팹 인프라 엔지니어는 무슨 일을 할까?

인프라 엔지니어는 팹 전체를 ‘살아 있게’ 하는 시스템을 맡는다. 전기, 초순수, 가스, 케미컬, 클린룸 공조, 배기와 폐수 처리, 냉각수다. 칩을 만드는 것은 장비지만, 장비는 전기를 먹고, 물로 웨이퍼를 헹구고, 가스와 약액을 쓰며, 열과 배기가스를 내보내야 한다. 이 모든 것이 팹 인프라(설비·유틸리티)에서 온다. 대만에서는 흔히 줄여서 ‘물·전기·가스·화학’이라고 부른다. 영어로는 facilities engineer라고 한다.

인프라는 정확히 어떤 시스템을 맡을까?

팹을 하나의 도시라고 생각해 보자. 장비는 가게 하나하나이고, 인프라는 상수도 회사, 전력 회사, 도시가스 회사, 청소 업체를 한 부서가 모두 맡은 셈이다.

시스템	하는 일
전기	모든 장비와 공조, 펌프가 전기를 쓴다
초순수	웨이퍼를 헹구는 물로, 물 분자 말고는 거의 아무것도 남지 않았다
가스	질소처럼 사용량이 많은 가스는 대형 저장 탱크나 가스 제조 설비에서 배관으로 들어오고, 독성·가연성·부식성이 있는 특수 가스는 대부분 가스 캐비닛에 실린더 단위로 넣어 두고 공급한다
케미컬	산, 알칼리, 용제를 배관으로 장비 옆까지 보낸다
클린룸 공조	공기를 여과하고, 온도와 습도를 안정시키고, 실내 기압을 바깥보다 조금 높게 유지한다
배기와 폐수	장비에서 뽑아낸 배기가스와 쓰고 난 물은 처리한 뒤에야 내보낼 수 있다
냉각수	공급 한 줄, 환수 한 줄로 장비의 열을 가져간다

이런 배관과 펌프, 처리 설비는 상당수가 클린룸 아래층의 서브팹에 있다. 장비의 배기가스는 흔히 옆에 있는 배기가스 처리 장치에서 먼저 태우거나, 분해하거나, 물로 씻은 뒤에 큰 배기 덕트로 보낸다. 초순수를 어떻게 만드는지는 ‘초순수는 얼마나 순수할까?’, 클린룸의 공기를 어떻게 불어 보내는지는 ‘클린룸은 얼마나 깨끗할까?’를 참고하자.

이 시스템들은 왜 잠깐만 멈춰도 영향이 클까?

장비 한 대가 고장 나면 멈추는 것은 한 대다. 인프라 시스템이 멈추면 그 시스템을 쓰는 모든 장비가 멈춘다. 건물에 정전이 나면 한 집이 아니라 건물 전체의 전기가 끊기는 것과 같다.

가장 뚜렷한 것은 전기다. 외부 전압이 갑자기 잠깐 떨어지는 것을 순간 전압 강하라고 하며, 대부분 1초도 안 된다. 이 한 번만으로도 장비가 멈출 수 있다. 업계에는 장비가 적어도 특정한 짧은 전압 강하는 견뎌야 한다고 정한 표준까지 있으니, 드문 일이 아니라는 뜻이다. 장비가 멈출 때 안에 웨이퍼가 있을 수도 있다. 다시 가동하고 만든 것에 문제가 없는지 확인하기까지 몇 시간이 걸릴 수 있고, 심하면 더 오래 걸린다.

다른 시스템도 마찬가지다. 냉각수가 멈추면 펌프와 장비가 금세 과열되어 멈춘다. 초순수가 멈추면 헹굼이 필요한 공정을 진행할 수 없다. 온도와 습도가 흐트러지면 온습도에 민감한 포토 공정이 영향을 받는다. 그래서 이 시스템들은 1년 내내 돌아간다(‘반도체 공장은 왜 24시간 멈추지 않을까?’ 참고).

인프라 엔지니어는 매일 무슨 일을 할까?

중앙 제어실: 벽 한 면으로 팹 전체를 본다

팹 전체의 물, 전기, 가스, 케미컬, 배기, 그리고 클린룸의 온도와 습도, 차압 신호가 모두 중앙 제어실로 모여 벽 한 면을 가득 채운 화면에 뜬다. 중앙 제어실에는 24시간 사람이 있으므로, 인프라에서도 누군가는 교대로 야간 당직을 서야 한다. 미국에서 널리 쓰이는 한 소방 규정은 반도체 공장을 다룬 장에서, 생산 구역 밖에 비상 제어실을 두고 훈련받은 사람이 늘 상주하도록 요구한다.

순회 점검: 한 바퀴 돌며 눈과 귀로 본다

화면에는 숫자가 보이지만, 물이 떨어지는 것, 이상한 소리, 헐거워진 곳은 보이지 않는다. 그래서 현장을 한 바퀴 돈다. 계기를 보고, 펌프 소리를 듣고, 새는 곳이 없는지 본다. 예를 들어 산을 보내는 배관 중에는 이중관으로 만든 것이 있다. 안쪽 관이 새면 바깥 관이 먼저 받아 내고, 사이의 감지 램프가 켜진다.

실린더 교체, 퍼지, 리크 체크

특수 가스를 다 쓰면 실린더를 교체해야 하는데, 가장 조심해야 하는 순간 중 하나다. 두 사람이 한 조가 되어 호흡 보호구를 착용하는 것이 일반적이다. 분리하기 전에 먼저 퍼지를 한다. 진공으로 뽑고 질소를 채우기를 여러 번 반복해 배관 안에 남은 가스를 깨끗이 몰아낸다. 연결한 뒤에는 리크 체크를 한다. 감지기로 이음쇠 하나하나를 따라가며 냄새를 맡아 틈이 없는 것을 확인한 다음에야 실린더를 연다. 캐비닛 안에도 가스 감지기가 달려 있어, 만에 하나 새면 가장 먼저 알아챈다.

LOTO: 수리 중이니 건드리지 말 것

수리하기 전에는 그곳으로 무언가를 보내는 스위치를 먼저 끄고 잠근 뒤, 이름을 적은 표지를 건다. 이것을 LOTO(lockout/tagout)라고 한다. 산업안전 규정에서 막아야 하는 것은 전기만이 아니라 압력, 화학물질, 열도 포함되며, 배관의 밸브도 일종의 스위치로 본다. 인프라 시스템은 온통 배관과 전기이므로 LOTO를 쓸 일이 많다.

새 장비 반입: 훅업

새 장비가 도착하기 전에 인프라는 연결 지점을 미리 마련해 둔다. 장비 위치가 정해지면 연결표에 따라 물, 전기, 가스, 배기를 한 줄씩 연결하는데, 이것을 훅업이라고 한다. 업계 표준 중에는 장비 연결 지점에 일반적으로 어떤 인프라 공급이 있는지 목록으로 정리한 것도 있다.

인프라 엔지니어와 장비 엔지니어는 무엇이 다를까?

한마디로 장비 엔지니어는 장비 자체를, 인프라 엔지니어는 장비가 먹는 물·전기·가스를 맡는다. 둘의 경계는 대략 장비의 연결 지점이다. 연결 지점 바깥의 배관, 전기, 배기는 인프라 몫이고, 연결 지점 안쪽, 즉 장비 속 부품은 장비 쪽 몫이다.

	장비 엔지니어	인프라 엔지니어
맡는 것	장비 자체: 챔버, 부품, PM	장비가 쓰는 것: 전기, 물, 가스, 케미컬, 배기, 냉각수
문제의 범위	대개 한 대	그 시스템을 쓰는 모든 장비
자주 하는 일	알람 처리, PM, 부품 교체	중앙 제어실, 순회 점검, 실린더 교체, 훅업

둘은 서로 자주 전화한다. 예를 들어 어떤 장비가 가스를 평소보다 많이 쓴다고 하자. 인프라는 공급 쪽에서 볼 수 있다. 공급원은 정상이고, 같은 라인의 다른 장비도 정상이다. 문제가 그 장비 자체의 이음쇠에 있다면, 그것은 장비 쪽 일이다. 장비 엔지니어가 무슨 일을 하는지는 ‘공정 엔지니어와 장비 엔지니어는 무엇이 다를까?’를 참고하자. 이 시스템들에 필요한 지식은 전기, 기계, 화공, 환경공학에 걸쳐 있다.

fab24hr에서는

‘출근’을 누르고 ‘직장인의 하루’를 고른 뒤, ‘오늘 나는’ 카드에서 ‘양산 팹’을 누르고 좌우로 넘겨 인프라 엔지니어를 찾는다. 이름 아래에는 가스·케미컬, 용수, 전력, 공조의 4개 구역이 있고, 구역마다 네 근무가 있다. ‘가스·케미컬’을 누르면 장비에 필요한 가스와 약액을 맡게 되며, 네 근무 중 어느 근무가 나오는지는 게임을 연 시간에 따라 정해진다. 심야 근무 ‘야간 당직’에서는 중앙 제어실에서 벽 한 면을 가득 채운 화면을 지켜본다. 세정 장비의 PM을 마친 뒤 산 보충 밸브가 수동에 멈춰 있어서, 둘이서 아래층으로 내려가 밸브에 LOTO가 걸려 있는지 먼저 보고 자동으로 되돌린다. 누군가 전화로 헬륨 문제가 ‘한 대만의 문제인지, 전부인지’ 물어 올 수도 있는데, 공급 쪽에서 답한다. 오전 근무 ‘실린더 교체’에서는 가스 캐비닛, 식각 장비 아래의 펌프, 세정 구역으로 가는 이중관을 순회 점검한 뒤 둘이서 특수 가스 실린더를 교체한다. 건너뛴 단계는 나중에 돌아와 발목을 잡는다. 오후 근무 ‘반입’에서는 새 장비가 문 두 개를 지나 들어오고, 연결표에 따라 배관을 한 줄씩 연결한다. 새 가스 배관은 기밀 시험을 해야 하고, 정해진 시간을 다 채울지는 내가 정한다. 저녁 근무 ‘캐비닛 속 아주 조금’에서는 가스 캐비닛 안의 감지기가 아주 적은 양을 읽고, 진짜 누출인지 감지기 자체가 드리프트한 것인지 가려내야 한다. 나머지 세 구역도 있다. 용수팀 엔지니어는 웨이퍼를 헹구는 초순수, 장비의 냉각수, 쓰고 난 폐수를 맡는다. 전력팀 엔지니어는 변전소에서 장비 한 대 한 대까지 가는 전기와 정전 때 움직이는 체계를 맡는다. 공조팀 엔지니어는 클린룸의 공기, 장비의 배기, 공조용 냉수를 맡는다. 게임 속 팹, 인물, 장비 번호와 시간은 모두 가상이며, 퍼지를 몇 번 하는지, 경보를 얼마에 설정하는지 같은 수치도 쓰지 않았다. 인프라가 무엇을 맡고 왜 이렇게 일하는지는 공개된 일반 자료를 바탕으로 썼으며, 어느 회사의 방식도 나타내지 않는다. 다른 전문 용어는 ‘반도체 공장 전문 용어, 쉬운 말로 풀이’에서 찾아볼 수 있다.