팹의 변경 관리란? 조건 하나 바꾸는 데 왜 그렇게 많은 사람이 서명할까

변경 관리(change control)는 팹이 공정 조건을 하나라도 바꾸기 전에 반드시 거쳐야 하는 절차다. 무엇을 왜 바꾸는지 명확히 적고, 어디에 영향을 줄지 평가하고, 소량으로 시험해 비교하고, 관련된 사람들이 검토하고 서명하고, 필요하면 고객에게 먼저 알린 뒤에야 정식으로 바꾼다. 바꾼 뒤에도 계속 지켜본다. 온도를 몇 도 올리는 것, 시간을 몇 초 늘리는 것, 가스를 다른 종류로 바꾸는 것, 새 장비를 한 대 추가하는 것, 재료 공급사를 바꾸는 것이 모두 여기에 해당한다. 고객에게 보내는 변경 통지는 흔히 PCN이라 부른다.

더 나아 보이면 바로 바꾸면 되지 않을까?

칩은 수백 개의 공정을 쌓아 만들어지고, 하나의 변경은 그 공정에서 드러나지 않는 경우가 많기 때문이다.

예를 들어 세정할 때 몇 초 더 담가 두면 그 공정에서는 더 깨끗하게 세정될 수 있다. 하지만 약액이 아래층도 아주 조금 더 깎아 낸다. 그 공정의 측정에서는 문제가 보이지 않다가, 웨이퍼가 다 만들어진 뒤 전기적 특성을 측정할 때(WAT, ‘WAT란?’ 참고)에야 어떤 수치가 치우친 것을 발견하는데, 그사이 이미 수십 공정을 더 거친 뒤다. 어떤 영향은 칩을 오래 사용한 뒤에야 드러난다. 그래서 공정을 바꾸면 신뢰성 시험을 다시 해야 하는 경우가 많다. 예를 들면 칩을 고온에서 약 6주 동안 연속으로 동작시키는 HTOL이다(‘번인이란?’ 참고).

또 하나의 이유는 고객이다. 고객은 이 칩으로 자기 제품을 설계하고 검증하는데, 고객이 검증한 것은 ‘이 방식으로 만든 칩’이다. 모든 로트를 똑같이 만들어야 고객이 안심하고 계속 쓸 수 있다. 양산에서 따르는 표준 공정을 POR이라 하며, 이것을 그토록 엄격하게 고정하는 이유가 바로 여기에 있다.

무엇이 ‘변경’에 해당하나?

제조업에서는 바뀔 수 있는 요소를 흔히 네 가지로 나누어 4M이라 부른다. 사람(Man), 장비(Machine), 재료(Material), 방법(Method)이다. 팹에서 뒤의 세 가지는 다음과 같은 예가 있다.

• 장비: 그 공정을 한 번도 해 본 적 없는 장비에 공정을 맡기는 것, 사양이 다른 부품으로 바꾸는 것. 같은 수치라도 장비가 바뀌면 결과가 달라질 수 있다.
• 재료: 가스나 약액을 다른 공급사 제품으로 바꾸는 것, 또는 공급사가 자기 제품의 조성을 바꾸는 것.
• 방법: 레시피의 수치(온도, 시간, 가스 유량, 전력)를 바꾸는 것, 또는 단계를 하나 추가하거나 빼는 것.

PM 때 같은 사양의 새 부품으로 교체하는 것은 일반적으로 PM으로 본다. 다만 교체한 뒤에도 똑같이 테스트 런을 해야 한다.

변경은 어떤 단계를 거치나?

아래는 흔히 볼 수 있는 일곱 단계다. 팹마다 명칭과 세부 내용은 다르다.

1. 변경 제안: 무엇을 왜 바꾸는지 명확히 적는다. 뒤에 오는 모든 사람이 이 ‘왜’에서부터 판단을 시작한다. 명확히 적지 않으면 다른 사람은 추측할 수밖에 없고, 나중에 거슬러 확인할 수도 없다.
2. 영향 평가: 이 공정을 어떤 제품이 쓰는지, 뒤의 어느 공정이 영향을 받는지, 위험이 얼마나 큰지 확인하고, 위험이 클수록 더 많이 검증한다. 한 공정에서 한 가지 제품만 만드는 경우는 드물어서, 눈앞의 제품만 보면 다른 제품을 망칠 수 있다.
3. 소량 시험, 측정, 비교: 먼저 시험용 웨이퍼를 쓰거나 스플릿 실험으로 몇 장만 새 조건으로 진행하고, 바꾸지 않은 대조군을 남겨 두며, 여러 로트에 걸쳐 보는 경우가 많다. 대조군이 있어야 차이가 새 조건 때문인지, 그 로트가 마침 달랐던 것인지 구분할 수 있다. 처음부터 고객 로트 전체로 시험하면, 틀렸을 때 로트 하나가 통째로 날아간다.
4. 관련자 검토와 서명: 변경이 어디에 닿는지에 따라 공정, 공정 통합, 품질, 장비 담당자가 데이터를 보고 서명한다. 각자 보는 곳이 다르다. 이 공정, 뒤의 몇 공정, 출하 품질, 장비가 감당할 수 있는지 등이다. 한 사람만 승인하면 한 각도에서만 본 것이고, 다른 곳의 문제는 아무도 보지 못한다.
5. 필요하면 고객에게 알리고 회신을 기다린다: 고객에게 영향을 줄 수 있는 변경이면 먼저 PCN을 보낸다(다음 절). 고객은 자기 제품이 영향을 받는지 평가할 시간이 필요하다. 알리지 않고 바꿨다가 고객이 나중에 알게 되면 신뢰를 잃는다.
6. 레시피, 문서, 교육을 정식으로 변경: 시스템에서 새 버전으로 바꾸고 이전 버전은 사용을 중지한다(‘레시피란?’ 참고). SOP도 함께 고치고, 그대로 작업할 사람은 작업 전에 먼저 교육을 받는다. 장비, 문서, 사람이 같은 버전을 따라야 한다. 시스템은 바꿨는데 문서를 고치지 않으면 야간조가 예전 방식대로 작업할 수 있다.
7. 변경 후 계속 지켜보기: 새 조건을 적용한 뒤에도 측정값은 계속 관리도에 그리고, 바꾼 직후 처음 몇 로트는 더 자세히 본다(‘SPC 관리도란?’ 참고). 시험한 몇 로트가 양산에서 생길 모든 상황을 다 겪어 보는 것은 아니다. 지켜보는 사람이 없으면 문제가 고객에게 가서야 드러날 수 있다.

PCN이란? 언제 고객에게 알려야 하나?

PCN은 product/process change notice의 약자로, 우리말로는 흔히 ‘제품 변경 통지’ 또는 ‘공정 변경 통지’라고 한다. 공급사가 고객에게 보내는 문서로, 무엇을 바꿨는지, 왜 바꿨는지, 어떤 영향이 예상되는지를 적는다.

모든 변경에 PCN을 보내는 것은 아니다. 공개된 업계 표준은 변경을 두 가지로 나눈다. 형태, 조립, 기능, 품질, 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 변경은 주요 변경으로 반드시 알려야 하고, 경미한 변경을 알릴지는 양측이 미리 정한 약속에 따른다. 다른 팹에서 생산하는 것, 공정을 바꾸는 것, 재료를 바꾸는 것은 주요 변경인 경우가 많다.

알리는 시점도 일러야 한다. 업계에서 흔한 방식은 변경된 제품을 처음 출하하기 최소 90일 전에 알리는 것이며, 그보다 일찍 출하하려면 고객의 동의를 받거나 양측이 따로 합의해야 한다. 자동차처럼 여러 해 동안 쓰는 제품은 요구가 더 엄격해서, 변경하면 표준에 따라 다시 검증해야 하는 경우가 많다(뉴스에 나오는 ‘차량용 반도체’는 무엇이 다를까? 참고).

임시 변경과 편차 승인서란? APC의 자동 보정과는 무엇이 다른가?

	적용 기간	예
변경	이후로 계속 새 방식을 따른다	POR의 수치 하나를 바꾼다
임시 변경	끝나는 시점이 있고, 그때가 되면 원래대로 되돌린다	장비가 부품을 기다리는 며칠 동안 다른 조건으로 버틴다
편차 승인서	승인서에 적힌 그 로트(또는 몇 로트)에만 적용된다	이 로트가 너무 오래 기다려 시간 상한을 넘었지만, 엔지니어가 아직 쓸 수 있다고 판단한다

임시 변경도 똑같이 신청하고 서명해야 하며, 언제 끝나는지도 명확히 적어야 한다. 가장 위험한 것은 고비는 넘겼는데 아무도 원래대로 되돌리는 것을 기억하지 못하는 경우다. 편차 승인서는 그 로트를 계속 따라다니므로, 나중에 문제가 생기면 추적할 수 있다.

APC의 보정은 다른 이야기다. 로트마다 계측이 끝나면 시스템이 미리 설계해 둔 규칙에 따라 정해 둔 몇 가지 수치만 조정해 다음 로트를 더 정확하게 만든다(‘APC란?’ 참고). 반대로 사람이 고정된 수치를 즉석에서 건드리면, 결과가 괜찮아 보이더라도 절차를 거치지 않은 변경이다.

감사는 무엇을 확인하나?

감사(audit)는 누군가 미리 정한 요구 사항에 따라 ‘문서에 적힌 것’과 ‘실제로 하는 것’이 맞는지 확인하는 일이다(‘품질 보증(QA)은 팹에서 무슨 일을 할까?’ 참고). 공장이 스스로 점검하는 내부 감사도 있고, 고객이 사람을 보내 점검하는 고객 감사도 있다.

변경에 관해서는 흔히 두 가지를 본다. 현장에서 쓰는 문서와 레시피가 승인된 최신 버전인지, 그리고 변경마다 무엇을 바꿨는지, 왜 바꿨는지, 데이터는 어디 있는지, 누가 서명했는지 기록이 있는지다. 품질경영 국제 표준도 생산상의 변경에 대해 검토 결과와 누가 승인했는지를 기록으로 남기도록 요구한다. 기록은 감사만을 위한 것이 아니다. 언젠가 문제가 생기면, 어느 변경 때문인지, 어느 로트부터 시작됐는지를 이 기록으로 찾아낸다.

fab24hr에서는

‘출근’을 누르고 ‘직장인의 하루’를 고른 뒤, ‘오늘 나는’ 카드에서 ‘양산 팹’을 누르고 좌우로 넘겨 공정 엔지니어로 간 다음 이름 아래의 ‘세정’을 누르면 세정 공정 엔지니어가 된다. 오전 근무 ‘올라가는 파티클’에서는 일단 WET-05의 침지 시간을 늘려 버티고 약액 교체를 오후로 미룰 수 있다. 이렇게 고르면 허 팀장이 말한다. “침지 시간 연장은 임시 변경이라 서류는 제가 서명했어요.” 저녁 근무 ‘더 센 약액’에서는 새로 교체한 약액이 더 세다. 아침에 늘린 시간을 되돌려 놓지 않았다면 과다 세정이 된다.

장비 엔지니어로 넘겨 ‘세정’을 누르면, 저녁 근무 ‘너무 강함’은 더 직접적이다. 모니터 웨이퍼가 식각된 양이 상한에 바짝 붙어 있다. 공정 담당에게 침지 시간을 되돌려 달라고 하고 모니터 웨이퍼를 돌려 확인할 수도 있고, 히터 온도를 직접 몇 도 낮춰 오늘 밤 로트를 먼저 통과시킬 수도 있다. 후자가 빠르지만, 공정 조건표에는 그 기록이 없다.

메인 스토리 ‘칩의 일생’ 챕터 4 ‘2주 앞당기기’에서는 R&D 라인의 기술 이전 체크리스트에 POR도 있고 고객의 동의서도 있다. 챕터 5 ‘마지막 한 칸’에서는 POR의 마지막 칸을 채워야 하며, 양산 팹은 그 값을 몇 년 동안 그대로 쓰게 된다.

게임 속 회사, 인물, 장비 번호, 숫자는 모두 가상이다. 변경 관리의 절차는 품질경영과 업계 표준의 일반적인 설명을 바탕으로 썼으며, 실제 명칭, 양식, 누가 서명하는지는 회사마다 다르다. 다른 전문 용어는 반도체 공장 전문 용어, 쉬운 말로 풀이에서 찾아볼 수 있다.