[Hi, 하이지니어✋] 최고의 반도체 후공정 system을 확보하기 위한 양산기술(P&T) 직무 분석! (feat. P&M 기술, WLP 공정기술)

[Hi, 하이지니어✋] 최고의 반도체 후공정 system을 확보하기 위한 양산기술(P&T) 직무 분석! (feat. P&M 기술, WLP 공정기술)

저번 기사에서는 양산 기술 직무의 단위 공정 기술, M&T 기술혁신 직무에 대해 알아보았는데요. 이번 기사에서는 양산 기술 P&T 직무에 대해 알아보겠습니다!
양산 기술(P&T) 직무에서는 반도체 후공정(PKG&TEST)의 공정/장비 최적화 및 WLP 제품 양산성 확보를 위한 공정 표준화 작업 및 장비 고도화를 진행하는 업무를 하고 있습니다.
 양산 기술(P&T) 직무는 다시 PKG&Module기술/소자부품&소재기술/공정기술/장비기술/ WLP기술로 나뉘는데요, 오늘은 그 중에서도 P&M 기술과 WLP 기술 업무를 맡고 계신 주윤하, 김건우 TL님을 인터뷰 해 보았습니다. SK Careers Journal에서만 얻어 갈 수 있는 알짜 정보, 지금 바로 보러 가보실까요?

SK Careers Editor 정다현

 

 

 

 

 

안녕하세요, 양산 기술(P&T)의 PKG DA 기술팀에서 근무하고 있는 주윤하TL입니다. 화학과 학사 졸업 후 분석화학(질량분석) 석사 전공을 마친 뒤 SK하이닉스에 입사하였습니다.
 

 

양산 기술 직무가 공정과 장비로 나뉘어 있지만 실제로는 공정과 장비의 큰 구분 없이 업무가 진행됩니다. 그러나 차이점을 나누어 본다면, 장비는 해당 작업을 진행할 때 얼마나 효율적으로 작업할 수 있을지 장비의 parameter를 최적화하는 업무를, 공정은 작업을 진행하는 과정에서 발생할 수 있는 다양한 상황을 컨트롤할 수 있는 role을 만들거나 이상점 발생 시 이에 대한 원인 파악 및 효율성을 높이기 위한 업무를 진행하고 있습니다.
 
 

P&M은 Package&Module으로, 크게 단일 반도체 칩을 만드는 공정과 이를 모듈로 만드는 모듈 공정으로 나뉩니다. 단일 공정을 간략하게 소개해 보자면 7가지로 나뉠 수 있는데요.
Wafer를 chip으로 잘게 잘라주는 die preparation 공정, chip을 substrate에 적층하는 die attach 공정, chip과 substrate 간에 전기적 신호를 연결해 주는 wire bonding 공정, chip과 wire를 보호해 주는mold 공정, substrate와 외부 간의 전기적 신호를 연결시켜줄 수 있도록 solder ball을 부착시켜주는 solder ball mount 공정, sub을 단일 chip으로 잘라주는 sigulation 공정까지가 package 공정입니다. 이렇게 만들어진 chip들을 PCB에 부착하여 모듈을 만들어내는 공정이 module 공정입니다.
 
 

한 단위공정의 엔지니어로써 package 공정의 최적 양산을 위해 고려해야 할 가장 큰 요소는 품질이라고 생각합니다. package 공정을 진행하는 과정이 아무리 빠르고 최적화되어 있다고 해도 결국 생산되는 반도체의 품질에 문제가 있다면 수율이 떨어지고 고객에게 판매하지 못하기 때문에 품질이 가장 중요하다고 생각합니다. 소재, 소자 측면에서 보았을 때도 원, 부자재의 불량은 결국 반도체 완제품의 불량을 야기하기 때문입니다.
 
 

아직 제가 근무한지 그렇게 오래되지 않아 성과라고 하기에는 조금 민망하지만, 저희 공정 내 visual inspection 과정을 자동으로 진행할 수 있도록 Data science 팀과 협업하여 deep leaning 모델을 생성하고 이를 시스템화하여 공정에 적용하였습니다. 이를 통해 P&T 내부에서 진행한 MI summit에서 package 공정 대표로 발표를 진행하기도 하였습니다. 성과라고 하기엔 조금 민망하지만 최근 인공지능에 대해 관심도가 커지고 있는 만큼 최신 기술을 자공정에 도입하여 사용하였다는 점에 있어서 저에게는 나름대로 성과를 이루었다고 생각하는 부분입니다.
 
 

앞 질문에서 말씀드린 것처럼 최신 기술인 AI 등의 신기술을 접해서 검사 기능 자동화에 deep learning을 도입하거나, smart factory를 구현하여 라인 내 물류 자동화 및 자동화 전산이 많이 개발되어 엄무를 하는 데 있어서 점점 더 편리해지고 있는 것 같습니다.
 
 

P&M 기술 내에는 정말 많은 팀이 존재하기 때문에 정확하게 말씀드리기에는 비약이 존재할 것으로 생각됩니다. 어떤 부서냐에 따라서 업무환경이 조금씩 다르기 때문에 명확하게 답을 해드리기는 어렵지만, 대부분의 부서가 시기에 따라 업무 강도가 달라지는 것 같습니다. 또한 마찬가지로 부서마다 차이가 존재하겠지만, P&M 기술에서는 교육을 목적으로 하는 교대 근무가 아닌 이상 현재 교대 근무는 하지 않는 것으로 알고 있습니다.
 
 

제가 담당하고 있는 업무는 아무래도 공학적인 부분이 있기 때문에 공학 계열의 전공과 연관 있다고 생각하시면 좋을 것 같고 전체적으로 화학공학과나 재료공학부를 전공하신 분들이 많은 것 같습니다.
 
 

P&M 기술은 아무래도 package를 만드는 공정이니 전체적인 반도체 지식 도 함유하고 있으면 물론 좋겠지만, package에 관련된 기초 지식 정도만 알고 있으면 될 것 같습니다.
그리고 업무에서 통계를 사용하여 data를 가공해야 하는 경우가 많기 때문에 통계에 대해서 미리 학습하시면 좋을 것 같습니다. 최근 통계의 중요성이 커지면서 파이썬을 이용한 통계에 대한 학업도 많이 진행하고 있어서 파이썬이나 통계 분석의 역량을 함양하고 있는 것이 많은 도움이 될 것 같습니다.

 

 

 

 

안녕하세요, WLP 공정 기술 직무의 TSV FE 기술팀에서 근무 중인 2년 차 하이지니어 김건우 TL입니다. 신소재공학과 학사 졸업 후 작년 1월 SK하이닉스에 입사하여 현재 2년 차에 접어들었습니다.
 
 

WLP 기술에서는 고 용량, 고 성능, 고 부가가치 제품으로 지속적으로 시장 확대가 되고 있는 Wafer Level Package 제품의 생산을 담당하고 있습니다. WLP기술은 Fab의 공정과 PKG의 공정을 일괄 라인에서 처리하는 융복합 기술을 담당하고 있습니다. WLP기술 직무에서 하는 업무는 크게 yield up, cost down, capa up의 세 가지입니다. Yield up은 수율을 높이는 것으로, 한 wafer 내에서 만들어내는 양품의 비율을 높이기 위한 개선점을 찾는 업무입니다. Cost down은 양산 시 같은 양품의 제품을 만드는 데 드는 비용을 줄이기 위한 분석과 최적화를, capa up은 고객이 요구하는 제품 수량을 충족할 수 있도록 연간 만들어낼 수 있는 최대 물량을 늘려나가기 위한 업무입니다.
 
 

WLP 직무는 Photo, Thin-Film, Etch, CMP등 Fab 단위 공정과 Die Stack, Singulation, Mold 등 PKG 단위 공정이 복합적으로 연계되어 있는 업무이기 때문에 각 파트마다 담당하는 공정의 특성에 맞게 수율 개선, 생산성 개선, 원가 절감을 위해 공정 하나를 심화시키는 방향으로 업무가 진행된다고 보시면 됩니다. 하나의 공정이 끝날 때마다 후속 계측을 진행한 후, 다른 공정으로 보내는 단계가 반복되면서 하나의 반도체 제품이 만들어집니다.
제가 현재 맡은 공정은 Wafer Back-Grind와 CMP 공정인데요. Wafer Back-Grind 공정은 웨이퍼 뒷면의 실리콘을 얇게 만드는 공정으로, 후속 공정을 거치면 웨이퍼 내에 만들어 놓은 via가 도출됩니다. 이후 도출된 via로 인해 울퉁불퉁해진 wafer를 평탄하게 만들어주는 과정이 바로 CMP 공정입니다.
 
 

이번 년도에 맡은 아이템을 예시로 들자면, CMP 공정에서 도출되는 via의 소재인 구리가 빛이나 외부 particle source에 취약합니다. 따라서 via를 flat하게 만들기 위한 다양한 요소를 고려합니다. 외부 particle source로 인해 발생하는 문제가 많기 때문에, 어떤 공정에서 어떤 원인으로 문제가 발생하는지 찾는 업무를 주로 하고 있습니다. 기존 양품과 동일한 제품을 생산하면서 단가는 낮추고 수율을 증대시키기 위해서는 연마제와 같은 소재의 개선, pad와 disk 같은 소모품의 수명연장 등의 요소를 고려해야 합니다. 따라서 WLP기술 직무에서는 제품의 생산량을 증가하는 활동과 더불어, 더 낮은 원가로 더 많은 양품이 생산되도록 관리와 개선을 하는 업무를 진행하고 있습니다.
 
 

CMP 공정을 거쳐 도출된 via가 정상인지 비정상인지 확인하는 장비에 Deep learning과 같은 AI 기술이 사용되고 있습니다. 하나의 via만 비정상적이어도 완제품의 성능이 매우 낮아지기 때문에, via의 정상 여부를 체크하는 것은 매우 중요합니다. 그러나 TSV 제품들은 via의 수가 워낙 많다 보니 모든 via를 확인하는 것이 어려워 측정 장비를 사용되는데요.
해당 장비는 deep learning처럼 reference로 사용되는 정상 via의 이미지를 비교 대상으로 하여 wafer에 있는 모든 via들을 훑고 지나갑니다. Reference와 비교 및 분석된 via가 reference와 다른 상태를 가진다면 이를 불량품으로 체크하는 기술입니다.
 
 

Wafer Back-Grind 공정에서 얇게 만들어진 wafer는 다음 공정에서 handling 하기 어렵기 때문에 tape를 붙이고 공정을 진행하고 이후 떼어내는 공정을 거칩니다. 그러나 tape를 떼어내는 과정에서 고 불량이 발생하였고, 이로 인해 장비가 다운되는 데 긴 시간이 소요되고 장비의 자재 또한 소모되는 양이 많아지고 있었습니다.
따라서 tape 공정 엔지니어 분들과의 협업을 통해 레시피의 parameter와 장비의 부품들을 공부하고, 분석을 진행하여 tape이 말려들어가는 것이 문제임을 확인하였습니다. 이후 레시피의 parameter들을 조정하며 실험을 진행해 최적화를 진행하였고, 최종적으로 문제를 해결하였던 성과가 가장 기억에 남는 것 같습니다.
 
 

WLP 기술 팀에서 현재 교대 근무는 없어 정기적인 야간 근무는 없습니다. 업무 강도는 사람마다 느끼는 게 다른 것 같습니다. WLP 직무는 점검해야 하는 장비나 자재가 생길 경우 있다면 fab line에 직접 들어가서 근무하는 경우가 있습니다. 물론 상황마다, 연차마다 머무르는 시간이 달라지겠지만 거의 하루에 한 번 현장에는 나가는 것 같습니다. 이렇게 Line 내에서 방진복을 입고 업무하는 걸 힘들어하시는 분들은 업무 강도가 높다고 느낄 수 있지만, 괜찮다고 여기시는 분들은 크게 힘들다고 느끼진 않는 것 같습니다.
또한 현재 저희 팀에서 맡고 있는 TSV 제품이 타 경쟁사 대비 SK에서 앞서고 있는 기술이다 보니, 불량 발생 시 이를 해결하기 위한 reference가 부족해 직접 발전시켜나가야 하다 보니 해결되지 않는 문제가 발생하면 생각을 많이 해야 하는 부분에서 어려움을 겪을 수 있을 것 같습니다.

 

 

 

오늘은 SK하이닉스의 다양한 직무 중 양산 기술(P&T) 부서의 P&M 기술과 WLP 공정 기술 직무에 대해 알아보았습니다. 이번 기사가 도움이 되셨다면, 앞으로도 특급 정보가 가득한 SK Careers journal에 많은 관심 부탁드립니다! SK하이닉스 취재기자 정다현이었습니다. 감사합니다.