품질 보증(QA)은 팹에서 무슨 일을 할까?

품질 보증은 영어로 quality assurance, 흔히 줄여서 QA라고 한다. 팹에서 품질 보증이 챙기는 것은 내보내는 제품을 믿을 수 있느냐다. 제품이 공장을 떠나기 전에 누군가 확인하고 내보내도 된다고 말해야 하며, 문제가 생기면 원인을 찾을 수 있어야 하고 대책이 실제로 끝났는지도 끝까지 확인할 수 있어야 한다. 공정 엔지니어는 각 공정이 제대로 되었는지를, 장비 엔지니어는 장비가 제대로 돌아가는지를 챙긴다(공정 엔지니어와 장비 엔지니어는 무엇이 다를까? 참고). 품질 보증이 보는 것은 다른 문제다. 거쳐야 할 길을 실제로 거쳤는지, 그것으로 충분한지다.

품질 보증(QA)과 품질 관리(QC)는 무엇이 다를까?

도시락 가게로 생각해 보자. 도시락을 내보내기 전에 한 번 보고 반찬이 잘못 담기지 않았는지, 이물질이 없는지 확인하는 것은 품질 관리(quality control, QC)다. 재료를 어떻게 받을지, 냉장고를 몇 도로 맞출지, 문제가 생기면 어떻게 조사할지처럼 가게 전체의 방식을 관리해 도시락 하나하나가 잘못되기 어렵게 만드는 것은 품질 보증이다.

국제 품질경영 표준(ISO 9000 시리즈)도 이렇게 나눈다. 품질 관리는 품질 요구 사항을 충족하는 데 중점을 두고, 품질 보증은 품질 요구 사항이 충족될 것이라는 신뢰를 주는 데 중점을 둔다.

	품질 관리 QC	품질 보증 QA
보는 것	만들어진 제품	방식 전체
묻는 질문	이 로트는 합격인가?	모든 로트가 합격이라고 무엇을 근거로 믿는가?
자주 하는 일	계측, 검사, 샘플링	절차 수립, 감사, 이상 추적, 고객 설명

품질경영 학자 데밍이 남긴, 자주 인용되는 말이 있다. 검사는 너무 늦게 온다는 것이다. 제품이 좋은지 나쁜지는 만들어지는 순간에 이미 정해진다. 그래서 품질 보증이 하려는 일은 불량을 골라내는 데서 그치지 않고, 불량이 잘 만들어지지 않게 하는 것이다. 품질 관리는 흔히 품질 보증의 일부로 여겨지며, 두 기능이 한 부서에 있을 수도 있다. 명칭과 업무 분담은 회사마다 다르다.

출하 전에 품질 보증은 무엇을 볼까?

웨이퍼가 공장을 떠나 후공정으로 가기 전에 마지막으로 한 번 검사를 하는데, 이를 출하 검사라고 한다. 보는 것은 두 가지다.

• 기록: 모든 공정을 다 마쳤는지, 홀드된 채 아직 처리가 끝나지 않은 것은 없는지, WAT(웨이퍼 공정을 마친 뒤 측정하는 전기적 특성 값)가 범위 안에 있는지.
• 제품 자체: 웨이퍼 매수, 라벨, 외관. 예를 들어 표면에 스크래치가 없는지.

물량이 많아 모든 웨이퍼를 꼼꼼히 볼 수는 없으므로, 미리 정해 둔 샘플링 표에 따라 몇 장을 뽑고 그 결과로 로트를 내보낼지 정하는 경우가 많다.

샘플링도 놓칠 수 있다. 25장이 든 박스 하나에 문제 있는 웨이퍼가 3장 있다고 하자. 5장을 뽑아 보면, 계산상 약 절반의 확률로 뽑은 5장이 모두 정상이다. 그래서 일단 문제가 발견되면 로트 전체를 다시 봐야 하는 경우가 많고, 뽑힌 한 장만 빼고 끝낼 수는 없다.

검사가 끝나지 않은 제품은 릴리스(출하 승인)하지 않는다. 릴리스 기록에는 누가 내보내도 된다고 했는지가 드러나야 한다. 문제가 있는 제품은 먼저 표시하고 따로 격리해, 잘못 출하되지 않게 한다.

때로는 로트가 규정을 완전히 따르지 못하는 경우도 있다. 예를 들어 두 공정 사이에서 상한보다 조금 더 오래 기다렸는데(Q-time이란? 참고) 엔지니어가 아직 쓸 수 있다고 판단하면, 편차 승인서를 쓴다. 무엇이 달랐는지, 왜 그래도 쓸 수 있는지, 누가 서명했는지를 적는다. 고객의 동의가 필요한 경우도 있다. 품질 보증은 이 문서가 명확하게 쓰였는지, 서명해야 할 사람이 서명했는지를 본다.

고객이 칩에 문제가 있다고 하면 품질 보증은 어떻게 조사할까?

고객이 칩이 동작하지 않는 것을 발견하거나, 어떤 로트의 수율이 평소보다 나쁘다고 하면(뉴스에서 말하는 ‘수율’이란? 참고), 품질 보증이 이 일을 받는 창구 중 하나인 경우가 많다. 먼저 어느 로트인지, 어떤 증상인지, 어느 단계에서 발견했는지를 분명히 묻는다.

반품된 제품에는 먼저 반품 승인서를 발행하는 경우가 많은데, 영어 약자로 RMA라고 한다. 이어서 불량 분석을 하는데, 먼저 제품을 망가뜨리지 않는 검사를 하고, 그다음에 한 단계씩 열어 본다. 외관을 보고, 전기적 특성을 다시 측정하고, X선을 찍은 뒤, 마지막에야 패키지를 열거나 단면 분석으로 단면을 본다. 한번 열면 되돌릴 수 없기 때문이다.

기록도 거슬러 올라가 확인한다. MES에는 각 로트가 어느 장비를 언제 어떤 레시피로 거쳤는지가 기록되어 있어서, 같은 시간대에 같은 장비를 거친 로트가 또 무엇인지 찾을 수 있다.

마지막으로 고객에게 보고서를 보낸다. 흔히 쓰는 형식은 8D라고 하며, 팹 내부의 이상 보고서에도 자주 쓰인다. 무슨 일이 있었는지, 어떻게 봉쇄했는지, 원인이 무엇인지, 어떻게 재발을 막을지를 담는다. 차량용 칩 고객은 요구가 더 엄격해서 ‘100만 개 중 몇 개가 불량인지’로 따지는 경우가 많고, 0에 가까울수록 좋다.

팹에서 이상이 생기면 품질 보증은 무엇을 추적할까?

장비에 경보가 뜨거나 누군가 조작을 잘못했을 때(MO란? 참고), 장비를 고치고 원인을 찾는 일은 주로 공정과 장비 엔지니어가 맡는다. 품질 보증이 추적하는 것은 이 일이 한 바퀴를 끝까지 돌았는지다.

1. 먼저 봉쇄 조치: 문제가 있을 수 있는 로트를 막아 세우고, 다른 로트도 영향을 받지 않았는지 빠짐없이 조사한다.
2. 근본 원인 찾기: ‘왜 잘못됐나’만 묻지 않고 ‘왜 더 일찍 걸러지지 않았나’도 묻는다. 흔히 ‘왜’를 다섯 번 연달아 묻거나, 특성요인도(피시본 다이어그램)를 그려 가능한 원인을 분류해 늘어놓는다.
3. 대책 수립: 항목마다 맡은 사람과 기한이 있어야 한다.
4. 수평 전개: 다른 장비, 다른 제품에도 같은 허점이 없는지 본다.
5. 효과 확인: 기한이 되면 증거를 본다. 다 했다는 말만 듣고 끝내지 않는다.

품질 보증은 평소의 기록도 되짚어 본다. 관리도를 누군가 실제로 보고 있는지(SPC 관리도란? 참고), 이상이 생겼을 때 OCAP대로 처리했는지(OCAP이란 무슨 뜻일까? 참고) 같은 것이다. 맞지 않는 부분이 있다면, 핵심은 누가 빠뜨렸느냐가 아니라 절차의 어느 부분이 빠뜨리기 쉽게 되어 있느냐다.

감사란? 누가 누구를 감사할까?

감사(audit)는 미리 정한 요구 사항에 따라 계획적으로 ‘적어 둔 것’과 ‘실제로 하는 것’이 맞는지 확인하고 기록을 남기는 일이다. 흔히 세 가지로 나눈다.

• 내부 감사: 공장이 스스로를 점검한다.
• 고객 감사: 고객이 공급사의 공장과 프로세스를 점검한다.
• 제3자 감사: 독립된 인증 기관이 점검한다. 예를 들어 공장이 ISO 9001(품질경영시스템의 국제 표준)에 부합하는지 확인하고, 부합하면 인증서를 발급한다.

감사에서는 문서가 최신판인지, 기록을 남겼는지, 지난번에 지적된 문제를 고쳤는지를 자주 본다. 감사에서 발견된 문제도 이상과 마찬가지로 고칠 사람과 기한이 있어야 하고, 끝나면 증거가 있어야 한다.

품질 보증은 누구와 함께 일할까?

• 공정·장비 엔지니어: 이상이 생기면 함께 조사한다. 그들이 고치고, 품질 보증은 끝날 때까지 추적한다.
• 공정 통합: 웨이퍼 한 장을 살릴지(웨이퍼 판정), 편차 승인서에 서명할 수 있는지를 함께 보는 경우가 많다(공정 통합 엔지니어(PIE)는 무슨 일을 할까? 참고).
• 제조부: 출하 검사, 홀드된 로트, 인수인계를 함께 챙긴다(팹의 제조부는 무슨 일을 할까? 참고).
• 생산관리: 로트가 막혀 납기가 늦어지면 함께 일정을 다시 짠다(생산관리는 무슨 일을 할까? 참고).
• 후공정 공장: 웨이퍼의 다음 목적지로, 자체 품질 보증 조직이 있다(OSAT란? 참고). 어떤 공장에서는 품질 보증이 신뢰성도 맡는다. 예를 들어 칩 일부를 뽑아 HTOL 수명 시험을 한다(번인이란? 참고).

fab24hr에서는

‘출근’을 누르고 ‘직장인의 하루’를 고른 뒤, ‘오늘 나는’ 카드에서 ‘양산 팹’을 누르고 좌우로 넘겨 ‘품질 엔지니어’를 찾는다. 네 근무 중 어느 근무가 나오는지는 게임을 연 시간에 따라 정해진다.

• 심야 근무 ‘보낼까, 막을까’: 이번 주 품질 온콜은 나다. 새벽 1시가 조금 넘어 야간조의 아하오가 전화한다. 25장짜리 로트가 내일 아침 6시 반에 트럭에 실려야 하는데, 5장을 뽑아 보니 2장의 가장자리에 스크래치가 있고, 그중 하나는 칩이 놓이는 영역까지 긁혀 있다. 전부 다시 볼지, 로트 전체를 일단 막을지, 그 한 장만 뺄지는 내가 정한다.
• 오전 근무 ‘계획대로 했나’: 10:00에 식각 구역으로 가서, 새벽에 ETCH-03이 멈췄던 그 밤을 OCAP과 한 단계씩 대조한다. 맞지 않는 세 항목을 ‘야간조가 하지 않음’으로 기록할지, ‘양식과 계획의 누락’으로 기록할지 정해야 한다.
• 오후 근무 ‘어떻게 기록할까’: 14:05, ETCH-05에서 수동 투입 도중 문제가 생긴다. 먼저 현장을 보존하고, 장비가 실제로 처리한 내역과 MES 기록을 웨이퍼 한 장씩 대조한다.
• 저녁 근무 ‘고객에게 쓰기’: 고객에게 보낼 서면 설명을 쓰고, 검토 회의에서 정한 대책 세 가지를 추적표로 만든다. 누가, 언제까지, 무엇을 하면 완료로 볼지를 적는다.

메인 스토리 ‘칩의 일생’ 챕터 12 ‘출하 전날 밤’에서 나는 후공정 공장의 고객 담당이다. 후공정 공장의 품질 엔지니어 메이화가 출하 전 체크리스트를 들고 한 항목씩 함께 대조한다. “기록이 한 장이라도 빠지면 통과시키지 않아요.”

게임 속 회사, 인물, 로트 번호, 장비와 수치는 모두 가상이다. 품질 보증이 하는 일은 품질경영 표준의 일반적인 설명과 통계적 품질 관리에 관한 공개 자료를 바탕으로 썼으며, 실제 업무 분담과 명칭, 양식은 회사마다 다르다. 다른 업계 용어는 ‘반도체 공장 전문 용어, 쉬운 말로 풀이’에서 찾아볼 수 있다.