는 구조가 완성된다. 이 공정은 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정과 플립칩 본딩(Flip Chip Bonding, FCB) 공정으로 구분된다. 와이어 본딩 공정은 칩과 기판을 가느다란 금속선으로 연결하는 작업을 의미하고, 플립칩 본딩 공정은 칩 바닥에 범프(Bump)를 부착한 후 고온의 열로 기판의 전극에 접합(Soldering)해 전기적으로 연결하는 작업을 의미한다.

‘몰드 공정’에서는 칩과 기판을 외부 충격으로부터 보호하기 위해 외곽을 감싸는 작업이 이뤄진다. 칩과 기판을 금형(Chase)에 넣고 에폭시 수지(Epoxy Mold Compound, 이하 EMC)를 이용해 외곽을 감싸는 방식이다.

이 과정을 거쳐 패키지의 외형을 갖추게 되면 ‘마킹 공정’이 진행되는데, 이 공정은 표면 위에 반도체 종류, 제조사 등 제품에 대한 정보와 고객이 원하는 특정 표식을 새기는 작업을 의미한다.

‘솔더볼 마운트 공정’에서는 기판 뒷면에 솔더볼(Solder Ball)을 안착한 뒤 가열시켜 접합하는 작업이 이뤄진다. 이 볼은 반도체를 전자기기 내부의 인쇄회로기판(Print Circuit Board, PCB)에 연결하는 역할을 수행한다.

마지막 ‘싱귤레이션 공정’에서 반도체 기판이 낱개의 칩으로 분리되면 비로소 하나의 반도체 제품이 완성된다.

패키지 기술력을 끌어올려 고품질의 제품을 만들다” P&M기술담당의 핵심 가치

P&T담당 산하의 P&M기술담당 내 15개 팀이 패키지 공정에 관한 업무를 수행하고 있다. 각 조직들은 패키지 공정을 고도화하고 최신 기술을 확보하기 위해 노력하고 있다.

백그라인드 공정에서는 웨이퍼를 얇게 만들면서도 안정적으로 다이를 생산하는 기술을, 웨이퍼 소우 공정에서는 웨이퍼를 보다 정교하게 절단하기 위해 레이저를 활용하는 ‘스텔스 소우(Stealth Saw) 공법’을 확보하는 데 힘쓰고 있다.

본딩 공정에서는 와이어 본딩 진행 시 금속선이 칩의 접합 면 외에 다른 부분이 닿지 않게 적절한 고리 모양(Loop Shape)을 형성하는 기술, 그리고 최신 패키지 기술인 TSV 기술을 고도화하기 위해 노력하고 있다.

또한 몰딩 공정에서는 칩의 발열을 제어하기 위해 방열 EMC, Exposed Mold PKG 등의 다양한 솔루션도 개발 중이며, 솔더볼 마운트 공정에서는 반도체 제품의 소형화, 경량화 추세에 맞춰 볼 크기를 줄이고, 볼과 볼 사이의 간격을 좁혀 정확한 위치에 부착하는 기술도 확보하고 있다.

P&M기술담당의 핵심 목표는 패키지와 관련된 공정 및 장비를 관리해 목표 생산량 및 수율을 달성하고, 고품질의 제품을 만들어 내는 것. 이를 위해 최적의 공정 조건을 위한 각종 변수(Parameter)를 관리하고 원·부자재 평가를 진행해 양산 기술력을 확보하고 있으며, 생산량 향상을 위해 장비를 개선하는 작업도 수행하고 있다. 또한 공정 및 원·부자재 불량을 개선해 수율과 제품의 품질을 높이는 것 역시 P&M기술담당의 주요 업무 중 하나다.

[Q&A] P&M기술담당 실무자에게 듣는 직무 Tip

뉴스룸은 SK하이닉스의 P&M기술담당 실무자들을 만나 업무에 필요한 역량과 자질에 대해서도 들어봤다.

[PKG DP기술팀 손세준 TL]

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG DP기술팀에서 라미네이션, 백그라인드, 웨이퍼 소우 공정 엔지니어로서 제품의 양산성을 확보하는 업무를 맡고 있다. 이를 위해 팀에서 진행되는 각 공정들을 모니터링하며, 이를 통해 얻어진 정보들을 바탕으로 소재 다변화를 하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

커뮤니케이션 능력이 중요하다. PKG DP기술팀은 패키지 공정의 시작 단계를 맡고 있어, 이전 단계의 개발팀은 물론 그 이후의 패키지 공정 팀과도 끊임없이 협업해야 하기 때문이다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

공정에서 문제가 발생했을 때, 그리고 그 문제를 해결하기 위해 노력했지만 기대한 만큼의 결과가 나오지 않았을 때 힘들다. 그럴 때면 공정을 다시 한번 살펴보고, 기존 작업 이력을 열람해 비슷한 문제를 파악한다. 또한 노하우와 경험이 많은 선배들에게도 조언을 구하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

PKG DP기술팀 구성원 또는 유관부서 구성원과 함께 어려운 난제를 해결했을 때다. 문제 해결을 통해 생산성 향상에 기여할 수 있다는 점이 이 업무의 매력이다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

자율적인 분위기가 우리 팀의 장점이다. 특히 유연근무제를 잘 활용해, 정해진 기준 내에서 탄력적으로 업무 시간을 결정할 수 있어 좋다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

꼼꼼함, 패기, 커뮤니케이션 능력 등의 역량이 유기적으로 융화되면 좋을 것 같다. 혼자서 모든 업무를 할 수는 없다. 특히 커뮤니케이션 역량이 중요한 것 같다. 이런 역량들을 갖춘다면 앞으로 나아갈 방향성을 빠르게 결정할 수 있는 영민한 신입사원이 되리라 믿어 의심치 않는다.

[PKG DA기술팀 신동운 TL]

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG DA기술팀의 신입사원으로 다이 어태치 공정 엔지니어 업무를 수행하고 있다. 패키지 수율, 품질, 생산성 향상을 위해 웨이퍼 내 칩 간격에 따른 불량을 개선하는 업무를 수행하고 있으며, 현장의 불합리한 사항을 개선하고 이러한 프로세스를 표준화하는 업무도 맡고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

공정과 장비, 두 가지 분야에 능통한 엔지니어가 되기 위해서 노력하고 있다. 다이 어태치라는 공정을 이해하기에 앞서 장비의 특성을 이해하기 위해 P&M기술담당 내에서 이뤄지는 신입사원 교육 및 현장 교육을 받는 중이다. 또한 팀 업무와 관련된 표준 문서를 익히고, 전산 처리 등에 관한 역량을 쌓고 있다. 모르는 것이 있으면 멘토 및 팀원의 도움을 받아 필요한 지식을 습득하고 있다. 이제 막 일을 배우는 입장에서 자신이 맡게 될 업무뿐만 아니라 유관 영역 전반에 걸쳐 지속적으로 호기심을 갖는 것이 중요하다고 본다. 그래야 보다 폭넓고 깊이 있게 일을 바라볼 수 있고, 이를 통해 더 빨리 배워나갈 수 있다고 생각한다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

AI/DT(Digital Transformation), Agile 업무 등 다양한 업무 방식에 맞게 데이터 활용 툴을 다뤄야 하는데 이를 통해 원하는 데이터를 얻고 분석하는 것이 아직은 생소하고 어렵다. 많은 데이터를 추출해 분석하는 능력을 기르고 업무 역량을 향상하기 위해 사내에서 제공하는 강의를 틈틈이 듣고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

문제에 대한 원인을 분석해 이를 해결했을 때 보람을 느낀다. 문제를 해결하기 위해 전체 공정을 꼼꼼히 살펴보면서 문제가 발생하기까지의 과정을 이해하려 노력하다 보면 하루하루 발전하는 기분이 든다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

서로 존중하고 어려울 때 도와주는 분위기가 잘 형성돼 있다. 특히 P&M기술담당 내 구성원 소통 채널인 행복소통채널을 잘 활용하고 있는데, 이곳에서 구성원들과 리더 간의 의견 공유가 자유롭게 이뤄져 우리 조직이 좋은 방향으로 나아가는 것 같다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

반도체 패키지 공정에 관한 지식이 있으면 좋다. 관련 전공이 아닌 이상 자세한 내용을 배우기 쉽지 않겠지만, SK하이닉스에서 출간한 반도체 서적이나 뉴스룸을 통해 관련 지식을 미리 배워온다면 업무를 배울 때 훨씬 수월할 것이다.

[PKG Bonding기술팀 곽현준 TL]

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG Bonding기술팀에서 플립칩 본딩 공정의 엔지니어로 일하고 있다. 공정 분석과 평가를 통해 공정 효율성을 높이고, 품질과 생산성을 끌어올리기 위해 다양한 솔루션을 제시하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

공정 엔지니어도 장비에 관한 지식이 있어야 공정을 정확하게 이해할 수 있다. PKG Bonding기술팀은 엔지니어마다 담당하고 있는 장비가 있으며, 장비 조작은 물론 개선 업무까지 하고 있다. 장비에서 도출되는 수많은 데이터를 바탕으로 불량을 예방하고, 원인을 찾아 개선하는 데이터 분석 능력이 중요하다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

플립칩 본딩 공정에서는 칩 하단에 붙여 기판과 연결하는 범프의 모양이 올바르게 형성됐는지 판단해야 한다. 판단 기준을 어떻게 설정하는지가 품질과 생산성에 영향을 끼치기 때문에 기준을 설정하는 과정이 까다롭다. 명확한 기준 설정을 위해 딥러닝(Deep Learning)을 통해 검사 방식 연구를 진행 중이다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

불량 원인을 분석하고 이에 맞는 대책을 수립했는데, 개선되는 것이 눈에 보일 때 보람을 느낀다. 문제를 해결하면서 반도체 전문가로 점점 성장하는 것 같아 매우 뿌듯하다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

개개인의 의견을 존중하는 열린 분위기가 조성돼 있다. 다양한 의견을 수렴하고 이를 적극 반영해, 구성원의 업무 만족도가 높은 편이다. 이러한 분위기 덕분에 구성원 간의 관계가 좋고, 업무 효율도 높은 것 같다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

모든 문제의 해결은 작은 아이디어에서 시작된다. 엔지니어로서 어떤 현상에 대해 논리적인 사고를 갖고, 자신의 의견을 제시할 수 있는 습관을 들이는 것이 중요하다. 이러한 태도를 갖춘 미래의 후배들과 함께 일할 수 있는 날을 기다리고 있겠다.

[PKG MM기술팀 유재강 TL]

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG MM기술팀에서 몰드 공정 엔지니어로서 업무를 수행하고 있다. 신제품 양산을 위해 몰드 공정을 최적화하고, 수율 및 품질 개선을 위한 공정 조건을 표준화하고 있다. 또한 양산 효율을 개선하기 위한 공정 변수를 분석하고, 불량에 대한 원인을 개선하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

공정 엔지니어에게는 데이터 분석 능력, 문제 원인에 대한 이해력, 추진력, 해결능력 등 여러 자질이 필요하다. 하지만 이보다 더 중요한 자질은 맡겨진 업무에 대한 주인의식을 갖는 것이다. 주인의식을 갖춰야 자신의 업을 소중히 생각하며 스스로 발전할 수 있기 때문이다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

몰드 공정에서는 소재가 중요하다. 소재로 쓰이는 주요 원·부자재가 여러가지 외부 요인에 의해 수급 문제가 생기는 경우가 있다. 이에 최근에는 각 공정의 주요 원·부자재 공급선을 다변화하기 위해 노력하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

공정 엔지니어의 미션은 반도체 제품이 안정적으로 생산되는 공정 조건을 최적화하는 것이다. 하지만 매년 기존 한계 이상의 목표를 달성해야 해, 기존과 다른 방식으로 접근해야 한다. 새로운 공정 조건을 적용하기도 하고, 설비를 개조하기도 한다. 이런 노력을 통해 목표에 다다를 때 보람을 느낀다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

업무에 집중할 수 있는 편안한 분위기다. 의사소통도 원활한 편이다. 의견을 자유롭게 나누고 부족한 점은 서로 보완해주며 성장하고 있다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

패키지 공정 업무는 칩을 절삭하고 고분자 성분의 접착제를 이용해 기판에 붙이는 등 여러 공정을 거쳐야 해, 전자, 기계, 화학, 신소재 등의 여러 분야가 접목돼 있다. 특정 전공의 지식도 중요하지만, 반도체 기술과 관련된 다양한 분야에 관심을 갖고 배우려는 자세가 중요하다.

[PKG SS기술팀 장인영 TL]

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG SS기술팀에서 Main 공정인 솔더볼 마운트 및 싱귤레이션을 맡고 있다. Sub 공정으로는 패키지의 전기적 연결 상태의 불량 여부를 검사하는 프리로드(Pre Load), 그리고 외관검사(External Visual Inspection, EVI) 공정 및 장비 엔지니어링 업무를 맡고 있다. 주요 관리 제품의 불량률 감소를 위해 데이터를 분석하고 공정 절차를 개선하고 있다. 또한 생산 TAT(Turn-Around Time) 단축을 위한 공정/장비 분석을 통해 목표 생산량 달성에도 기여하고 있다. 이 밖에도 청주 SS기술팀에서는 PCB 표면에 각종 전자부품을 실장하고 경화시키는 SMT(Surface Mounting Technology) 공정도 수행한다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

패키지 공정에는 수많은 조직이 참여하기 때문에 협업 능력이 필요하다. 또한 각 조직의 역할을 이해하고 그 안에서 자신의 업무 역할을 명확히 이해하는 판단력도 중요하다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

패키지 품질 유지와 생산량 증대라는 두 마리 토끼를 다 잡아야 하는 것이 어렵다. 또한 패키지에 부착되는 볼 사이즈가 작아지고 그 개수는 기하급수적으로 증가하고 있어 공정 난이도가 높아지고 있다. 난관에 봉착할 때면 장비 데이터를 분석해 공정/장비/원부자재 등 원인을 파악하고 그에 맞는 개선안을 도출해 단계적인 수율 향상을 진행하고 있다. 또한 전기적 검사 공정과 딥러닝(Deep Learning) 기반 외관검사 도입을 통해 패키지 불량 감지를 강화, 품질 리스크를 최소화하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

품질을 개선하거나 생산량을 높였을 때 뿌듯하다. 장비 생산성이 목표치에 미달한 경우 장비를 동작 환경별로 분석하고, 공정 조건의 특이사항도 확인하면서 문제를 해결해 나간다. 또한 공정 불합리를 사전에 발견해 개선했을 때도 성취감을 느낀다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

수평적인 업무 환경이 조성돼 있다. 업무, 사내 문화 관련해서 누구나 자유롭게 의견을 낼 수 있다. 유연근무제를 잘 활용해, 일과 생활의 균형도 잘 유지되는 편이다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

반도체 공정에 대한 지식도 중요하지만, 현장에서는 갖고 있는 지식만으로 업무를 해결하는 데 어려움이 있다. 따라서 상황을 유연하게 바라볼 수 있는 관점, 새로운 것을 배우려는 태도가 중요하다고 생각한다. 또한 꼼꼼함까지 갖춘다면 역량이 뛰어난 신입사원이 될 수 있을 거라고 생각한다. 자신감을 갖고 앞으로 나아가길 바란다.