반도체 공장 전문 용어, 쉬운 말로 풀이
MO, Hold, Q-time, OCAP, Recipe…… 한 줄씩 쉬운 말로
반도체 공장에서는 매일 쓰는 말이지만, 밖에서는 알아듣기 어렵고 신입도 선뜻 묻기 어려운 말들이에요. 아래 용어는 모두 fab24hr 게임에서 만나는 말이고, 설명도 게임에서 눌렀을 때 나오는 것과 같아요.
바로 가기:
MO · 경광등 · 알람／워닝 · 다운／Up · 가동률 · OCAP · On-call · 인수인계 · Hold · 로트 분할 · Hot lot · Q-time · PM · Season · CMP · 퍼니스 · 열 예산 · 이온 주입 · 면저항 · 테스트 런 · 복구 · SPC · OOC／OOS · 식각 · 웨이퍼 · Recipe · 챔버 · ESC · Reset · 챔버 오픈 · 장비 인계 · Particle · 선폭 · SOP · 디스패치 · He 배압 · 추가 식각 · 수동 투입 · 리워크 · 스크랩 · 웨이퍼 판정 · 트랙아웃 · 작업지시서 · 이상 보고서 · 봉쇄 조치 · 수평 전개 · 풀프루프 · 장비 차용 · Move／WIP · 코터 디벨로퍼 · 노광 후 베이크 · 포토 · 감광액 · 노광기 · 포토마스크 · 현상 · 오버레이 · 서브팹 · 방진복 · 테이프아웃 · 시생산 · 후공정 · 개발 라인 · 스플릿 실험 · 코너 · 누설 전류 · WAT · 웨이퍼 테스트 · 웨이퍼 맵 · TEG · 프로브 카드 · 기술 이전 심사 · POR · HTOL · 리스크 투입 · 웨이퍼 투입 · 콘택트 · 과식각 · 단면 분석 · TEM · 수율 · 편차 승인서 · 런카드 · sccm · FOUP · OHT · MES · 모니터 웨이퍼 · Load port · FDC · 샤워헤드 · 생산관리 · 인프라 · O-ring · 보정 · 온도 측정 웨이퍼 · bin · 테스트 프로그램 · 다이싱 · SiP · 부품 실장 · 솔더 페이스트 · 솔더 패드 · 리플로우 오븐 · RF 전원 · 칠러 · 열교환기 · 다이 본딩 · 와이어 본딩 · 캐필러리 · 풀 테스트 · 몰딩 · 파이널 테스트 · 초기 고장 · 테이프 앤 릴 · 방습 포장 · 아연공기 전지 · 중앙 제어실 · 가스 캐비닛 · 특수 가스 · 밸브 박스 · 퍼지 · 리크 체크 · 기밀 시험 · 개스킷 · 이중관 · 가스 감지기 · 범프 테스트 · 호흡 보호구 · LOTO · 초순수 · 훅업 · 순간 전압 강하 · 배기가스 처리 · 냉각수 · 초록 과자 · PE／공정 엔지니어 · EE／장비 엔지니어 · 공정 통합／PIE · MFG · 트랙인
MO
Mis-operation, 사람이 잘못 조작한 작업이에요. 레시피를 잘못 걸거나, 웨이퍼를 잘못 고르거나, 엉뚱한 공정에서 돌린 경우가 모두 해당해요. 대만 생산 라인에서는 Miss Operation이라고 쓰는 사람도 있어요. MO가 나면 보고하고, 이상 보고서를 쓰고, 검토 회의를 열어야 해요.
조금 더 알아보기
MO가 나면 검토의 핵심은 보통 누가 부주의했느냐가 아니라, 절차의 어디가 실수하기 쉽게 만들었느냐예요. 두 선택지가 너무 비슷하거나, 기억에 기대야 하는 단계가 있거나, 알림이 너무 많아 습관처럼 꺼 버리는 경우 같은 거예요. 안전 연구에서는 ‘스위스 치즈’에 자주 비유해요. 방어선마다 구멍이 있는데, 구멍들이 우연히 일직선으로 늘어설 때만 실수가 끝까지 빠져나가요.
경광등
장비 위에 세워진 신호등이에요. 초록불은 생산 중, 노란불은 장비가 사람을 기다리는 중(대기, 테스트 런, 워닝 발생), 빨간불은 이상으로 멈춘 상태예요. 색마다 무슨 뜻인지는 팹이나 장비마다 조금씩 달라요.
조금 더 알아보기
노란불일 때는 장비가 계속 돌고 알림 대부분은 정말 별일 아니어서, 노란불은 습관처럼 끄게 되기 가장 쉬워요. 하지만 같은 알림이 되풀이된다면 부품이 낡아 가거나 값이 날마다 상한에 가까워지고 있다는 신호일 수 있어요. 그래서 많은 팹에서는 끄더라도 기록을 남기고 누군가 끝까지 챙기게 해요.
알람／워닝
워닝은 주의를 주는 신호예요. 장비는 계속 돌 수 있고, 보통 노란불이 들어와요. 알람은 더 심각한 이상이라 장비가 대개 스스로 멈추고, 빨간불이 들어와요.
조금 더 알아보기
알림이 너무 자주 울리는데 대부분 별일 아니면, 사람들은 습관적으로 끄기 시작해요. 이걸 경보 피로라고 해요. 정말 중요한 하나가 다른 것들과 똑같이 들리는 거예요. 산업계에는 경보 관리만 다루는 표준이 따로 있는데, 핵심 중 하나는 아무도 조치할 필요가 없는 알림을 줄여서 중요한 몇 개가 눈에 띄게 하는 거예요.
다운／Up
다운은 장비가 생산을 못 하는 상태, Up은 생산할 수 있는 상태예요. 다운은 계획된 것(정비)과 계획에 없는 것(고장)으로 나뉘어요.
조금 더 알아보기
장비의 안정성은 흔히 두 숫자로 추적해요. 평균 얼마 만에 한 번 고장 나는지(MTBF)와, 한 번 고치는 데 평균 얼마나 걸리는지(MTTR)예요. 앞의 것은 길게, 뒤의 것은 짧게 만들어야 해요. ‘고장 한 번’에는 계획에 없는 고장만 들어가고 계획된 정비는 들어가지 않아서, 두 종류의 다운을 구분해서 기록해야 해요.
가동률
장비가 가진 시간 중 얼마만큼을 생산에 썼는지 나타내는 비율이에요. 오래 멈출수록 숫자가 나빠져요. 계산 방식은 팹마다 조금씩 달라서, 실제로 로트를 돌린 시간만 세는 곳도 있고 ‘장비는 멀쩡한데 로트를 기다리는’ 시간까지 넣는 곳도 있어요. 업계에서는 흔히 장비 시간을 여섯 가지 상태로 나눠요.
조금 더 알아보기
장비 시간을 어떻게 나누는지에 대해서는 공개된 국제 표준이 있어요. 관찰 기간의 1분 1분을 서로 겹치지 않는 여섯 가지 상태 중 하나로 나누는데, 그중 하나가 ‘비계획 정지’, 즉 고장이에요. 다들 같은 방식으로 나눠야 장비사와 공장이 말하는 가동률이나 평균 고장 간격이 같은 뜻이 돼요.
OCAP
Out-of-Control Action Plan, 이상 처리 절차예요. 관리도나 장비에 이상이 생기면 라인에 있는 사람이 이대로 따라 해요. 무엇부터 멈추고, 어떤 로트를 홀드하고, 누구에게 알릴지요. OCAP에 없는 상황이면 온콜 엔지니어에게 전화해서 물어봐요.
조금 더 알아보기
OCAP의 장점은 사람이 생각할 때까지 기다리지 않아도 된다는 거예요. 한밤중에 관리도에 이상이 생기면, 라인에 있는 사람이 절차를 한 칸씩 따라가며 일단 피해부터 막아요. 경험이 쌓이면서 OCAP도 자라요. OCAP에 없는 상황을 겪을 때마다 나중에 보태 두면, 다음에는 정해진 대응이 생겨요.
On-call
돌아가며 대기하는 당번이에요. 한밤중에 장비에 문제가 생기면 야간조는 맨 먼저 온콜 엔지니어에게 전화해요.
조금 더 알아보기
반도체 공장은 24시간 멈추지 않아요. 장비가 아주 비싸고, 웨이퍼 한 장이 끝나기까지 몇 주에서 몇 달이 걸리고, 장비 상당수는 한 번 멈췄다가 다시 켜면 재확인에 오랜 시간이 걸리기 때문이에요. 기술자와 제조부는 12시간 교대로 여러 조가 돌아가며 일하는 경우가 많고, 엔지니어는 대부분 주간 근무를 하면서 돌아가며 온콜을 서요.
인수인계
두 근무조 사이에 남기는 기록이에요. 앞 근무조가 아직 끝나지 않은 일을 적어서 다음 근무조에 넘겨요.
조금 더 알아보기
인수인계는 사고가 흔히 시작되는 지점이에요. “그 장비는 제가 봤어요”가 다음 근무조에게는 “고쳐 놨어요”로 들릴 수 있어요. 그래서 인수인계는 문서와 대면을 함께 하는 게 좋고, 넘겨받는 사람이 그 자리에서 되묻고 직접 한 번 확인할 수 있어야 해요. 시간도 넉넉히 잡아야 해요. 퇴근 직전에 급하게 두어 마디 하고 끝낼 일이 아니에요.
Hold
누군가 처리 결정을 내릴 때까지 로트를 붙잡아 두고 다음 공정으로 넘기지 않는 거예요.
조금 더 알아보기
홀드된 로트는 저절로 움직이지 않지만 시간은 그대로 흘러요. 오래 기다릴수록 그 로트가 웨이퍼 투입부터 출하까지 걸리는 시간이 길어져요. 그래서 홀드에는 이유와 누가 처리 결정을 내리는지 분명히 적어야 해요. 그래야 로트가 며칠씩 아무도 챙기지 않은 채 선반에 놓여 있는 일이 없어요.
로트 분할
한 로트에서 웨이퍼 몇 장을 떼어 내 별도의 로트로 만들고, 각자 다른 공정으로 보내는 거예요. 나중에 원래 로트로 다시 합칠 수도 있어요.
Hot lot
긴급 로트예요. 보통 모든 공정에서 먼저 처리해요.
조금 더 알아보기
긴급 로트가 빨리 가는 건 다른 로트가 양보해 주기 때문이에요. 보통 모든 공정에서 먼저 처리되니, 다른 로트는 그만큼 더 기다려야 해요. 연구에 따르면 긴급 로트가 많아지면 일반 로트의 사이클 타임이 눈에 띄게 길어지고 생산량도 줄어서, 긴급 로트는 많을수록 좋은 게 아니에요.
Q-time
한 공정을 마치고 그 뒤의 어떤 공정을 시작하기까지 허용되는 최대 시간이에요(대개 바로 다음 공정이지만, 몇 공정 뒤일 수도 있어요). 넘기면 리워크를 해야 하는 경우가 많고, 심하면 스크랩해요. 엔지니어가 아직 쓸 수 있다고 판단하면 편차 승인서를 쓰고 그대로 진행해요.
조금 더 알아보기
공정과 공정 사이에 웨이퍼가 클린룸 공기 속에 머무는 동안, 표면에 아주 얇은 산화막이 서서히 다시 생기거나 수분, 미량의 유기물이 달라붙어요. 오래 두면 다음 공정 결과가 틀어져요. 그래서 로트 순서를 짤 때는 거꾸로 생각할 때가 많아요. 다음 공정이 준비되지 않았다면 그 전 공정을 아직 시작하지 않아요.
PM
Preventive Maintenance, 예방 정비예요. 팹에서 PM이라고 하면 정비를 말해요.
조금 더 알아보기
PM 시점은 달력에 맞춰 잡기도 하고, 사용량에 맞춰 잡기도 해요. 예를 들어 웨이퍼를 몇 장 돌렸는지, 플라즈마를 몇 시간 켰는지 같은 거예요. ‘상태’를 보고 잡는 곳도 있어요. 센서 값이 변하기 시작할 때 PM을 하면 불필요한 정지를 줄일 수 있지만, 먼저 충분히 믿을 만한 데이터가 있어야 해요.
Season
챔버 오픈 후 청소나 부품 교체를 마치면, 함께 돌릴 더미 웨이퍼(고객 로트가 아니에요)를 먼저 몇 장 돌려서 챔버 안쪽 벽을 안정된 상태로 되돌려요.
CMP
화학적 기계 연마예요. 막을 한 층 쌓을 때마다 웨이퍼 표면이 울퉁불퉁해져요. 슬러리가 표면을 무르게 하고, 회전하는 연마 패드가 그걸 평평하게 갈아 내요. 평평해야 다음 층을 정확히 맞출 수 있어요.
조금 더 알아보기
노광기가 또렷하게 볼 수 있는 높낮이 범위는 아주 얕아요. 표면이 평평하지 않으면 같은 패턴인데도 어떤 곳은 선명하고 어떤 곳은 흐려져서, 배선 층을 하나 쌓을 때마다 먼저 평평하게 갈아야 해요. 구리는 식각으로 선을 새기기 어려워서, 보통 절연막에 먼저 홈을 파고 웨이퍼 전체에 구리를 채운 뒤 CMP로 남는 걸 갈아 내요.
퍼니스
웨이퍼를 한꺼번에 선반에 꽂아 아주 뜨거운 긴 관 속으로 밀어 넣고, 산화막이나 다른 박막을 키우거나 고온으로 결정 격자를 회복시켜요. 런 하나에 문제가 생기면 그 안에 든 웨이퍼 전체가 영향을 받아요.
조금 더 알아보기
산화막을 키우는 퍼니스는 대부분 800~1,200℃에서 돌아가요(다른 박막용은 조금 낮은 경우가 많아요). 런 하나가 승온, 공정, 냉각까지 몇 시간씩 걸리고, 길면 하루 가까이 걸려서 한 번에 웨이퍼를 많이 넣어야 남는 게 있어요. 퍼니스 안의 수분도 엄격하게 관리해요. 수분이 조금만 많아도 산화막이 예상보다 빨리 자라요.
열 예산
웨이퍼가 일생 동안 얼마나 뜨거운 곳에, 얼마나 오래 있었는지 모두 합친 총계예요. 온도가 높을수록 더 무겁게 쳐요. 한 번 쓰면 되돌릴 수 없어서, 같은 고온 공정을 두 번 거치면 결과가 달라져요.
조금 더 알아보기
공정이 첨단일수록 열 예산이 빠듯해요. 구조가 작을수록 원자가 조금만 퍼져도 모양이 뭉개지거든요. 그래서 많은 공정이 더 낮은 온도로 바꾸거나 몇 초만 데우는 급속 가열을 써서, 열을 꼭 필요한 공정에 남겨 둬요. 붕소처럼 빨리 움직이는 원자는 오래 걸리는 퍼니스 공정에서 특히 경계 밖으로 퍼져 나가기 쉬워요.
이온 주입
붕소나 인 같은 원자를 전기를 띤 이온으로 만들어 가속해서 실리콘에 박아 넣고, 어디에 전기가 얼마나 통할지 정해요. 한번 박힌 건 다시 빼낼 수 없어요.
조금 더 알아보기
예전에는 웨이퍼를 불순물이 든 고온 퍼니스에 넣고 900~1,200℃에서 원자가 스스로 확산해 들어가게 했어요. 이온 주입은 얼마나 넣을지, 얼마나 깊이 넣을지를 정확하게 조절할 수 있고 재현성도 좋아서 1970년대부터 주류가 됐어요. 넣고 싶지 않은 곳은 감광액이나 산화막으로 덮어 두면 이온이 들어가지 못해요.
면저항
얇은 도전층이 전기를 얼마나 잘 통하는지 나타내는 숫자예요. 이온 주입으로 넣은 원자가 너무 적으면 면저항이 높게 나와요.
조금 더 알아보기
면저항의 단위는 ‘옴 퍼 스퀘어’예요. 같은 막 위에 정사각형을 그리면, 크기와 상관없이 한 변에서 맞은편 변까지의 저항이 같아서 숫자 하나로 비교할 수 있어요. 흔히 4점 탐침으로 재요. 바깥쪽 두 바늘로 전류를 흘리고 안쪽 두 바늘로 전압을 재면, 바늘과 막이 닿는 지점의 저항이 섞이지 않아요.
테스트 런
테스트 웨이퍼로 장비가 만든 결과가 규격 안에 드는지 확인하는 거예요. 식각에서는 주로 식각 속도와 파티클을 봐요. 테스트 런을 통과해야 복구할 수 있어요.
조금 더 알아보기
테스트 런 결과는 규격 안에 드는지만 보는 게 아니라, 그 장비의 평소 값과도 비교해요. 규격 안에 들더라도 평소와 확연히 다르면 장비 안의 무언가가 변했다는 뜻이에요. 그럴 때는 ‘통과’라는 결과만 보고 바로 로트를 넣지 않고, 몇 장 더 돌려 확인하는 경우가 많아요.
복구
장비가 다운에서 다시 생산할 수 있는 상태로 돌아오는 거예요. 장비 쪽이 하드웨어를 넘기고 공정 쪽이 결과를 확인해서, 둘 다 통과해야 복구로 인정돼요.
SPC
통계적 공정 관리예요. 로트마다 측정값을 관리도에 찍어서 공정이 서서히 변하고 있지 않은지 지켜봐요.
조금 더 알아보기
SPC는 변동을 두 종류로 나눠요. 작은 원인 여러 개가 모여 늘 있는 자연스러운 흔들림, 그리고 무언가가 바뀌어서 나타나는 이상이에요. 앞의 것은 공정이 원래 그런 모습이라 대부분 신경 쓸 필요가 없고, 뒤의 것은 원인을 찾아 없애야 해요. 관리도의 한계선이 바로 이 둘을 가르는 기준이에요.
OOC／OOS
OOC는 관리 한계를 벗어났거나 판독 규칙을 어긴 경우예요(예를 들어 8점이 연속으로 중심선 한쪽에 있을 때). OOS는 규격을 벗어난 경우예요. OOC라고 꼭 OOS인 건 아니지만, 둘 다 조치가 필요해요.
조금 더 알아보기
관리도를 판독하는 규칙 중 흔히 쓰는 한 세트는 1956년에 정리됐어요. 점 하나가 표준편차 3배를 넘는 경우, 8점이 연속으로 중심선 한쪽에 있는 경우 등이에요. 규칙을 많이 쓸수록 공정이 흔들리는 걸 일찍 알아채지만, 오경보도 함께 늘어요. 첫 번째 규칙만 쓰면 대략 370점에 한 번, 네 가지를 다 쓰면 대략 90점에 한 번 오경보가 나요.
식각
웨이퍼 표면에서 감광액에 덮이지 않은 재료를 걷어 내서 회로 패턴을 새기는 거예요. 가는 패턴은 대부분 플라즈마로 깎고(건식 식각), 화학 용액을 쓰는 방법도 있어요(습식 식각). ETCH-03은 플라즈마를 쓰는 쪽이에요.
조금 더 알아보기
습식 식각은 대개 사방으로 한꺼번에 파고들어서, 감광액 가장자리 아래까지 안쪽으로 깎아 들어가요. 그래서 새겨진 가장자리가 비스듬하고 둥글어요. 가는 패턴은 아래로만 깎아야 하니까 대부분 플라즈마를 써요. 식각에서는 ‘선택비’도 중요해요. 깎아야 할 층은 빨리, 그 아래층은 천천히 깎여야 제때 멈출 수 있어요.
웨이퍼
실리콘으로 만든 둥근 판이에요. 칩은 그 위에 한 층씩 쌓아서 만들어요. 이 팹에서는 지름 30cm(12인치)짜리를 쓰고, 한 박스에 25장이 들어가요.
조금 더 알아보기
웨이퍼가 둥근 건, 칩을 만드는 단결정 실리콘을 녹인 실리콘에서 돌리면서 천천히 끌어올려 원기둥으로 키운 다음 얇게 썰기 때문이에요. 네모난 칩을 둥근 판에 배치하면 가장자리에서 버려지는 부분이 생기는데, 웨이퍼가 클수록 버려지는 비율이 작아져요. 가장자리의 작은 홈은 결정 방향을 표시하고, 장비는 이걸로 웨이퍼 위치를 맞춰요.
Recipe
장비가 그대로 따라 돌리는 설정이에요. 가스, 압력, 파워, 시간(초)이 들어 있어요. 장비 한 대에 여러 개가 있어서, 하나를 잘못 고르면 결과물이 잘못 나와요.
조금 더 알아보기
양산용 레시피는 대개 장비에 두고 아무나 고칠 수 있게 하지 않아요. 중앙에서 관리하는 서버에 저장해 두고, 작업을 시작할 때 시스템이 번호에 맞는 레시피를 장비로 보내요. 누가 언제 고쳤는지 기록이 남아서, 문제가 생기면 거슬러 올라가 확인할 수 있어요.
챔버
장비 안에서 실제로 웨이퍼를 가공하는 밀폐된 공간이에요. 장비 한 대에 챔버가 두 개 이상(챔버 A, 챔버 B) 있는 경우가 많고, 하나씩 따로 멈출 수 있어요.
조금 더 알아보기
챔버 안쪽 벽에는 공정을 거듭하면서 무언가가 조금씩 쌓여요. 이 층이 플라즈마 속 성분을 흡수하거나 내놓기 때문에 식각 속도가 따라서 흔들려요. 그래서 챔버를 정기적으로 열어 청소하는데, 청소한 뒤에는 벽 상태가 다시 바뀌어서 또 안정될 때까지 기다려야 해요.
ESC
정전척이에요. 정전기로 웨이퍼를 스테이지에 붙잡아 둬요.
조금 더 알아보기
일반적인 흡착판은 안팎의 기압 차를 이용하는데, 챔버 안이 진공에 가까우면 이 방법이 통하지 않아요. 그래서 대신 정전기를 써요. 스테이지 안의 금속에 높은 전압을 걸어 아주 얇은 절연층 너머로 웨이퍼를 붙잡아요. 식각, 이온 주입, 증착처럼 진공에서 하는 장비에서 많이 써요. 포토 장비는 대부분 일반 기압에서 작동해서 여전히 진공 흡착 척을 쓰고, 진공 속에서 노광하는 극자외선 노광기만 정전 방식으로 바꿔요.
Reset
장비의 에러 상태를 지워서 다시 시작하게 하는 거예요. 원인을 없애지 않고 리셋하면 같은 문제가 또 생겨요.
챔버 오픈
챔버를 열어 수리하거나 청소하는 거예요. 한 번 열면 안쪽 상태가 바뀌어서, 다시 진공 배기, 리크 체크, 시즈닝, 테스트 런을 거쳐야 해요.
조금 더 알아보기
챔버를 열자마자 공기 중의 수분이 안쪽 벽에 한 겹 달라붙고, 나중에 진공 배기를 할 때 이 수분이 아주 조금씩 천천히 빠져나와서 원하는 압력까지 가는 데 오래 걸려요. 그래서 진공 배기를 하면서 가열해 수분을 빨리 몰아내기도 하고, 대기압으로 되돌릴 때도 건조한 질소를 채워 수분이 덜 들어오게 해요.
장비 인계
장비 엔지니어가 장비를 고친 뒤, 공정 엔지니어에게 넘겨 확인을 맡기는 거예요.
Particle
미립자예요. 웨이퍼에 떨어지면 결함이 생겨서, 클린룸을 그렇게 깨끗하게 관리해요. 테스트 런 때 몇 개가 늘었는지 세요.
조금 더 알아보기
클린룸은 공기 1m³에 들어 있는 파티클 수로 등급을 나눠요. 국제 표준으로는 ISO 1부터 ISO 9까지 있고, 숫자가 작을수록 깨끗해요. 보통 바깥 공기는 ISO 9 정도예요. ISO 5 공간에서는 0.5μm 이상인 파티클이 1m³당 3천여 개만 허용되는데, 도시의 바깥 공기에는 수천만 개가 있어요.
선폭
식각하거나 현상해서 만든 선의 폭이에요. 포토와 식각 둘 다 재고, 가장 중요한 측정값 중 하나예요.
조금 더 알아보기
업계에서는 선폭을 흔히 CD(임계 치수)라고 해요. 대개 전자 현미경으로 바로 위에서 찍고, 이미지에서 선의 폭을 계산해요. 위에서 보면 주로 폭만 알 수 있고, 옆벽이 기울었는지, 모서리가 둥근지는 이미지에 아주 미세한 차이로만 나타나서, 더 많은 분석을 해야 알아낼 수 있어요.
SOP
표준 작업 절차예요. 단계마다 어떻게 해야 하는지 적어 둔 문서예요.
조금 더 알아보기
SOP는 사람이 보라고 쓴 문서이고, 레시피는 장비가 따라 돌리는 거예요. 이상이 생겼을 때 어떤 순서로 처리할지는 OCAP에 적어요. SOP는 그 일을 하는 사람이 함께 쓰고 다른 사람이 검토한 뒤, 가르쳐서 할 줄 알게 된 다음에야 그대로 따라 해요. 어느 단계가 잘못됐다는 걸 알게 되면 알려서 개정하고, 구버전은 회수해요. SOP대로 해도 잘못될 수 있어요. 단계가 분명하게 적혀 있지 않거나, 구버전을 받았거나, 시간에 쫓겨 한 단계를 건너뛴 경우가 많아요. 그래서 좋은 SOP는 따라 하기 쉬워야 해요.
디스패치
어떤 로트를 어느 장비에 먼저 올릴지 정하는 거예요. 12인치 팹은 대부분 디스패치 시스템이 규칙에 따라 자동으로 정해요. 장비가 멈추거나 긴급 로트가 끼어들 때만 제조부가 직접 손을 대요.
조금 더 알아보기
대부분의 반도체 공장은 모든 공정의 일정을 미리 짜 두지 않고, 디스패치 규칙에 따라 그때그때 정해요. 먼저 온 로트부터, 납기가 가장 가까운 로트부터 같은 식이에요. 규칙마다 장단점이 있어요. 먼저 온 순서대로 하면 사이클 타임은 안정적이지만 납기를 놓치기 쉽고, 납기를 쫓는 규칙은 설정이 너무 빡빡하면 웨이퍼 투입을 막 마친 로트가 계속 뒤로 밀려나요.
He 배압
웨이퍼 뒷면과 ESC 사이에 헬륨을 흘려 웨이퍼의 열을 빼 줘요. 헬륨이 너무 많이 새면 웨이퍼가 제대로 밀착되지 않았다는 뜻이라 온도를 잡을 수 없어요. 장비가 보는 건 헬륨 유량이에요. 유량이 높을수록 많이 새고 있는 거예요.
조금 더 알아보기
헬륨을 쓰는 건 열을 아주 잘 전달하고(모든 기체 중에 수소 다음이에요), 거의 어떤 물질과도 반응하지 않기 때문이에요. 헬륨은 웨이퍼 뒷면과 받침대 사이의 아주 얇은 틈을 채워서, 플라즈마에서 온 열을 아래로 전달하는 역할만 해요. 압력이 모자라거나 너무 많이 새면 웨이퍼가 뜨거워져서 새겨지는 모양이 틀어져요.
추가 식각
공정이 중간에 끊긴 웨이퍼에, 못 다 돌린 시간을 채워 주는 거예요. 리워크의 한 종류이고, 정상 흐름에는 없는 작업이에요.
수동 투입
엔지니어가 장비 앞에서 웨이퍼 번호와 레시피를 직접 골라 돌리는 거예요. 시스템의 자동 디스패치를 거치지 않아요. MO가 가장 나기 쉬운 작업 중 하나예요.
조금 더 알아보기
사람이 눈으로 웨이퍼 번호와 레시피를 대조하면 아무리 조심해도 잘못 볼 때가 있어요. 그래서 중요한 수동 작업에는 두 사람을 두는 경우가 많아요. 한 명은 작업하고, 한 명은 서류를 보며 대조해요. 이런 ‘2인 확인’은 은행이나 항공에서도 흔한데, 한 사람의 실수를 다른 사람이 그 자리에서 잡아내려는 거예요.
리워크
이 공정을 다시 하거나 빠진 부분을 마저 하는 거예요. 포토에서 리워크는 감광액을 벗겨 내고 다시 도포하고 다시 노광하는 거예요. 추가 식각도 리워크의 한 종류예요.
조금 더 알아보기
리워크에도 대가가 있어요. 웨이퍼가 한 번 더 돌 때마다 약액에 한 번 더 담기고, 로봇 팔에 한 번 더 옮겨지고, 몇 시간을 더 기다려요. 세정을 여러 번 되풀이할수록 실리콘 품질이 영향을 받는다는 연구도 있어서, 같은 공정에서 리워크가 계속 나오면 앞쪽 어디가 제대로 관리되지 않았는지 되짚어 봐야 해요.
스크랩
웨이퍼를 살릴 수 없어서 로트에서 빼 버리는 거예요.
조금 더 알아보기
한 로트는 웨이퍼 투입부터 완성까지 보통 석 달 안팎, 공정 수백에서 천여 개를 거치고, 완성에 가까워질수록 그동안 들인 공이 많아져요. 그래서 똑같이 웨이퍼 한 장을 스크랩해도 마지막 몇 공정에서 스크랩하면 막 투입했을 때보다 손실이 훨씬 커요. 사고가 나면 다들 먼저 “어느 공정까지 갔어요?”라고 묻는 게 이 때문이에요.
웨이퍼 판정
웨이퍼 한 장 한 장을 어떻게 할지 정하는 거예요(영어로는 disposition). PIE가 웨이퍼마다 기록을 보고 속행할지, 리워크할지, 스크랩할지 정해요.
트랙아웃
이 공정을 마치고 로트가 다음 공정으로 넘어가는 거예요.
작업지시서
시스템이 발행하는 작업 지시예요. 웨이퍼 번호와 레시피를 시스템이 채워 넣어서 사람이 옮겨 적을 필요가 없어요.
이상 보고서
이상이 생긴 뒤에 쓰는 서면 보고서예요. 흔한 양식은 8D예요. 문제를 기술하고, 봉쇄 조치를 하고, 근본 원인을 찾고, 시정하고, 재발을 막아요.
조금 더 알아보기
근본 원인을 찾을 때는 ‘왜?’를 다섯 번 묻는 방법을 많이 써요. 처음 눈에 띈 원인에서 멈추지 않고, 고칠 수 있는 절차나 설계에 닿을 때까지 계속 물어요. 이 방법에도 한계가 있어요. 겉으로 드러난 데서 멈추기 쉽고, 이미 아는 원인만 찾게 되며, 묻는 사람에 따라 다른 답이 나올 수도 있어서 다른 도구와 함께 쓰는 경우가 많아요.
봉쇄 조치
먼저 피해가 번지지 않게 막는 거예요. 불량을 그 자리에서 붙잡고, 다른 로트도 영향을 받았는지 샅샅이 확인해요.
조금 더 알아보기
흔히 쓰는 이상 보고서 양식에서 봉쇄 조치는 근본 원인 찾기보다 앞에 와요. 왜 잘못됐는지 모르는 상태에서도, 문제가 있을지 모르는 로트를 먼저 붙잡아 고객 쪽으로 가지 못하게 하는 거예요. 근본 원인을 찾고 대책을 검증한 뒤에야 영구 대책으로 바꿔요. 봉쇄 조치는 임시라서 이걸로 종결할 수 없어요.
수평 전개
한 이상 건에서 나온 대책을, 같은 위험이 있는 다른 장비, 제품, 팀에도 적용하는 거예요.
조금 더 알아보기
이 말은 일본 제조업의 ‘요코텐’에서 왔어요. 한 곳에서 얻은 교훈을 위로 보고만 하는 게 아니라, 옆으로 펼쳐서 다른 곳에서도 쓰게 하는 거예요. 예를 들어 어떤 장비에서 밸브 결함이 발견되면, 같은 공장, 나아가 다른 공장에서도 같은 종류의 밸브를 쓰는 장비를 모두 점검해요.
풀프루프
잘못된 조작을 아예 할 수 없게 하거나, 잘못하는 순간 바로 드러나게 하는 설계예요. ‘조심하라고 알려 주는 것’과는 전혀 다른 이야기예요.
조금 더 알아보기
풀프루프는 생활 속에서도 볼 수 있어요. 많은 차는 브레이크를 밟지 않으면 P단에서 기어를 뺄 수 없고, 전자레인지는 문이 닫히지 않으면 작동하지 않아요. 이 개념은 1960년대 일본 제조업에서 정리됐고, 두 종류로 나뉘어요. 실수하기 직전에 알려 주는 것, 그리고 잘못된 단계를 아예 할 수 없게 만드는 것이에요.
장비 차용
엔지니어가 제조부에서 장비 시간을 일부 빌려 실험이나 테스트 런에 쓰는 거예요. 빌려 간 동안 그 장비에서는 제품이 나오지 않아요.
Move／WIP
웨이퍼 한 장이 공정 하나를 마치면 Move 하나로 쳐요(로트 단위로 세는 팹도 있어요). WIP은 아직 라인에서 끝나지 않은 로트예요. 현황판에서 이 두 숫자를 매일 챙겨요.
조금 더 알아보기
WIP, 생산량, 사이클 타임 사이에는 Little의 법칙이라는 간단한 관계가 있어요. 라인 위의 로트 = 하루에 끝나는 양 × 로트 하나가 머무는 평균 일수. 생산량이 그대로일 때 라인에 로트가 많이 쌓일수록 로트마다 기다리는 시간이 길어져요. 그래서 ‘로트를 더 넣으면’ 꼭 더 빨리 나오는 건 아니에요.
코터 디벨로퍼
포토 공정의 장비로, 다들 트랙이라고 불러요. 웨이퍼에 감광액을 바르고, 노광을 마치고 돌아오면 굽고, 현상하는 일까지 이 장비에서 해요. 노광기와 이어져 있어서 이 장비가 느려지면 노광기도 따라서 기다려요.
조금 더 알아보기
감광액 도포는 회전을 이용해요. 웨이퍼 가운데에 조금 떨어뜨리고 1초에 수십 바퀴 속도로 30~60초 돌리면, 여분은 날아가고 아주 고른 막이 남아요. 빨리 돌릴수록 막이 얇아져요. 웨이퍼 가장자리에는 감광액이 고리 모양으로 두껍게 쌓이는데, 장비가 이 고리를 가장자리를 따라 씻어 내요. 나중에 벗겨져서 파티클이 되지 않게 하려는 거예요.
노광 후 베이크
노광이 끝난 웨이퍼를 핫플레이트 위에서 잠깐 구워야 감광액 속 화학 반응이 마무리돼요. 온도가 아주 조금만 달라도 선폭이 따라 변해서, 핫플레이트 온도를 아주 정확하게 재야 해요.
포토
포토리소그래피(photolithography)를 현장에서 부르는 말이에요. 감광액을 바르고, 노광하고, 현상해서 회로 패턴을 웨이퍼에 찍어 내는 단계예요. 그 구역 조명이 노란색인 건 감광액이 파란빛과 자외선에 반응하는데, 노란빛에는 반응하지 않기 때문이에요.
조금 더 알아보기
노란 조명은 감광액을 위한 거지, 사람 눈을 위한 게 아니에요. 도포, 노광, 현상 단계만 노랗고, 식각, 박막, 세정 구역은 보통 흰 조명이에요. 포토에서 잘못하면 감광액을 벗겨 내고 다시 할 수 있지만(리워크), 한번 식각해 버리면 되돌릴 수 없어요.
감광액
웨이퍼 위에 바르는 얇은 막이에요. 빛을 받은 부분은 성질이 바뀌어서, 현상할 때 한쪽이 씻겨 나가고 남은 부분이 패턴이 돼요.
조금 더 알아보기
감광액에는 두 종류가 있어요. 포지티브형은 빛을 받은 부분이 씻겨 나가고, 네거티브형은 반대로 빛을 받은 부분만 남아요. 요즘 많이 쓰는 심자외선용 감광액은 대부분 ‘화학 증폭형’이에요. 빛은 처음에 산을 아주 조금만 만들고, 베이크할 때 그 산이 반응을 연달아 일으켜요. 그래서 빛이 아주 적어도 되지만, 베이크 온도와 시간에는 유난히 민감해요.
노광기
빛으로 포토마스크의 패턴을 줄여서 웨이퍼 위 감광액에 찍는 장비예요. 한 번에 한 칸(샷 하나)씩 찍고, 한 칸씩 옮겨 가며 웨이퍼 전체를 채워요.
조금 더 알아보기
얼마나 가늘게 찍을 수 있는지는 주로 빛의 파장에 달려 있어요. 흔한 심자외선은 193nm이고, 가장 앞선 극자외선은 13.5nm밖에 안 돼요. 극자외선은 공기와 유리에도 흡수돼서, 이런 노광기는 렌즈를 쓰지 못하고 진공 속에서 반사경 여러 장으로 패턴을 투영해요.
포토마스크
노광에 쓰는 ‘필름’으로, 회로 패턴이 새겨진 유리판이에요. 마스크 한 장으로 웨이퍼 전체를 한 칸씩 찍기 때문에, 마스크에 더러운 점이 하나 있으면 모든 칸의 같은 자리에 똑같이 생겨요.
조금 더 알아보기
포토마스크의 패턴은 보통 실제 크기의 4배로 그려 두고, 노광할 때 줄여서 찍어요. 그래서 마스크의 작은 오차도 같이 줄어들어요. 칩의 층마다 자기 마스크가 따로 있어서 한 세트가 수십 장인 경우가 많고, 공정이 첨단일수록 더 많아요.
현상
노광 후 감광액에서 없애야 할 부분을 씻어 내면 패턴이 드러나요. 사진을 현상하는 것과 조금 비슷해요. 이때 패턴은 아직 감광액에만 있고, 다음 공정인 식각(어떤 층은 이온 주입)에서야 진짜로 웨이퍼에 새겨져요.
조금 더 알아보기
예전에는 나트륨이 든 알칼리 용액으로 현상했는데, 나중에 금속 이온이 없는 현상액으로 바뀌었어요. 나트륨이 웨이퍼에 들어가면 트랜지스터의 스위칭 특성이 틀어지기 때문이에요. 현상액 온도도 엄격하게 관리해서 0.2℃ 이내로 맞출 수 있고, 요즘은 대부분 한 장씩 현상해요.
오버레이
이번 층의 패턴이 아래층과 얼마나 정확히 맞는지예요. 칩은 층층이 쌓아 만드는데, 조금만 어긋나도 위아래가 연결되지 않아요. 어긋난 게 측정되면 노광기를 조정해서 보정할 수 있고, 이 로트는 아직 벗겨 내고 다시 할 수도 있어요.
조금 더 알아보기
칩 하나는 십여 층에서 수십 층을 한 층씩 쌓아 올려요. 층마다 바로 앞 층에 정렬해야 하고, 허용되는 오차는 회로에서 가장 가는 선보다도 작아요. 그래서 로트마다 오버레이를 재고, 측정된 오차는 다음 로트를 노광할 때 바로잡는 데 넘겨줘요.
서브팹
클린룸 아래층(sub-fab)이에요. 장비의 진공 펌프, 배기가스 처리, 냉각수, 그리고 가스·약액 배관이 대부분 이 층에 있고, 위층 장비 바로 아래 근처에 최대한 배치해요. 장비가 고장 나는 원인이 이 층에 있는 경우가 많아요.
방진복
클린룸에 들어가기 전에 머리부터 발끝까지 감싸는 옷 한 벌이에요. 헤어넷, 방진 마스크, 후드, 점프슈트, 슈커버, 보안경, 장갑. 위에서 아래로 입고 장갑은 마지막에 껴요. 머리가 몸에서 파티클이 가장 많이 떨어지는 곳이고, 파티클은 아래로 떨어지기 때문이에요. 벗을 때는 대체로 반대 순서고, 장갑을 언제 벗는지는 팹마다 규칙이 달라요.
조금 더 알아보기
방진복이 지키는 건 웨이퍼지, 입은 사람이 아니에요. 사람은 쉬지 않고 피부 각질, 머리카락, 섬유를 떨어뜨려서 클린룸에서 가장 큰 파티클 발생원이에요. 방진복을 입어도 파티클이 0이 되지는 않아서, 클린룸에서는 뛰지 않고 웨이퍼는 되도록 밀폐된 박스에 넣어 둬요. 입구 상당수에는 에어샤워도 있어서, 옷 표면의 파티클을 불어 낸 뒤에 들어가요.
테이프아웃
칩 설계가 끝나면 최종 설계도를 넘겨 포토마스크를 만들게 하는데, 이걸 테이프아웃(tape-out)이라고 해요. 그 뒤에 설계를 바꾸고 싶으면 포토마스크를 다시 만들어야 해요. 비싸기도 하고, 몇 달을 더 기다려야 해요.
조금 더 알아보기
테이프아웃 전에 설계를 한 번 더 점검해요. 레이아웃이 반도체 공장의 규칙을 어기지 않는지, 그린 것이 원래 회로와 같은지, 신호가 제시간에 도착하는지 봐요. 넘긴 뒤에는 가장 미세한 몇 층을 먼저 컴퓨터로 수정한 다음 포토마스크로 만드는데, 한 세트가 수십 장인 경우가 많아요. 웨이퍼 투입 뒤에는 웨이퍼가 팹 안에서 몇 달을 거쳐야 처음 완성된 칩이 테스트를 받으러 돌아와요. 작은 실수라면 처음부터 다시 하지 않아도 될 때가 있어요. 테이프아웃 전에 미리 넣어 둔 예비용 작은 회로를 위쪽 배선 몇 층만 바꿔 연결하면, 그 몇 장의 마스크만 새로 만들면 돼요.
시생산
신제품을 반도체 공장에서 처음으로 만들어 보는 몇 로트예요. 문제를 찾고 수율을 재는 게 목적이고, 안정적으로 만들어진다는 게 확인돼야 양산으로 넘어가요.
후공정
패키징과 테스트예요. 완성된 웨이퍼는 후공정 공장으로 가서, 먼저 다이를 하나하나 테스트한 뒤 잘라서 작은 케이스에 담고, 테스트를 통과한 것만 고객에게 출하해요.
조금 더 알아보기
웨이퍼 테스트를 먼저 하고 패키징하는 건 돈을 아끼기 위해서예요. 불량 칩을 웨이퍼를 자르기 전에 골라내면, 그 칩까지 돈 들여 패키징할 필요가 없어요. 반대로 칩과 패키지가 둘 다 아주 싸서 웨이퍼 테스트 비용이 불량 칩까지 같이 패키징하는 비용보다 비싸다면, 웨이퍼 테스트를 건너뛰고 패키징한 뒤에 한꺼번에 테스트하는 제품도 있어요.
개발 라인
새 공정이나 새 제품을 처음 만들어 보는 곳이에요. 장비 종류는 다 갖췄지만 같은 종류의 대수는 많지 않아요. 한 번에 웨이퍼 몇 장만 돌리면서 조건을 크게 바꿔 보고 무슨 일이 일어나는지 봐요. 안정되면 그때 양산 팹으로 넘겨요.
조금 더 알아보기
개발 라인의 실험은 수백 개 공정을 다 돌리지 않아도 되는 경우가 많아요. 검증하려는 부분과 관련된 공정 몇 개만 거쳐 전용 테스트 구조를 만드는데, 이걸 숏 루프라고 해요. 거치는 공정이 적으니 결과가 빨리 나오고, 문제도 그 부분 탓인지 가려내기 쉬워서 빨리 배울 수 있어요.
스플릿 실험
한 로트의 웨이퍼를 몇 그룹으로 나누고, 그룹마다 조건 하나만 바꾸고 나머지는 똑같이 둬요. 다 돌린 뒤 비교하면 그 조건이 어떤 영향을 주는지 알 수 있어요.
조금 더 알아보기
스플릿 실험에는 아무것도 바꾸지 않은 대조군을 꼭 남겨 둬야 결과를 비교할 대상이 생겨요. 조건이 많으면 한 번에 하나씩 바꾸는 건 너무 느리고, 두 조건이 서로 영향을 주는지도 알 수 없어요. 이럴 때는 실험 계획법으로 여러 조건을 한꺼번에 배치하면, 더 적은 웨이퍼로 각 조건의 효과를 알 수 있어요.
코너
같은 설계도라도 팹에서 만들면 반드시 차이가 나요. 조금 빠른 트랜지스터도 있고, 조금 느린 것도 있어요. 일부러 웨이퍼 몇 장을 치우치게 만들어 설계가 버티는지 보는데, 이렇게 치우치게 만드는 경우들을 코너라고 해요. TT는 중간값이에요. 칩에는 두 종류의 트랜지스터(N형, P형)가 있어요. SS는 둘 다 느린 쪽, FF는 둘 다 빠른 쪽, SF는 N형이 느리고 P형이 빠른 경우, FS는 그 반대예요.
조금 더 알아보기
두 종류의 트랜지스터가 모두 빠르거나 모두 느린 코너(FF, SS)는 주로 칩이 얼마나 빨리 돌 수 있는지, 전력을 얼마나 쓰는지에 영향을 줘요(빠른 쪽은 누설 전류도 커요). 하나는 빠르고 하나는 느린 SF, FS가 더 골치 아파요. 두 트랜지스터의 박자가 맞지 않아서 회로가 아예 오동작할 수 있어요. 그래서 반도체 공장이 설계자에게 주는 모델에는 보통 중간값과 이 네 코너가 모두 들어 있어요.
누설 전류
트랜지스터를 꺼도 아주 적은 전류가 새어 나가요. 칩 하나에 트랜지스터가 적게는 수천만 개, 많게는 수백억 개라서, 다 합치면 대기할 때 쓰는 전력이 돼요. 빠른 쪽으로 치우친 트랜지스터가 가장 많이 새요.
조금 더 알아보기
누설 전류가 흐르는 길은 여러 가지예요. 트랜지스터가 꺼져 있을 때 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 새거나, 전자가 아주 얇은 게이트 산화막을 그대로 뚫고 지나가거나, 도핑 농도가 아주 높은 경계를 가로질러 새요. 대기 상태일 때의 전류는 최대 속도로 동작할 때보다 훨씬 작지만, 휴대폰은 하루 대부분을 대기 상태로 보내서 이 작은 양이 모이면 꽤 커요.
WAT
Wafer Acceptance Test, 웨이퍼 수용 테스트예요. 웨이퍼가 완성되면 측정용으로 따로 남겨 둔 작은 구조를 탐침으로 재요. 전류, 저항, 누설 전류를 보고 이 로트가 제대로 만들어졌는지 확인해요.
조금 더 알아보기
WAT가 재는 건 트랜지스터가 몇 볼트에서 켜지기 시작하는지처럼 기술과 직접 관련된 몇 가지 숫자이고, 칩 자체는 건드리지 않아요. 작은 구조 몇 세트만 재니 칩을 하나씩 테스트하는 것보다 훨씬 빨라서, 로트 전체가 틀어진 걸 가장 먼저 발견하는 곳 중 하나인 경우가 많아요.
웨이퍼 테스트
CP라고도 해요. 웨이퍼가 완성되면 프로브 카드로 칩을 하나하나 다 테스트해서, 좋은 칩과 나쁜 칩을 웨이퍼 맵으로 그려요. WAT는 스크라이브 라인에 있는 TEG를 재고, 웨이퍼 테스트는 고객의 칩 자체를 재요.
조금 더 알아보기
예전에는 웨이퍼 테스트에서 불량으로 판정된 칩에 잉크 점을 찍어 두고, 자른 뒤에 기계가 잉크 점을 보고 골라냈어요. 지금은 대부분 전자 웨이퍼 맵으로만 저장하고, 다음 기계가 맵을 보고 좋은 칩만 집어요. 웨이퍼 테스트 장비는 비싸고, 여기서 나온 수율은 반도체 공장 운영에서 가장 중요한 숫자 중 하나로 여겨져요.
웨이퍼 맵
웨이퍼 한 장에 있는 칩마다 웨이퍼 테스트 결과를 제자리에 그린 그림이에요. 좋은 칩, 나쁜 칩, 치우친 칩이 각각 다른 색이에요. 나쁜 칩들이 어떤 모양으로 모여 있는지 보면, 어느 공정에서 문제가 생겼는지 알 수 있는 경우가 많아요.
조금 더 알아보기
불량 칩이 웨이퍼 맵에서 어떤 모양을 이루는지가 원인을 찾는 첫 단서인 경우가 많아요. 가운데에 몰려 있거나, 가장자리를 따라 고리를 이루거나, 작은 덩어리로 뭉쳐 있으면 특정한 원인이 있는 ‘체계적’ 패턴이고, 아무 규칙 없이 흩어져 있으면 무작위 결함에 가까워요. 같은 로트의 웨이퍼는 같은 공정을 거쳤기 때문에 패턴도 비슷한 경우가 많아요.
TEG
측정만을 위해 만든 작은 구조로, WAT가 재는 게 바로 이거예요. 대부분 칩과 칩 사이의 스크라이브 라인에 있어서 칩을 자를 때 잘려 나가요. 고객의 회로가 아니에요. 양산 중에 문제가 생기면 칩 전체 회로에서 거꾸로 추적하지 않고, 문제가 된 층을 바로 잴 수 있어요.
조금 더 알아보기
TEG는 하나만 두는 게 아니라 칩들과 함께 웨이퍼 곳곳에 흩어져 있어서, 비교해 보면 가운데와 가장자리, 이 웨이퍼와 다음 웨이퍼가 얼마나 다른지 알 수 있어요. 공정이 웨이퍼 전체에 고르게 됐는지도 이 숫자로 알아보는 경우가 많아요.
프로브 카드
판 하나에 아주 가는 바늘이 잔뜩 늘어서 있어서, 웨이퍼의 측정 지점에 한꺼번에 닿게 해요. 바늘 끝이 더러워지거나 닳으면 측정값이 틀어져서, 공정에 문제가 생긴 것처럼 보여요.
조금 더 알아보기
프로브 카드는 칩 종류마다 접점 위치에 맞춰 따로 만들어요. 제품이 바뀌거나 칩이 한 단계 축소돼도 대개 새 카드가 필요해요. 바늘 끝이 여러 번 닿고 나면 부스러기가 묻어서 콘택트 저항이 커지기 때문에, 측정값을 믿으려면 정기적으로 바늘을 청소해야 해요.
기술 이전 심사
개발 라인에서 검증된 공정을 통째로 양산 팹에 넘기기 전에 하는 심사예요. 조건, 장비 설정, 작업 표준서, 교육, 신뢰성을 하나하나 맞춰 봐요. 통과하면 양산 팹이 그대로 따라 해서 똑같은 걸 만들어요.
POR
Process of Record, 양산에서 그대로 따라 하는 표준 공정이에요. 공정마다 어떤 종류의 장비를 어떤 조건으로 쓰는지 전부 고정돼 있어요. 양산 팹은 이대로 만들고, 숫자 하나라도 바꾸려면 변경 절차를 밟아야 해요.
조금 더 알아보기
양산 조건을 이렇게 꽉 고정해 두는 건, 고객이 검증한 게 바로 이 조합이기 때문이에요. 어느 한 공정이라도 바꾸면 신뢰성 시험을 다시 하고 고객에게 자료를 다시 보여 줘야 할 수 있어요. 반도체 공급사가 제품이나 공정을 바꿀 때 어떻게 분류하고 고객에게 어떻게 알려야 하는지 정한 공개 업계 표준도 있어요.
HTOL
High Temperature Operating Life, 고온 동작 수명 시험이에요. 신뢰성 시험의 하나로, 고온에서 전압을 걸고 칩을 1000시간 연속으로 돌려서 일찍 고장 나지 않는지 봐요. 몇 년 동안 쓸 것을 6주 안에 압축하는 셈이에요. 흔히 쓰는 기준은 3로트, 로트당 77개이고, 하나도 고장 나면 안 돼요.
조금 더 알아보기
고온으로 가속하는 건, 노화를 일으키는 화학 반응 상당수가 온도가 높을수록 빨라지기 때문이에요. 얼마나 빨라지는지는 아레니우스 식으로 계산할 수 있어요. 흔히 쓰는 가정 하나에 따르면, 접합 온도 125℃에서 1,000시간은 평소 사용 9년쯤에 해당해요. 다만 배수는 어떤 고장이냐에 따라 달라서, 가정을 바꾸면 답도 달라져요.
리스크 투입
신뢰성 시험이 아직 끝나지 않았는데 먼저 양산 팹에서 웨이퍼 투입을 하는 거예요. 통과하면 고객이 칩을 조금 더 빨리 받고, 통과하지 못하면 그 로트들은 통째로 스크랩될 수도 있어요. 비용을 어떻게 나눌지는 미리 정해 둬요.
웨이퍼 투입
웨이퍼 한 로트를 생산 라인에 올려 첫 공정을 시작하는 걸 웨이퍼 투입이라고 해요. 그날부터 이 로트는 한 공정씩 나아가고, 다 끝나기까지 몇 주에서 몇 달이 걸려요.
조금 더 알아보기
웨이퍼 투입부터 이 로트의 웨이퍼가 다 만들어지기까지 보통 석 달 안팎이 걸려요. 첨단 공정일수록 단계가 많아서 더 오래 걸려요. 그래서 웨이퍼 투입을 하는 날이 사실상 몇 달 뒤 얼마나 출하할 수 있을지를 정해요. 중간에 물량을 늘리고 싶어도 첫 공정부터 다시 거쳐야 해요.
콘택트
트랜지스터와 그 위의 금속 배선 사이에 뚫는 작은 구멍이에요. 먼저 식각으로 구멍을 뚫고, 금속을 채워 위아래를 연결해요. 구멍이 바닥까지 식각되지 않았거나 금속이 다 채워지지 않아 보이드가 남으면 저항이 높아지는데, 이걸 콘택트 저항이 높다고 해요.
조금 더 알아보기
콘택트는 작고 깊어요. 구멍이 가늘고 길수록 바닥까지 식각하기 어렵고, 금속을 바닥까지 채우기도 어려워요. 칩 하나에 콘택트가 엄청나게 많아서, 수율을 계산할 때 콘택트만 따로 떼어 계산하는 경우가 많아요. 구멍마다 안 뚫릴 확률이 조금씩 있어서, 구멍이 많을수록 모두 다 뚫릴 가능성은 낮아져요.
과식각
막이 막 뚫린 다음에도 조금 더 식각해서, 모든 구멍이 바닥까지 닿게 하는 거예요. 너무 길면 아래층이 상하고, 너무 짧으면 일부 구멍이 안 뚫려요.
조금 더 알아보기
엔드포인트 검출이 신호를 잡는 순간에는 보통 웨이퍼의 절반 정도만 뚫린 상태라서, 반드시 조금 더 식각해요. 얼마나 더 할지는 두 가지 방식으로 정해요. 정해진 초 수로 하거나, 엔드포인트를 잡기까지 걸린 시간의 몇 퍼센트로 해요. 예를 들어 5분짜리 공정에 20%를 더하면 1분을 더 식각하는 거예요.
단면 분석
웨이퍼를 잘라서 전자 현미경으로 단면을 보는 거예요. 층과 층 사이에 보이드가 있는지, 식각이 바닥까지 됐는지 봐요. 자른 웨이퍼는 다시 쓸 수 없어요.
조금 더 알아보기
웨이퍼의 특정한 작은 지점을 보고 싶을 때는 집속 이온 빔을 많이 써요. 아주 가는 칼처럼 그 작은 부분만 파내고 전자 현미경으로 단면을 봐요. 트랜지스터 수백만 개 가운데 고장 난 하나를 찾아낼 수도 있어요. 파낸 자리는 망가지기 때문에, 가장 의심스러운 위치만 골라서 해요.
TEM
투과 전자 현미경이에요. 시료를 아주 얇게 갈아서 전자가 통과하게 해서 보는데, 일반적인 단면 분석용 현미경보다 훨씬 세밀하게 보여요.
조금 더 알아보기
TEM 시료는 100nm보다 얇아야 전자가 통과할 수 있어서, 보통 집속 이온 빔으로 의심스러운 위치에서 얇은 조각을 먼저 잘라 내요. 가장 좋은 장비는 0.1nm도 안 되는 세부까지 구분할 수 있어서, 원자가 줄지어 늘어선 열까지 보여요.
수율
만든 칩 중에 좋은 칩이 차지하는 비율이에요. 신제품은 먼저 수율을 목표 이상으로 끌어올려야 양산 팹에 넘겨요.
조금 더 알아보기
결함이 웨이퍼 위에 고르게 흩뿌려진다면, 칩이 클수록 결함에 맞을 확률이 높아서 큰 칩은 대개 수율이 낮아요. 결함은 두 종류로 나뉘어요. 먼지 같은 무작위 결함, 그리고 특정 장비나 특정 조건 때문에 생기는 체계적인 문제예요. 뒤의 것은 한 번에 넓은 영역에 영향을 주는 경우가 많아서 따로 봐야 해요.
편차 승인서
로트가 규정대로 진행되지 않았는데(예를 들어 시간 상한을 넘김) 담당 엔지니어가 그래도 진행해도 된다고 판단할 때 쓰는 서류예요. 무엇이 달랐는지, 왜 아직 쓸 수 있는지, 누가 서명했는지 적어요. 이 서류는 그 로트를 계속 따라다녀요.
런카드
웨이퍼 한 로트를 따라다니는 기록이에요. 공정마다 무엇을 했는지, 언제 했는지, 특이 사항은 없었는지 적혀 있어요.
sccm
가스 유량 단위예요. 1분 동안 표준 상태로 환산해 몇 세제곱센티미터의 가스가 흐르는지 나타내요. 숫자가 클수록 많이 흘러요.
FOUP
웨이퍼를 담는 밀폐 박스로, 한 박스에 최대 25장이 들어가요. 흔히 pod나 웨이퍼 박스라고도 불러요. 웨이퍼는 팹 안에서 이동할 때 늘 이 박스 안에 있어서 바깥 공기에 닿지 않아요.
조금 더 알아보기
FOUP의 규격은 업계가 함께 정한 공개 표준이라, 제조사가 달라도 장비, OHT, 박스가 서로 맞물려요. 구리 배선이 이미 있는 웨이퍼처럼 산화에 특히 약한 웨이퍼는 박스 안에 질소를 채워 공기와 수분을 몰아내기도 해요.
OHT
천장 레일을 따라 웨이퍼 박스를 자동으로 나르는 작은 운반차예요. 멈추면 박스를 사람이 카트로 옮길 수밖에 없어요.
조금 더 알아보기
12인치 웨이퍼를 한 박스 가득 담으면 박스까지 합쳐 7~9kg 정도예요. 하루 종일 사람이 밀고 들면 힘들고 사고도 나기 쉬워서, 아주 작은 공장이 아니면 거의 다 OHT로 자동 운반해요. OHT는 박스를 장비와 스토커 사이로 옮기고, 어느 것이 먼저 갈지는 시스템이 정해요.
MES
제조 실행 시스템이에요. 로트마다 지금 어느 공정에 있는지, 누가 작업했는지, 언제까지 끝내야 하는지 모두 여기에 기록돼요. 디스패치, 트랙인, 트랙아웃 모두 이 시스템을 거쳐요.
조금 더 알아보기
MES는 로트마다 거쳐 온 이력을 빠짐없이 기록해요. 어느 날, 어느 장비에서, 어떤 레시피로, 누가 작업했는지요. 문제가 생기면 거슬러 올라가 추적할 수 있고, 같은 장비를 거친 다른 로트도 찾아낼 수 있어요. 국제적으로 공개된 참조 모델도 있는데, 여기서는 MES를 공장의 계획 시스템과 장비 제어 사이의 층에 둬요.
모니터 웨이퍼
고객 로트가 아니라, 장비 상태를 확인하는 데만 쓰는 웨이퍼예요. 정해진 때마다 한 장씩 돌려 파티클이나 두께를 재서, 장비가 변하지 않았는지 봐요.
조금 더 알아보기
모니터 웨이퍼를 매일 잰 값은 관리도에 찍어요. 값이 조금씩 한쪽으로 몰리면, 제품에 문제가 생기기 전에 장비가 변하고 있다는 걸 먼저 알려 주는 경우가 많아요. 다 쓴 모니터 웨이퍼는 대개 버리지 않고, 위에 있는 막을 벗겨 내고 살짝 연마해서 회수해 다시 써요.
Load port
장비 입구에 있는, 웨이퍼 박스를 올려놓는 받침대예요. 로봇 팔이 여기서 웨이퍼를 한 장씩 꺼내 안으로 가져가요.
FDC
장비 감시 시스템이에요. 센서 값이 설정한 임계값을 넘으면 바로 알림을 보내 사람을 불러요. 임계값이 너무 빡빡하면 오경보가 계속 나고, 너무 느슨하면 천천히 나빠지는 걸 놓쳐요.
조금 더 알아보기
FDC가 보는 건 장비가 쉬지 않고 기록하는 숫자예요. 압력, 파워, 온도, 가스 유량 같은 거요. 가장 쓸모 있는 건 웨이퍼를 측정하기도 전에 장비가 이상하다는 걸 알아채서 불량 웨이퍼를 덜 만드는 거예요. 판단하는 방법은 물리 모델에 기대는 것도 있고, 지난 데이터에서 ‘정상’이 어떤 모습인지 바로 배우는 것도 있어요.
샤워헤드
증착 장비 챔버 위쪽에 있는, 작은 구멍이 촘촘히 뚫린 판이에요. 샤워기처럼 가스를 웨이퍼 위에 고르게 뿌려 줘요.
생산관리
생산 관리를 맡는 사람들이에요. 로트마다 언제까지 끝내고 언제 출하할지 계획을 짜요.
조금 더 알아보기
생산관리가 매일 보는 건 팹 전체의 로트예요. 로트마다 지금 어느 공정에 있는지, 몇 단계가 남았는지, 앞쪽 장비 중 어디가 가장 밀려 있는지 보고 순서를 정해요. 영업이 “이 로트 언제 출하돼요?”라고 물으면 대답하는 것도 생산관리예요. 장비가 다운되거나 긴급 로트가 끼어들면 짜 둔 순서를 다시 짜야 해요.
인프라
물, 전기, 가스, 화학 약품 공급을 맡는 부서예요. 장비에 필요한 이런 것들은 모두 인프라에서 와요.
조금 더 알아보기
인프라가 맡는 건 팹 전체가 함께 쓰는 시스템이에요. 전기, 초순수, 가스, 화학 약품, 클린룸 공조, 배기와 폐수, 냉각수. 현장에서는 흔히 ‘물·전기·가스·케미컬’이라고 줄여 말해요. 장비 한 대가 고장 나면 그 한 대만 멈추지만, 인프라 시스템이 멈추면 그걸 쓰는 장비가 전부 멈춰요. 그래서 이 시스템들은 1년 내내 돌아가고, 중앙 제어실에서 24시간 사람이 지켜봐요. 배관, 펌프, 처리 설비 상당수는 클린룸 아래층인 서브팹에 있어요.
O-ring
둥근 고무 실링 링이에요. 두 부품 사이에 끼워 가스가 새지 않게 막아요. 제대로 자리를 잡지 않으면 가스가 새요.
보정
오버레이가 어긋난 게 측정되면, 노광기의 위치, 각도, 배율을 조금 조정해서 다음 로트가 제대로 정렬되게 해요.
조금 더 알아보기
보정은 대개 시스템이 자동으로 계산해요. 로트마다 측정이 끝나면 최근 몇 로트를 가중 평균하는 방법으로 다음 로트를 얼마나 조정할지 구하는데, 이걸 런투런(run-to-run) 제어라고 해요. 약점은 잡음이에요. 측정 자체가 틀렸거나 들쭉날쭉하면 시스템이 틀린 숫자를 ‘보정’해 넣어서 갈수록 더 비뚤어지기 때문에, 잡음을 걸러 내는 처리로 흔들림을 눌러 줘요.
온도 측정 웨이퍼
온도 센서가 잔뜩 박혀 있는 웨이퍼예요. 핫플레이트에 올려 한 번 구우면 어디가 차고 어디가 뜨거운지 보여요.
bin
테스트를 마친 칩을 하나하나 나눠 넣는 분류 칸이에요. 좋은 칩은 한 칸, 나쁜 칩은 불량 유형마다 한 칸씩 써요. 과일을 크기별로 바구니에 나누는 것과 비슷해요. 불량을 개수가 많은 것부터 적은 것 순으로 막대로 늘어놓은 걸 bin 파레토라고 하고, 가장 많은 것부터 처리해요.
조금 더 알아보기
bin은 번호로 매겨요. 흔히 좋은 칩은 1번에 두고, 단선, 단락 같은 불량 유형마다 각자 번호가 있어요. 예전에는 칩을 정말로 다른 칸에 나눠 담았지만, 지금은 대부분 웨이퍼 맵에서 칩 위치마다 bin 번호를 기록할 뿐이고, 다음 기계가 이 맵을 읽고 어느 칩을 집을지 알아요.
테스트 프로그램
테스터가 그대로 따라 돌리는 목록이에요. 칩마다 어떤 항목을 재고, 항목마다 어디까지를 합격으로 볼지 정해 둬요. 상한과 하한을 어디에 두든 이유를 댈 수 있어야 해요.
조금 더 알아보기
테스트 프로그램의 상한과 하한은 제품 규격보다 조금 더 엄격하게 잡아 여유를 두는 경우가 많아요. 경계에 걸친 칩이 고객에게 가지 않게 하려는 거예요. 하지만 여유가 넓을수록 잘못 판정돼 버려지는 좋은 칩도 늘어나요. 일부 내부 항목의 한계값은 양산 초기에 적은 샘플로 정해 두고 나서 다시 검토하는 일이 거의 없어요.
다이싱
먼저 웨이퍼 뒷면을 갈아 얇게 만든 뒤, 칩 사이의 스크라이브 라인을 따라 잘라서 한 장을 천 개가 넘는 칩으로 나눠요. 밀봉을 마친 모듈 스트립도 마지막에 하나씩 잘라 내요.
조금 더 알아보기
블레이드에는 다이아몬드 입자가 박혀 있고, 1분에 1만 번 넘게 회전해요. 자르면서 탈이온수를 뿌려 열을 식히고 부스러기를 씻어 내요. 칩 사이에 블레이드가 지나가도록 남겨 둔 길은 폭이 75μm 정도밖에 안 돼요. 다른 방법으로는 레이저로 웨이퍼 내부에 결함을 한 줄로 만든 다음, 테이프를 늘려서 웨이퍼가 갈라지게 하는 방식도 있어요. 부스러기가 거의 없고 물도 쓰지 않아요.
SiP
시스템 인 패키지예요. 칩과 칩에 필요한 작은 부품(저항, 커패시터)을 작은 기판 하나에 함께 올리고, 작은 모듈 하나로 봉해요.
부품 실장
먼저 솔더 패드에 솔더 페이스트를 인쇄하고, 작은 저항과 커패시터를 올린 뒤 리플로우 오븐에 넣어요. 솔더 페이스트가 녹았다가 굳으면서 부품이 납땜돼요.
솔더 페이스트
아주 고운 땜납 가루와 플럭스를 섞은 페이스트예요. 솔더 패드에 인쇄해 두면 그 위에 올린 부품이 먼저 달라붙고, 가열하면 녹았다가 식으면서 굳어 납땜돼요.
솔더 패드
기판 위에서 부품을 납땜하는 작은 금속 면이에요.
리플로우 오븐
부품 실장에 쓰는 긴 오븐이에요. 기판을 구간별로 가열해 솔더 페이스트를 녹이고, 마지막 구간에서 식혀 굳히면 부품이 솔더 패드에 납땜돼요.
RF 전원
고주파 전력을 챔버로 보내서 가스를 플라즈마로 만드는 전원이에요. 열이 나기 때문에 냉각수로 식혀야 해요.
칠러
인프라의 대형 냉동 설비예요. 물을 아주 낮은 온도로 차갑게 만들어 공조와 열교환기에 보내요.
열교환기
양쪽의 물이 금속판을 사이에 두고 열을 주고받되, 서로 섞이지는 않게 하는 설비예요.
다이 본딩
자른 웨이퍼에서 칩을 하나씩 집어 들어, 접착제로 기판에 붙여 고정해요. 웨이퍼 테스트에서 불량으로 판정된 칩은 집지 않아요.
조금 더 알아보기
다이 본딩 재료는 칩이 열을 얼마나 내는지 보고 골라요. 싸고 전력을 적게 쓰는 칩은 접착제를 많이 쓰고, 전력을 많이 쓰는 칩은 금속 솔더를 써서 열이 칩 아래로 잘 빠져나가게 해요. 자른 칩은 원래 접착 테이프에 붙어 있는데, 어떤 테이프는 자외선을 쬐면 접착력이 약해져서 칩을 떼어 내기 쉬워져요.
와이어 본딩
머리카락보다 가는 금속선으로 칩의 접점을 기판에 한 가닥씩 이어요. 선 한쪽 끝은 작은 볼로 눌러 칩에 붙여요.
조금 더 알아보기
와이어 본딩은 열, 압력, 초음파 세 가지를 함께 써요. 칩을 먼저 100℃ 남짓에서 200℃ 정도로 데우고, 캐필러리가 볼을 접점에 누르면서 초음파로 두 금속을 붙여요. 구리선은 금선보다 싸지만 더 단단하고 쉽게 산화돼서, 보호 가스 속에서 본딩하고 파라미터도 더 엄격하게 잡아야 해요.
캐필러리
와이어 본더 맨 앞에 달린 가느다란 공구예요. 선이 이 공구 가운데로 나오고, 이걸로 선을 눌러 붙여요. 바꾸면 파라미터를 다시 맞춰야 해요.
조금 더 알아보기
캐필러리는 소모품이라 오래 쓰면 바꿔요. 선을 하나 본딩하기 전마다 장비가 캐필러리 끝에서 고전압 방전을 일으켜, 밖으로 나온 선 끝을 녹여 작은 볼로 만들어요. 표면 장력 때문에 저절로 둥글어지고, 이 볼을 칩의 접점에 눌러 붙여요.
풀 테스트
작은 고리로 본딩된 선을 위로 당겨 끊어지게 해서, 힘이 얼마나 드는지, 어디가 끊어지는지 봐요. 선 가운데가 끊어지면 정상이에요. 볼이 통째로 접점에서 들리면 충분히 단단히 붙지 않은 거예요.
조금 더 알아보기
풀 테스트는 두 종류예요. 하나는 끊어질 때까지 당겨서 얼마나 힘이 드는지 보는 건데, 당긴 선은 다시 쓸 수 없어요. 다른 하나는 정해진 힘까지만 당겨서 끊어지지 않으면 합격으로 보는 거라, 값비싼 제품은 선을 하나하나 다 검사할 수 있어요. 공개된 군용 규격 시험 방법에 두 가지 모두 표준 절차가 있어요.
몰딩
플라스틱으로 칩과 선을 통째로 감싸 보호해요. 플라스틱이 흘러 들어갈 때 가는 선을 휘게 할 수 있어서, 몰딩이 끝나면 X선 검사를 해요.
조금 더 알아보기
몰딩에 쓰는 플라스틱은 주로 에폭시 수지이고, 경화제와 실리카 같은 필러를 많이 넣어요. 트랜스퍼 몰딩 방식으로 금형에 밀어 넣어 칩을 감싸요. 플라스틱, 칩, 리드프레임은 열을 받으면 팽창하는 정도가 달라서, 온도가 바뀌면 서로 잡아당겨요. 그래서 이 정도가 최대한 비슷해지도록 재료를 골라요.
파이널 테스트
밀봉하고 자른 뒤에 한 번 더 테스트해요. 이번에는 모듈 전체를 테스트해요. 패키징을 마친 뒤에야 드러나는 문제도 있거든요.
조금 더 알아보기
파이널 테스트에는 핸들러라는 기계를 써요. 패키징이 끝난 칩을 하나씩 테스트 소켓에 올리고, 테스트가 끝나면 결과에 따라 다른 트레이로 나눠요. 시간을 아끼려고 여러 개를 동시에 테스트하는 경우가 많아요. 어떤 항목을, 얼마나 세세하게 테스트할지도 테스트 비용과 수율 사이에서 저울질해 정해요.
초기 고장
쓰기 시작한 지 얼마 안 돼 고장 나는 거예요. 대개 제조할 때 남은 작은 결함 때문이에요. 고장 날 확률이 처음엔 높다가 중간엔 낮고, 오래 쓰면 다시 높아져요. 그래프로 그리면 욕조처럼 생겨서 욕조 곡선이라고 해요. 출하 전에 몇백 개를 뽑아서 고온에서 전압을 걸고 이틀 동안 돌려 보면, 몇 개가 고장 나는지로 이 로트에 문제가 있는지 알 수 있어요. 샘플링으로는 약한 칩을 하나하나 다 걸러 낼 수 없어요. 칩을 전부 미리 한동안 돌려 보는 번인 테스트는 모든 칩 종류에 하지는 않아요.
조금 더 알아보기
번인 테스트는 일찍 고장 날 칩을 걸러 낼 수 있지만 대가도 있어요. 번인 테스트 중에 망가져 버려지는 칩만큼 수율이 낮아지고, 너무 오래 돌리면 제품 본래의 수명을 갉아먹을 수도 있어요. 그래서 더 좋은 방법은 약한 칩이 어디서 생기는지 찾아 공정을 고치는 거예요. 초기 고장이 충분히 줄면 번인 테스트를 조금씩 없앨 수 있어요.
테이프 앤 릴
부품을 긴 플라스틱 테이프의 작은 칸에 하나씩 넣고 릴에 감아서, 고객의 기계가 자동으로 집어 쓸 수 있게 해요.
조금 더 알아보기
테이프 앤 릴의 칸, 테이프, 릴은 모두 공개된 업계 표준을 따라 만들어요. 그래서 다른 공장에서 나온 부품도 같은 자동 부품 장착기에 올릴 수 있어요. 표준에는 테이프 폭까지 정해져 있는데, 4mm부터 200mm까지 있고, 부품이 클수록 넓은 테이프를 써요.
방습 포장
플라스틱 패키지는 공기 중의 수분을 빨아들여요. 너무 많이 머금으면 보드에 납땜하려고 오븐을 지날 때 갈라질 수 있어요. 그래서 건조시킨 뒤 방습백에 넣고, 건조제와 습기를 먹으면 색이 바뀌는 습도 카드를 함께 넣어 밀봉해요.
조금 더 알아보기
부품은 수분에 얼마나 약한지에 따라 몇 등급으로 나뉘어요. 가장 덜 민감한 등급은 보통 공기 중에 계속 둬도 되고, 예를 들어 3등급은 봉투를 뜯은 뒤 일주일쯤 안에 기판에 납땜해야 하며, 가장 민감한 등급은 쓸 때마다 먼저 구워야 해요. 시간을 넘긴 부품은 끓는 물보다 조금 더 뜨거운 온도로 몇 시간, 두꺼운 건 하루이틀 구워 수분을 몰아낸 뒤에야 쓸 수 있어요.
아연공기 전지
보청기에 흔히 쓰는 버튼형 전지로, 공기 중의 산소로 전기를 만들어요. 스티커를 떼야 전기가 나오기 시작하고, 뗀 뒤에는 잠깐 두었다가 끼워요. 한 개로 며칠에서 2주쯤 가는데, 기종과 하루에 얼마나 오래 끼는지에 따라 달라요.
중앙 제어실
인프라 쪽이 팹 전체의 물, 전기, 가스, 화학 약품, 배기를 지켜보는 곳이에요. 한쪽 벽 가득 화면이 있고, 24시간 사람이 있어요.
가스 캐비닛
독성이나 가연성 가스 실린더를 넣어 두는 철제 캐비닛이에요. 늘 배기가 걸려 있고 안에 감지기가 있어서, 가스가 새더라도 먼저 빨려 나가요.
특수 가스
공정에 쓰는 독성, 부식성, 가연성 가스예요. 예를 들어 식각에 쓰는 염소, 박막을 키우는 데 쓰는 실레인이 있어요. 대부분 가스 캐비닛에서 실린더 하나씩 내보내요.
밸브 박스
가스 배관 한 줄을 여러 장비로 나누는 분기 박스예요. 가지마다 밸브가 따로 있고, 박스에도 배기가 연결돼 있어요.
퍼지
배관을 뜯기 전에 먼저 진공으로 뽑고 질소를 채우기를 몇 번 반복해서, 배관에 남은 가스를 깨끗이 몰아내는 거예요.
리크 체크
연결한 뒤 틈이 없는지 확인하는 거예요. 감지기로 이음쇠를 따라가며 냄새 맡듯 훑거나, 가스를 채워서 압력이 떨어지는지 봐요.
조금 더 알아보기
리크 체크에는 추적 가스로 헬륨을 가장 많이 써요. 원자가 아주 작아서 가는 틈에도 들어가고, 공기 중에는 100만분의 5 정도밖에 없어서 검출기에 잡히면 거의 틈으로 들어온 거라고 볼 수 있어요. 이음쇠 바깥에 한 곳씩 헬륨을 조금 뿌리면서 챔버에 달린 검출기를 지켜보면, 신호가 가장 큰 곳이 새는 지점이에요.
기밀 시험
새 배관에 질소를 가득 채우고 닫아 둔 채, 압력이 천천히 떨어지지 않는지 보는 거예요. 아주 느리게 새는 건 충분히 오래 둬야 보여요.
개스킷
두 이음쇠 사이에 들어가는 금속 링이에요. 조이면 눌려 찌그러지면서 틈을 막아요. 한 번 뜯었으면 새것으로 바꿔요.
이중관
배관 바깥을 배관으로 한 번 더 감싼 거예요. 안쪽 관이 새면 바깥 관이 먼저 받아 내고, 그 사이에 있는 감지기에 불이 들어와요.
가스 감지기
냄새로는 알 수 없는 가스를 이걸로 찾아내요. 시간이 지나면 값이 틀어지기 때문에, 테스트 가스로 제대로 울리는지 정기적으로 확인해야 해요.
범프 테스트
테스트 가스를 감지기에 조금 뿜어서 반응하는지, 경보가 울리는지 보는 거예요.
호흡 보호구
독성 가스 실린더를 교체할 때 얼굴에 쓰는 호흡 장비예요. 숨 쉬는 공기가 주변 공기에서 오지 않아요.
LOTO
무언가를 수리하기 전에 밸브나 전원을 잠그고, 이름을 적은 표지를 거는 거예요. 누군가 수리 중이니 손대지 말라는 뜻이에요.
조금 더 알아보기
LOTO의 핵심은 ‘한 사람에 자물쇠 하나’예요. 수리에 참여하는 사람마다 자기 자물쇠를 걸고 열쇠는 각자 가지고 있어서, 마지막 사람이 자기 자물쇠를 풀기 전까지 설비에 다시 전원을 넣을 수 없어요. 잠근 뒤에는 한 번 기동해 보면서 정말 남아 있는 동력이 없는지 확인하는데, 이 순서를 ‘잠금, 표지, 시험’이라고 해요.
초순수
물 분자 말고는 거의 아무것도 없는 물로, 웨이퍼를 씻는 데 써요. 순수할수록 전기가 안 통해서 ‘비저항’으로 순도를 봐요.
조금 더 알아보기
완전히 순수한 물은 25℃에서 비저항이 약 18.2MΩ·cm인데, 이게 이론상 상한이에요. 공장이 원하는 건 이 숫자에 바짝 붙은 물이에요. 이온 말고도 입자, 유기물, 물에 녹은 산소, 세균까지 관리해요. 첨단 반도체 공장은 하루에 초순수를 수백만 갤런씩 써요.
훅업
새 장비를 자리에 놓은 뒤 물, 전기, 가스, 배기를 연결하는 거예요(영어로는 hook-up). 연결표를 보고 한 줄씩 맞춰 봐요.
순간 전압 강하
외부 전압이 갑자기 한순간 떨어지는 거예요. 대부분 1초도 안 돼요. 이 한 번에 멈추는 장비도 있어요.
배기가스 처리
장비가 뽑아내는 배기가스 중에는 독성이 있는 것도, 불이 붙는 것도 있어서 그대로 내보낼 수 없어요. 장비 옆의 스크러버가 먼저 태우거나 분해하거나 물로 씻어 내고, 남은 것만 메인 배기 덕트로 보내요.
냉각수
장비마다 보내서 열을 가져가는 물로, 공급 한 줄과 환수 한 줄이 있어요. 물이 끊기면 펌프와 장비가 금방 과열돼 멈춰요.
초록 과자
대만 기술 업계의 작은 풍습이에요. 장비 옆에 초록 봉지 과자를 하나 놓아두는데, 다들 장비의 수호신이라고 불러요. 초록불이 정상이라는 뜻이라 꼭 초록색이어야 하고, 노란색이나 빨간색은 쓰지 않아요. 유통기한이 지나면 새것으로 바꾸고, 놓아둔 봉지는 뜯어 먹지 않아요. 효과가 있는지는 아무도 증명한 적이 없어요.
PE／공정 엔지니어
한 구역 장비들이 ‘어떻게 만드는지’를 맡는 사람이에요. 레시피, 테스트 런, 측정값이 규격 안에 드는지를 챙겨요. 장비에 문제가 생기면 로트를 계속 돌려도 되는지 결정해요.
EE／장비 엔지니어
장비 하드웨어를 맡는 사람이에요. PM, 부품 교체, 수리를 해요. 고치면 공정 쪽에 넘겨 확인받고, 양쪽 다 통과해야 복구돼요.
공정 통합／PIE
로트의 주인이에요. 한 제품의 수백 개 공정이 처음부터 끝까지 잘 이어지는지 챙겨요. 공정마다 측정값과 마지막 전기 특성을 보고, 로트에 문제가 생기면 처리 결정을 내려요.
조금 더 알아보기
칩 하나는 300개가 넘는 공정을 거쳐요. 앞쪽 어느 공정에서 조금 어긋난 게 수십 공정 뒤에 전기 특성을 재서야 드러나는 경우가 많아요. PIE가 하는 일은 이런 앞뒤 관계를 이어 주는 거예요. 숫자 하나가 이상하면 어느 공정, 어느 장비, 어느 날이었는지까지 거슬러 추적할 수 있어야 해요.
MFG
제조부예요. 로트 순서를 짜고, 디스패치하고, 생산량을 챙기는 부서예요. 라인 전체를 24시간 내내 이 부서 사람이 지켜요.
트랙인
로트가 이 공정에 도착해서 장비에서 작업을 시작하는 거예요.
역할별 전문 용어
아래는 35개 역할 중 특정 역할의 일에서만 만나는 말이에요. 퍼니스, 이온 주입, 세정, 품질, 생산관리, 후공정…… 게임에서 그 역할을 맡았을 때도 똑같이 눌러서 쉬운 설명을 볼 수 있어요.
TOC／총유기탄소 · 자외선 램프 · 데드 레그 · 샘플링 밸브 · 조정조 · 불소 폐수 · 방류 · 회수수 · 역삼투 · 전도도 · 약액 교체 · 약액 · 반응조 · 변전소 · 변압기 · 차단기 · 무정전 전원 장치／UPS · 비상 발전기 · 적외선 열화상 · 검전 · 상순 · 단자 · 정기 보수 · 팬 필터 유닛／FFU · 외조기 · 이슬점 · 양압 · 리크 스캔 · 파티클 카운터 · 댐퍼 · 냉각탑 · 과부하 보호 · 오버킬 · 재테스트 · 아웃라이어 칩／아웃라이어 · 골든 웨이퍼 · 플라즈마 세정 · 치핑 · 스크라이브 라인 · 와이어 스윕 · 몰드 보이드 · 1번 핀 · RMA／반품 승인 · 8D 보고서 · 박리 · 팝콘 현상 · 로트 추적／추적성 · 처리 결정 · 속행 · 로트 병합 · 초도 로트 · tape-out · 전기 테스트 · 규격 한계 · 콘택트 저항 · 막 두께 · 앞 공정 · 관리도 · 보트 · 더미 웨이퍼 · 산화막 · 어닐링 · 열전대 · 슬립 라인 · 슬러리／연마액 · 연마 패드 · 컨디셔너 · 디싱 · 엔드포인트 검출／엔드포인트 · 연마율 · 과연마 · CMP 후 세정 · 타깃 · PVD／물리기상증착 · 워밍업 · 막 응력 · 워피지／보우 · 균일도 · 히터 플레이트 · 크라이오 펌프 · 재생 · 번인 · 쉴드 · 증착 속도 · 도즈 · 에너지 · 빔 전류 · 패러데이 컵 · 이온 소스 · 웨이퍼 차징 · 아크 점화 · 침지 시간／침지 · 자연 산화막 · 희석 불산 · 소수성／친수성 · 워터마크 · SC-1／SC-2／표준 세정 · 금속 오염 · 과다 세정 · 승온 · 온도 교정 · 과열 보호 · 오프셋 · 브러시 세정 모듈／브러시 모듈 · 모터 전류 · 슬러리 필터 · 스크래치 · 베어링 · 리테이너 링 · 길들이기／브레이크인 · 결함 스캔 · 진공 · 압력 상승 테스트 · 셔터 · 아크 · 플라즈마 플러드 건 · 필터 · 농도계 · 차압 · 교정 · 정렬 · 정렬 마크 · 정렬 광원 · 핫플레이트 · 히터 · 노즐 · 현상액 · 예비품 · 출하 검사 · 샘플링 검사 · 엣지 제외 영역 · 시정 예방 조치／CAPA · 고객 통지 · 재공품 · 생산량／아웃풋 · 출하일／납기 · 사이클 타임 · 버퍼 · 병목 · 끼워넣기 · 펠리클 · 헤이즈 · 마스크 검사 · 반복 결함 · 시험 노광 · 마스크 숍 · 포커스／초점 · 노광 도즈／노광량 · 공정 윈도우 · FEM／포커스-노광 매트릭스 · 선행 웨이퍼 · 보조 패턴／어시스트 피처 · 스텝 커버리지 · 배리어층 · 보이드 · CVD／화학기상증착 · 챔버 클리닝 · 비교 웨이퍼 · 블랭킷 웨이퍼 · 패턴 테스트 웨이퍼 · 패턴 밀도 · 이로전 · 게이트 산화막 · 접합 · 급속 열처리 장비 · 틸트 각／채널링 · 4점 탐침 · 실험 계획법／DOE · 반복 웨이퍼 · 손 세척대 · 질소 캐비닛 · 얕은 트렌치 분리／STI · 실리콘 질화막 · 패드 산화막 · 웰 영역 · 고온 인산 · 상주 엔지니어／FSE · 최종 검수 · 서비스 리포트 · 매처／매칭 네트워크 · 반사 전력 · 본사 지원
TOC／총유기탄소
물속 유기물의 양이에요. 초순수 속 유기물은 웨이퍼 표면에 남기 때문에 아주 적어야 해요.
자외선 램프
초순수 시스템의 한 단계예요. 자외선으로 물속 유기물을 잘게 부수고, 뒤 단계에서 걸러 내요. 램프는 오래 쓸수록 힘이 약해져요.
데드 레그
배관에서 물이 흐르지 않는 구간이에요. 끝을 막아 두고 쓰지 않는 짧은 관 같은 곳이죠. 물이 고여 있으면 세균이 자라고 파티클이 쌓였다가, 나중에 조금씩 흘러나와요.
샘플링 밸브
배관에서 물을 조금 받아 측정하는 작은 밸브예요. 받기 전에 먼저 물을 흘려보내야 해요. 그러지 않으면 작은 관에 고여 있던 물을 재게 돼요.
조정조
폐수 처리장의 첫 번째 큰 탱크예요. 여기저기서 온 폐수를 먼저 여기서 고르게 섞은 다음, 조금씩 처리하러 보내요. 한꺼번에 너무 많이 들어오면 가득 차요.
불소 폐수
불산을 쓴 공정에서 나오는 물이에요. 칼슘을 넣어 불소를 침전시켜 분리해야 방류할 수 있어요.
방류
처리를 마친 폐수를 내보내는 일이에요. 내보내기 전에 측정해서 범위 안에 있을 때만 내보내요.
회수수
세정 장비에서 마지막 몇 번 헹굼에 쓴 물이에요. 비교적 깨끗해서, 처리하면 초순수 시스템의 원수로 쓸 수 있어요. 그만큼 수돗물을 덜 써요.
역삼투
아주 촘촘한 막으로 물에 녹아 있는 것들을 대부분 걸러 내요. 초순수 시스템의 앞쪽 단계예요.
전도도
물이 전기를 얼마나 잘 통하는지예요. 물에 녹은 것이 많을수록 전기가 잘 통해요. 회수수는 전도도를 보고, 초순수는 그 역수인 비저항을 봐요.
약액 교체
세정조에서 오래 쓴 산을 통째로 빼내고, 세정조를 헹군 뒤 새것을 채우는 일이에요. 교체하는 동안 그 세정조에서는 로트를 세정할 수 없어요.
약액
세정조에 채워 웨이퍼를 담그는 화학액이에요. 세정한 로트가 많아지면 통째로 교체해요.
조금 더 알아보기
약액 상당수는 70~80℃로 데워서 써요. 온도가 몇 도만 달라도 반응 속도가 바뀌어서, 같은 시간 동안 깎이는 양이 달라져요. 웨이퍼에서 씻겨 나온 금속과 입자는 세정조 안에 남아 점점 쌓이고, 약액이 충분히 깨끗하지 않으면 오히려 오염물을 웨이퍼에 다시 묻혀요.
반응조
폐수 처리장에서 약품을 넣는 탱크예요. 칼슘을 넣어야 물속 불소가 침전돼요.
변전소
전력망에서 들어온 고압 전기를 공장에서 쓰는 전압으로 낮춰 나눠 보내는 곳이에요.
변압기
전압을 높이거나 낮추는 설비예요. 전기를 쓰면 열이 나서, 팬이나 기름으로 열을 식혀요.
차단기
회로의 스위치예요. 전류가 너무 많이 흐르면 스스로 떨어져서 뒤쪽 전선을 보호해요. 그 회로를 손보려면 먼저 이걸 내려요.
무정전 전원 장치／UPS
커다란 배터리 묶음이에요. 정전되거나 전압이 떨어지는 그 순간, 먼저 전기를 공급해 발전기가 돌아갈 때까지 버텨요.
비상 발전기
정전되면 스스로 기동하는 발전기예요. 전기가 끊기면 안 되는 설비에 전기를 보내요. 안전 시스템, 감시 설비, 일부 배기. 매달 한 번 시운전해요.
적외선 열화상
카메라로 물체의 온도를 보는 방법이에요. 뜨거운 곳일수록 밝게 보여요. 만지지 않고, 전기를 끊지 않고도 어느 접점이 열을 내는지 알 수 있어요.
검전
손대기 전에 테스터로 그 회로에 정말 전기가 없는지 확인하는 일이에요. 스위치를 내렸다고 끝이 아니라, 재 봐야 확인한 거예요.
상순
삼상 전기의 세 선이 번갈아 가는 순서예요. 두 선을 바꿔 연결하면 모터가 거꾸로 돌아요. 새 장비를 기동하기 전에 먼저 그 장비의 메인 스위치 앞까지 전기를 보내서 재요. 전기가 없으면 잴 수 없거든요.
단자
전선이 스위치나 설비에 연결되는 곳으로, 나사로 조여 고정해요. 덜 조이면 전류가 흐를 때 열이 나요.
정기 보수
1년에 한 번, 날을 잡아 한 구역을 세우고 평소에는 전기를 끊을 수 없어서 못 하던 정비를 해요.
팬 필터 유닛／FFU
클린룸 천장에 한 칸 한 칸 들어 있는 작은 기계예요. 팬 하나에 아주 촘촘한 필터 한 장이 붙어 있어서, 공기를 걸러 아래로 불어 보내요. 천장 전체가 이걸로 채워져 있어요.
외조기
바깥 공기를 빨아들여 먼저 거르고, 습기를 빼고, 온도를 맞춘 다음 클린룸의 큰 공조 계통에 보충해요. 장비는 계속 배기를 하니까 빠져나간 만큼 채워 넣어야 하고, 거기에 조금 더 넣어야 클린룸 압력이 바깥보다 살짝 높게 유지돼요.
이슬점
공기를 이 온도까지 식히면 공기 속 수증기가 물방울로 맺혀요. 이슬점이 높을수록 공기가 습해요.
양압
클린룸 안 압력이 바깥보다 아주 조금 높은 상태예요. 문이 열리면 공기가 바깥으로 빠져나가서, 바깥 먼지가 따라 들어오지 않아요.
리크 스캔
새것을 단 뒤, 프로브를 필터와 프레임 아랫면에 대고 천천히 한 번 훑어요. 걸러지지 않은 공기가 새어 나오는지 보는 거예요.
파티클 카운터
공기를 조금 빨아들여, 빛으로 그 안의 작은 입자 개수를 세요. 클린룸 등급은 이 숫자로 나눠요.
댐퍼
덕트 안에서 얼마나 열지 조절할 수 있는 판이에요. 여는 만큼 공기를 빨아들여요.
냉각탑
옥상에 있는 큰 탑이에요. 칠러의 열은 이곳의 물이 가져가요. 뜨거운 물을 위에서 뿌리고 팬이 위로 바람을 빨아올려, 식은 물을 다시 돌려보내요.
과부하 보호
모터가 너무 무리해서 전류가 지나치게 커지면, 스스로 전기를 끊어 모터를 보호해요. 원인을 찾은 뒤에 ‘리셋’해요. 다시 원래대로 설정해야 모터를 다시 기동할 수 있어요.
오버킬
좋은 칩이 테스트에서 불량으로 판정되는 것이에요. 흔한 원인은 프로브 바늘의 접촉이 나쁘거나, 측정 장비가 정확하게 재지 못하는 경우예요.
조금 더 알아보기
테스트는 두 가지 실수를 할 수 있어요. 좋은 칩을 불량으로 판정하는 걸 오버킬이라고 하고, 수율을 잃어요. 불량 칩을 좋다고 판정하면 불량품이 고객에게 가요. 고객이 요구하는 불량률은 ‘100만분의 몇’에서 ‘10억분의 몇’으로 옮겨 가고 있어서, 상하한은 보수적으로 잡는 편이고 오버킬을 조금 더 감수해요.
재테스트
같은 칩을 한 번 더 테스트하는 것이에요. 접촉이 나빴던 칩은 두 번째에 통과할 수도 있어요. 하지만 재테스트를 너무 넉넉하게 허용하면 규격을 넓히는 것과 같아요.
조금 더 알아보기
테스트 결과는 ‘불합격’이라고만 알려 줄 뿐, 칩이 불량인지 칩과 테스트 소켓의 접촉이 나쁜 건지는 구분하지 못해요. 그래서 불량 판정을 받은 칩은 다시 테스트하는 경우가 많아요. 한 연구 사례에서는 첫 번째 재테스트로 칩의 약 1.6%를 되살렸지만, 두 번째 재테스트로는 0.14%를 더 건졌을 뿐이고 시간과 장비만 더 썼어요.
아웃라이어 칩／아웃라이어
규격을 넘지는 않았지만, 같은 웨이퍼나 같은 로트의 다른 칩과 크게 다른 칩이에요. 이런 칩을 따로 골라내는 방법도 있어요.
골든 웨이퍼
정답을 이미 알고 있는 웨이퍼예요. 여러 테스터에서 한 번씩 테스트해서, 나온 숫자가 같은지 봐요.
조금 더 알아보기
답을 이미 아는 웨이퍼 한 장을 장비마다 올려 재 보는 게 장비를 비교하는 가장 직접적인 방법이에요. 다만 이런 기준 웨이퍼는 준비하기 어렵고 양산 라인에서 늘 구할 수 있는 것도 아니에요. 기준 웨이퍼도 영원히 그대로가 아니라 많이 쓰거나 오래 두면 변할 수 있어서, 잘 보관하고 되도록 적게 꺼내 써요.
플라즈마 세정
기체 플라즈마로 표면의 오염을 날려 버리는 것이에요. 와이어 본딩 전에 해 두면 접점이 단단히 붙어요.
치핑
다이싱할 때 칩 가장자리가 조금 떨어져 나가는 것이에요. 블레이드가 무디거나 너무 빨리 자르면 잘 생겨요.
스크라이브 라인
웨이퍼 위 칩과 칩 사이에 비워 둔 가는 선이에요. 블레이드가 이 선을 따라 잘라요.
와이어 스윕
몰딩할 때 흘러 들어간 플라스틱이 가는 금속 와이어를 밀어 휘게 하는 것이에요. 심하면 옆 와이어에 닿아요.
몰드 보이드
패키지 플라스틱 안에 남은 기포예요. 너무 크거나 많으면 신뢰성에 영향을 줘요.
1번 핀
핀 번호가 시작되는 곳이에요. 장비는 이걸 보고 칩의 방향을 알아봐요.
RMA／반품 승인
고객이 제품을 돌려보낼 때의 절차예요. 먼저 요청서를 발행하고, 조사가 끝나면 보고서를 회신해요.
8D 보고서
고장 보고서를 쓰는 형식 중 하나예요. 무슨 일이 있었는지, 원인은 무엇인지, 어떻게 처리했는지, 재발을 어떻게 막을지를 단계별로 분명하게 적어요.
박리
패키지 안에서 플라스틱과 칩(또는 기판)이 붙어 있던 부분이 넓게 갈라진 것이에요.
팝콘 현상
플라스틱이 습기를 머금은 채 오븐을 지나며 뜨거워지면, 그 물이 수증기로 변해 패키지를 갈라 놓아요.
로트 추적／추적성
제품 하나하나가 어느 웨이퍼 로트로, 언제 만들어졌는지 찾아볼 수 있는 것이에요. 서로 다른 로트 번호가 섞이면 제대로 추적할 수 없어요.
처리 결정
홀드된 로트를 이제 어떻게 할지 정하는 일이에요. 속행, 리워크, 스크랩이 있어요.
속행
문제없다고 판단해서, 홀드된 로트를 원래 단계대로 계속 진행시키는 거예요.
로트 병합
따로 빼서 처리한 웨이퍼 몇 장을 처리가 끝난 뒤 원래 로트에 다시 합쳐, 함께 진행하는 거예요.
초도 로트
신제품 설계를 공장에 넘긴 뒤 처음으로 만들어 내는 로트예요. 여기서 또 수정할 때가 많아요.
tape-out
칩 설계를 끝내고 반도체 공장에 넘겨 포토마스크를 만들게 하는 순간이에요. 그다음에야 초도 로트가 나와요.
전기 테스트
프로브로 웨이퍼 위의 TEG를 찍어 저항, 전류 같은 전기적 특성을 측정해요. 만든 것이 제대로 동작하는지 확인하는 거예요.
규격 한계
측정한 숫자가 두 선 사이에 들어와야 합격이에요. 선에 바짝 붙은 것도 합격이지만, 한 번 더 봐야 해요.
조금 더 알아보기
규격 한계는 설계나 고객이 요구하는 범위이고, 관리 한계는 공정이 평소에 보이는 모습이라서 둘은 같은 게 아니에요. 공정이 안정될수록 평소 흔들림이 규격 한계에서 멀어져요. 업계에서는 이 여유를 Cpk라는 숫자로 나타내는데, 흔한 목표는 1.33 이상이에요.
콘택트 저항
전기가 위쪽 금속 배선에서 아래쪽 소자로 흘러갈 때, 그 작은 구멍을 지나며 받는 저항이에요. 너무 크면 전기가 지나가지 못해요.
막 두께
올린 박막 한 층이 얼마나 두꺼운지예요. 조금만 어긋나도 뒤 공정이 줄줄이 조금씩 어긋나요.
조금 더 알아보기
막 두께는 대개 웨이퍼에 닿지 않고 재요. 편광된 빛을 비추고 반사된 빛이 얼마나 바뀌었는지 본 다음, 모델로 거꾸로 계산해요. 원자 한 층 두께의 막까지 잴 수 있어요. 한 지점에 1초도 안 걸려서, 웨이퍼 전체의 여러 지점을 재면서 균일도도 같이 봐요.
앞 공정
이 공정보다 먼저 거친 단계들이에요. 뒤 공정에서 보이는 문제는 앞 공정의 아주 작은 변화에서 온 경우가 많아요.
관리도
측정할 때마다 점을 찍어 선으로 이은 그래프예요. 위아래로 한계선이 하나씩 있어요. 한계선을 넘거나 계속 한쪽으로 쏠리면 살펴봐야 해요.
조금 더 알아보기
관리도는 1924년에 처음 제안됐어요. 위아래 한계선은 보통 평균에서 표준편차의 3배만큼 위아래로 그려요. 공정이 아주 안정적이면 점 하나가 한계선 밖으로 나갈 확률은 1,000분의 3 정도예요. 그래서 정말로 밖으로 나갔다면 단순히 운이 나빴다기보다 무언가 바뀌었을 가능성이 커요. 다만 점이 많아지면 가끔 나는 오경보는 피할 수 없어요.
보트
석영으로 만든 긴 거치대예요. 한 칸에 한 장씩, 한 번에 100장 넘게 꽂아서 통째로 퍼니스에 넣어요.
조금 더 알아보기
보트는 대부분 석영으로 만들어요. 웨이퍼와 함께 고온에 들어가니 변형되면 안 되고, 웨이퍼를 오염시킬 물질을 내뿜어서도 안 되거든요. 요즘 퍼니스는 대부분 세로형이라, 웨이퍼가 보트에 한 장씩 수평으로 누워 있고 가스가 위에서 아래로 흘러요. 그래서 가로형 퍼니스처럼 대류 때문에 위는 두껍고 아래는 얇아지는 일이 덜해요.
더미 웨이퍼
보트의 맨 위, 맨 아래, 빈 칸에 꽂는 빈 웨이퍼로, 출하하지 않아요. 퍼니스 양 끝은 온도와 가스 흐름이 가운데와 달라서, 이 웨이퍼들이 받쳐 줘야 가운데 제품이 고르게 자라요.
산화막
실리콘을 고온의 산소나 수증기 속에 두면 표면에 자라는 이산화규소층이에요. 아주 얇은 유리막 같아요. 두께는 온도와 시간에 따라 달라져요.
조금 더 알아보기
산화막을 키우면 실리콘이 소모돼요. 산화막 100nm를 키우면 그중 약 44nm는 원래 실리콘이었던 부분이에요. 수증기로 키우면 순수 산소로 키울 때보다 훨씬 빨라서, 1,000℃에서는 20배 넘게 빨라요. 하지만 순수 산소로 키운 막이 더 치밀하고 실리콘과의 경계도 더 깨끗해서, 가장 중요한 얇은 층은 대부분 순수 산소로 키워요.
어닐링
웨이퍼를 한동안 가열한 뒤 천천히 식혀요. 이온 주입 때 흐트러진 결정을 바로잡고, 주입된 원자가 전기를 통하기 시작하게 해요(활성화).
조금 더 알아보기
어닐링은 딜레마예요. 온도가 높고 시간이 길수록 원자가 제자리를 찾아 전기가 잘 통하기 시작하지만, 오래 데울수록 주입한 원자가 옆으로 퍼져서 만들어 둔 모양이 뭉개져요. 그래서 요즘은 급속 어닐링을 많이 써요. 한 번에 한 장씩, 1,000℃ 넘는 온도에서 몇 초, 심지어 1초도 안 머물러요.
열전대
서로 다른 두 금속을 이어 만든 온도계예요. 접점이 뜨거워지면 아주 작은 전압이 생겨요. 퍼니스는 가열 존마다 이걸로 온도를 재고 가열을 제어해요.
조금 더 알아보기
천 도가 넘는 온도를 잴 때는 백금과 백금로듐 합금으로 만든 열전대를 많이 써요. 1,600℃ 정도까지 쓸 수 있어요. 고온에 오래 있으면 금속 성분이 서서히 변해서 측정값이 점점 낮은 쪽으로 틀어져요. 게다가 퍼니스 안에 들어가 있던 부분만 변하기 때문에, 꺼내서 다시 교정해도 진짜 오차를 찾아낼 수 없어요.
슬립 라인
승온이나 냉각이 너무 빠르면 웨이퍼 가장자리와 가운데가 다르게 달궈져, 결정이 당겨지며 어긋나요. 가장자리에 가는 직선이 여러 줄 생긴 것처럼 보여요.
슬러리／연마액
연마할 때 쓰는 액체로, 아주 고운 입자가 들어 있어요. 화학 작용으로 표면을 무르게 하면서, 입자가 함께 갈아 내요.
조금 더 알아보기
슬러리 속 입자는 크기가 고르게 맞아야 안정적으로 연마돼요. 그런데 오래 두거나 오래 저으면 입자가 서서히 뭉쳐 덩어리가 져요. 덩어리진 큰 입자는 사포에 작은 돌이 섞인 것과 같아서 웨이퍼에 스크래치를 내기 가장 쉬워요. 그래서 슬러리는 장비로 보내기 전에 거르고, 보관 기간도 챙겨요.
연마 패드
회전하는 원판 위에 붙인 패드로, 작은 구멍이 가득해 단단한 스펀지 같아요. 웨이퍼를 그 위에 눌러 연마해요. 오래 쓰면 표면이 미끄러워져서 연마가 느려져요.
조금 더 알아보기
연마 패드는 부드러운 재료와 단단한 재료를 겹친 경우가 많아요. 단단한 층은 좁은 영역을 평평하게 갈고, 부드러운 층은 패드가 웨이퍼 전체의 굴곡을 따라 붙게 해요. 소모품이라 쓸수록 얇아지고, 어느 정도 닳으면 통째로 바꿔요. 바꾼 뒤에는 먼저 길들여야 안정돼요.
컨디셔너
아주 작은 다이아몬드 입자가 촘촘히 박힌 원판이에요. 연마 패드 표면을 번갈아 긁어서 거칠게 유지해, 연마가 안정되게 해요. 컨디셔너 자체도 닳아요.
조금 더 알아보기
연마 패드 표면에는 30~50μm 크기의 작은 구멍이 잔뜩 있는데, 슬러리가 이 구멍을 타고 웨이퍼 아래로 들어가요. 오래 쓰면 표면이 반들반들해지고 구멍이 막혀서 계속 다듬어 줘야 해요. 컨디셔너에 박힌 다이아몬드의 크기와 모양에 따라 연마 패드 표면 모양이 달라지고, 웨이퍼에 스크래치가 날지도 달라져요.
디싱
넓은 금속 배선이 너무 많이 연마돼, 가운데가 접시처럼 오목하게 꺼지는 거예요. 배선 가운데가 얇아지면 저항이 올라가요.
조금 더 알아보기
디싱은 금속의 폭과 밀도와 관련이 있어서, 설계 규칙에서 한 영역 안의 금속이 너무 많지도 적지도 않게 제한해요. 비어 있는 곳에는 어떤 회로에도 연결되지 않는 ‘더미 배선’을 일부러 채워 넣어서, 전체 밀도를 고르게 하고 더 평평하게 연마되게 해요.
엔드포인트 검출／엔드포인트
장비는 연마하면서 신호 하나(예를 들어 모터 전류)를 지켜봐요. 표면이 다른 재료로 바뀌면 신호가 꺾이고, 그 꺾임을 보면 다 연마됐다는 걸 알고 저절로 멈춰요.
조금 더 알아보기
모든 연마에 지켜볼 만한 전환점이 있는 건 아니에요. 위에서 아래까지 같은 재료라면 신호가 내내 평평해서 장비가 멈춰야 할 순간을 잡지 못해요. 이럴 때는 측정해 둔 연마율로 시간을 계산해서 갈 수밖에 없는데, 이걸 ‘블라인드 연마’라고 해요. 그래서 연마율을 매일 지켜봐요.
연마율
1분에 두께를 얼마나 깎아 내는지예요. 매일 모니터 웨이퍼를 돌려 전후 두께를 재서 계산해요.
조금 더 알아보기
연마 속도는 대략 두 가지에 비례해요. 웨이퍼를 누르는 힘, 그리고 웨이퍼가 연마 패드 위를 얼마나 빨리 미끄러지는지예요. 이건 1927년에 유리 연마를 연구하면서 정리된 경험식(Preston 식)이에요. 그래서 웨이퍼에서 압력이 고르지 않은 곳은 깎이는 양도 달라져요.
과연마
멈춰야 할 지점까지 연마한 뒤, 잔여물을 깨끗이 없애려고 일부러 조금 더 연마하는 거예요. 너무 많이 하면 배선이 얇아져요.
CMP 후 세정
연마를 마친 웨이퍼 표면에는 슬러리 입자와 찌꺼기가 남아 있어서, 바로 브러시와 세정액, 순수로 씻어 내야 해요. 그대로 두어 마르면 찌꺼기가 단단히 들러붙고, 금속도 부식돼요.
타깃
PVD 장비 안에서 플라즈마가 원자를 때려 떼어 내는 금속 덩어리예요. 오래 쓰면 다 닳아서 교체해야 해요.
조금 더 알아보기
마그네트론 스퍼터링은 자기장으로 플라즈마를 타깃 표면 위 고리 모양 영역에 가둬요. 그래서 타깃이 고르게 얇아지지 않고, 경주 트랙 같은 홈이 파여요. 홈이 뚫리기 직전에 바꿔야 하는데, 이때 홈 바깥에는 아직 재료가 꽤 남아 있어요.
PVD／물리기상증착
반도체 공장에서 가장 많이 쓰는 방식은 스퍼터링이에요. 플라즈마로 타깃의 원자를 떼어 내 웨이퍼 위에 깔아서 금속막을 키워요. 배선 공정에서는 구리 배선 아래의 배리어층과, 구리를 전기 도금할 수 있게 해 주는 시드층을 키우는 데 많이 써요.
워밍업
새 부품으로 바꾸거나 챔버 클리닝을 한 뒤에는, 먼저 더미 웨이퍼만 넣어 몇 번 돌려서 챔버를 안정된 상태로 되돌린 다음 제품을 넣어요.
조금 더 알아보기
연구에 따르면 불소가 든 가스로 챔버를 세정한 직후에는 처음 몇 장의 웨이퍼가 더 느리게 식각되고, 몇 장을 연달아 돌려야 속도가 서서히 평소 수준으로 돌아와요. 이걸 첫 웨이퍼 효과라고 해요. 안쪽 벽이 공정 물질로 다시 한 겹 덮여 안정된 뒤에야 웨이퍼마다 결과가 같아져요.
막 응력
막이 자라고 나면 웨이퍼를 잡아당기거나 밀어내요. 당기는 힘과 미는 힘이 고르지 않으면 웨이퍼가 휘어요. 두께가 맞다고 응력까지 맞는 건 아니에요.
워피지／보우
웨이퍼 전체가 살짝 휘어서 더 이상 평평하지 않은 상태예요. 포토에서는 웨이퍼를 흡착해 평평하게 펴고 초점을 맞춰야 하는데, 너무 많이 휘면 흡착이 안 되고 초점도 맞지 않아요.
조금 더 알아보기
막에 응력이 있으면 웨이퍼 표면에 가죽 한 겹을 팽팽하게 씌운 것과 같아요. 당기는 막은 웨이퍼를 막이 있는 쪽으로 휘게 하고, 미는 막은 반대쪽으로 휘게 해요. 웨이퍼가 얼마나 휘었는지 재면 유명한 공식(Stoney 공식)으로 막 응력을 거꾸로 구할 수 있어서, 막을 키울 때 곡률도 함께 재는 경우가 많아요.
균일도
웨이퍼 한 장 안에서 중심과 가장자리의 막 두께가 같은지를 말해요. 평균이 맞다고 모든 곳이 맞는 건 아니에요.
히터 플레이트
PVD 챔버 안에서 웨이퍼를 받치는 원판으로, 열을 내요. 웨이퍼 위에 막이 정해진 온도에서 자라게 해 줘요. 온도에 따라 막의 성질이 달라져요.
크라이오 펌프
아주 차가운 표면에 가스를 얼려 붙여서 빼내는 펌프예요. 얼어붙은 가스가 쌓일수록 배기하는 힘이 점점 약해져요.
조금 더 알아보기
크라이오 펌프에는 기체를 밖으로 밀어내는 회전 날개가 없어요. 아주 차가운 면이 기체를 얼리거나 붙잡아 두는 방식이라 매우 깨끗하게 뽑아내서, 높은 진공이 필요한 증착 장비에 많이 써요. 가장 잡기 어려운 건 수소와 헬륨이에요. 영하 200도가 넘게 내려가도 얼지 않아서, 표면에 바른 활성탄 같은 재료로 흡착해야 해요.
재생
크라이오 펌프를 상온으로 되돌려 얼어붙은 가스를 내보내고, 다시 냉각하는 거예요. 그동안은 이 장비에 로트를 넣을 수 없어요.
조금 더 알아보기
크라이오 펌프에서 가장 차가운 면은 절대 영도보다 10~20도밖에 높지 않아서, 공기 중의 기체가 닿으면 그대로 얼어붙어요. 재생할 때는 먼저 펌프를 챔버와 차단해서, 나오는 수증기가 다시 들어가지 않게 해요. 온도를 올리고, 배기하고, 다시 진공을 뽑은 뒤 압력이 충분히 천천히 오르는지까지 봐야 끝나요.
번인
타깃을 막 교체했을 때, 셔터를 닫아 둔 채 플라즈마로 타깃 표면의 오염과 산화막을 떼어 내는 거예요. 안정될 때까지 한 다음에야 웨이퍼를 넣어요.
쉴드
챔버 벽을 따라 둘러 붙인 판이에요. 튀어나간 금속을 받아 내서 챔버 벽에 막이 쌓이지 않게 해요. 오래 쌓이면 떼어 내서 세정해요.
증착 속도
1분에 막이 얼마나 두껍게 자라는지예요. 타깃을 새로 바꿨을 때도, 오래 썼을 때도 속도가 따라서 변해요.
도즈
실리콘 1제곱센티미터마다 원자를 몇 개 넣었는지예요. 도즈는 그 영역이 전기를 얼마나 잘 통하는지를 정해요. 적게 넣으면 전기가 잘 안 통해서 면저항이 높게 나와요.
조금 더 알아보기
도즈는 웨이퍼에 들어온 이온 전류를 시간에 따라 조금씩 더해서 계산해요. 그래서 전류를 얼마나 정확히 재느냐가 도즈의 정확도를 결정해요. 이온 빔 전류 자체는 크지 않아서 아주 높은 도즈를 넣으려면 시간이 오래 걸려요. 이온 주입 장비에 고전류형과 중전류형이 따로 있는 이유 중 하나예요.
에너지
이온을 전기장으로 가속하는 힘이에요. 에너지가 높으면 원자가 깊이 들어가고, 낮으면 표면 근처에만 머물러요.
조금 더 알아보기
이온 주입 에너지는 보통 10~500킬로전자볼트(keV)이고, 깊이로는 약 10nm에서 1μm까지 들어가요. 에너지가 아주 낮으면 표면에서 몇 nm 안에 멈춰요. 얼마나 깊이 들어가는지는 에너지뿐 아니라 어떤 원자를 어떤 재료에 넣는지에도 달려 있어서, 원자 종류를 바꾸면 에너지를 다시 계산해야 해요.
빔 전류
이온 빔의 전류예요. 1초에 이온이 얼마나 날아오는지를 나타내요. 빔 전류에 시간을 곱하고 면적으로 나누면, 들어간 도즈가 돼요.
조금 더 알아보기
이온 빔은 가느다란 한 줄기뿐이라, 웨이퍼 전체에 넣으려면 빔을 웨이퍼 위로 왔다 갔다 훑거나, 웨이퍼를 움직이거나, 둘 다 해야 해요. 고르게 훑지 못하면 어떤 영역에 원자가 더 많이 들어가요. 그래서 이온 주입 장비는 훑으면서 전하를 모아 재고, 모든 자리에 같은 양이 들어가는지 확인해요.
패러데이 컵
장비 안에서 빔 전류를 재는 작은 컵이에요. 이온이 들어오면 전류가 측정돼요. 장비는 이걸로 ‘충분히 넣었는지’를 계산해요. 컵이 더러워지면 측정값이 틀어져요.
조금 더 알아보기
1nA의 전류는 전하 하나를 띤 이온이 매초 약 60억 개씩 컵에 들어오는 것과 같아서, 전류를 재면 이온 수를 셀 수 있어요. 문제는 이온이 컵 바닥에 부딪히면 전자를 튕겨 내고, 그 전자가 빠져나가면서 측정값이 크게 나온다는 거예요. 그래서 컵 입구에는 보통 전압을 건 덮개를 둘러 이 전자들을 되돌려 보내요.
이온 소스
가스를 이온으로 바꾸는 곳으로, 아주 뜨거운 작은 화로 같아요. 오래 쓰면 노화돼서 이온 빔이 불안정해져요.
조금 더 알아보기
이온 소스에 필요한 원자는 비소나 인이 든 가스처럼 독성 가스에서 오는 경우가 많아서, 실린더는 모두 배기가 되고 감지기가 달린 캐비닛에 넣어 둬요. 이온 소스에서 끌어낸 이온은 한 종류가 아니라서, 뒤쪽에 있는 자석이 질량과 전하에 따라 휘게 해서 원하는 종류만 통과시켜요.
웨이퍼 차징
이온은 전하를 띠고 있어요. 들어간 전하가 빠져나가지 못하면 웨이퍼 표면에 전하가 쌓여서, 아주 얇은 절연막을 망가뜨릴 수 있어요. 장비는 전자로 전하를 중화해요.
아크 점화
이온 소스 안에서 필라멘트가 가스에 불을 붙여 플라즈마로 만들고, 아크 빛을 내는 순간이에요. ‘아크 재점화’는 이온 소스를 다시 살리는 거예요.
침지 시간／침지
웨이퍼가 약액에 잠겨 있는 시간이에요. 너무 짧으면 깨끗이 씻기지 않고, 너무 길면 약액이 건드리면 안 되는 아래층까지 조금 먹어 버려요.
조금 더 알아보기
세정조마다 담그는 시간이 크게 달라요. 표준 세정의 두 단계는 10분 안팎인 경우가 많지만, 표면 산화물을 없애는 희석 불산은 10여 초만 담글 때도 있어요. 시간은 약액의 농도, 온도와 함께 정해지기 때문에, 그중 하나가 바뀌면 원래 정한 시간은 더 이상 맞지 않아요.
자연 산화막
실리콘 표면이 공기와 물에 닿아 저절로 생기는 아주 얇은 산화막이에요. 세정 후 오래 둘수록 두꺼워져요.
조금 더 알아보기
실리콘을 보통 공기 중에 두면 금세 0.5~1nm 정도의 산화막이 생기고, 몇 시간 지나면 거의 더 자라지 않고 1~2nm에서 멈춰요. 멈추는 건 상온의 산소에는 이미 생긴 막을 뚫고 지나갈 만한 힘이 없기 때문이에요. 얇지만 금속과 실리콘의 접촉을 나쁘게 하기에는 충분해서, 중요한 공정 전에는 먼저 씻어 내는 경우가 많아요.
희석 불산
아주 묽은 불산이에요. 실리콘 표면의 자연 산화막을 녹이는 데 써요. 세정하고 나면 표면이 물을 싫어하게 돼요.
조금 더 알아보기
불산은 이산화규소를 빨리 녹여서 실리콘 웨이퍼 세정에 단골로 써요. 산화막을 없앨 때는 50배나 100배로 묽혀서 10여 초만 담그는 경우가 많아요. 사람에게 위험한 방식이 특이해요. 피부로 스며들고 처음에는 아프지 않을 수도 있어서, 다루는 사람은 전용 보호구를 갖추고 옆에 전용 응급 연고도 준비해 둬요.
소수성／친수성
표면에 떨어진 물이 방울방울 뭉치면 소수성, 얇게 퍼지면 친수성이라고 해요. 산화막을 벗겨 낸 실리콘 표면은 소수성이라, 물방울을 보면 산화막이 벗겨졌는지 대충 알 수 있어요.
워터마크
웨이퍼 위의 물이 고르게 마르지 않아, 증발한 자리에 동그란 자국이 겹겹이 남은 거예요. 퍼니스에 넣어 구우면 그 자국이 주변과 다른 산화막 조각으로 남아요.
조금 더 알아보기
연구에 따르면 워터마크는 물이 마르고 남은 테두리 찌꺼기만이 아니에요. 물방울에 공기 중의 산소가 녹아들고, 마르기 전에 소수성 실리콘 표면과 반응해서 가운데는 넓게, 바깥은 고리 모양으로 잔류물이 남아요. 물방울이 클수록, 마르는 데 오래 걸릴수록 잔류물이 많아서, 이런 표면은 세정 후 빠르고 고르게 말려야 해요.
SC-1／SC-2／표준 세정
가장 흔히 쓰는 두 가지 표준 세정이에요. SC-1은 주로 파티클과 유기물을, SC-2는 주로 금속을 씻어 내요. 그 사이에 초순수로 헹구고, 마지막에 건조해요.
조금 더 알아보기
이 세정법은 1965년에 처음 제안됐고, 수십 년이 지난 지금도 여러 세정 공정의 기본이에요. SC-1은 알칼리성이고, 표면에 1nm 정도의 얇은 산화막을 만들면서 입자와 웨이퍼 표면이 서로 밀어내게 해서 입자를 띄워요. SC-2는 산성이고, 남은 금속을 녹여 없애요.
금속 오염
웨이퍼 표면에 철이나 구리 같은 금속이 아주 조금 묻은 거예요. 눈에는 안 보이지만, 고온의 퍼니스에 들어가면 실리콘 안으로 파고들어 그 런의 웨이퍼 전체가 영향을 받아요.
조금 더 알아보기
철, 금, 니켈 같은 금속 원자가 실리콘에 들어가면, 전자와 정공이 만나는 즉시 사라지게 하는 ‘재결합 중심’이 돼요. 캐리어 수명이 짧아져서 트랜지스터에 누설 전류가 생기고 느려지기 쉬워요. 아주 적은 양도 영향을 주기 때문에, 세정에 쓰는 약액과 초순수는 극미량의 금속까지 관리하고, 전용 장비로 1조분의 1 수준까지 재는 경우가 많아요.
과다 세정
지나치게 세정한 거예요(식각에서 일부러 조금 더 깎는 ‘과식각’과는 달라요). 너무 오래 담그거나 약액이 너무 세서, 건드리면 안 되는 아래층까지 조금 먹어 버린 거예요. 먹힌 만큼은 돌아오지 않아요.
승온
퍼니스를 대기 온도에서 공정에 필요한 온도까지 단계적으로 올리는 거예요. 너무 빨리 올리면 튜브 바깥부터 뜨거워지고 안쪽이 못 따라와서, 온도가 지나치게 올라가 버려요.
조금 더 알아보기
웨이퍼가 고르게 데워지지 않으면 가장자리와 가운데가 다르게 팽창해서 안에 응력이 생겨요. 응력이 충분히 크면 실리콘 결정이 특정 방향으로 미끄러지고, 가장자리에서 중심 쪽으로 슬립 라인이 줄줄이 생겨요. 고온에 오래 머물수록 슬립이 많아진다는 연구도 있어서, 승온, 냉각, 유지 시간을 모두 잘 계산해야 해요.
온도 교정
정확하다고 확인된 열전대 세트로 퍼니스 안 각 위치의 실제 온도를 재서, 컨트롤러에 표시된 값과 비교하고 그 차이를 맞추는 거예요.
과열 보호
따로 독립된 열전대와 스위치예요. 만약 제어가 고장 나 온도가 계속 올라가면, 컨트롤러와 상관없이 가열을 바로 꺼요.
오프셋
컨트롤러에서 존마다 더해 주는 작은 수정값이에요. 표시되는 온도가 실제 온도와 맞게 해 줘요.
브러시 세정 모듈／브러시 모듈
CMP 출구에 있는 긴 브러시 한 쌍이에요. 연마를 마친 웨이퍼가 돌아가는 브러시 두 개 사이를 지나가면, 세정액이나 순수를 부으면서 문질러 연마 때 남은 입자와 찌꺼기를 닦아 내요.
조금 더 알아보기
브러시는 부드러운 스펀지 소재(PVA)로, 한 번에 한 장씩 닦아요. 얼마나 깨끗하게 닦이는지는 세정 약액, 브러시가 도는 방식, 브러시 자체의 상태에 달려 있어요. 브러시가 닦아 낸 입자를 자기 몸에 붙잡아 두는데, 많이 쌓이면 잘 닦이지 않을 뿐 아니라 입자를 다음 웨이퍼로 옮길 수도 있다는 연구도 있어요.
모터 전류
모터가 힘겹게 돌수록 전류가 커져요. CMP는 이걸 엔드포인트 신호로 써요. 표면 재료가 바뀌면 연마할 때의 저항이 달라지고, 전류에 꺾임이 생겨요.
슬러리 필터
슬러리가 플래튼에 닿기 전에 거치는 필터예요. 뭉쳐서 덩어리가 된 큰 입자를 걸러 내요. 막히면 유량이 줄고, 걸러지지 못한 큰 입자가 함께 넘어가요.
스크래치
단단한 입자가 웨이퍼 표면 위로 끌리며 남긴 자국이에요. 결함 스캔 이미지에서는 휘어진 선이 여러 줄로 보일 때가 많아요.
조금 더 알아보기
연마할 때 생기는 스크래치는 대개 연마 입자보다 훨씬 큰 단단한 물질에서 생겨요. 뭉친 입자, 연마 패드에서 떨어진 부스러기, 상태가 나쁜 컨디셔너 다이아몬드 같은 거예요. 띄엄띄엄 끊어진 스크래치도 있는데, 칼이 탁자 위에서 튀면서 남긴 자국 같아요. 연구에서는 연마 중에 ‘달라붙었다 미끄러졌다’가 반복되는 것과 관련이 있다고 봐요.
베어링
축이 부드럽게 돌게 해 주는 부품으로, 안에 볼이 둥글게 한 줄로 들어 있어요. 볼이 닳거나 물과 부스러기가 들어가면 축이 돌지 않아요.
리테이너 링
연마 헤드에서 웨이퍼 가장자리를 둘러싸는 링이에요. 연마하는 동안 웨이퍼가 빠져나가지 않게 막아요. 이 링도 닳아서 얇아져요.
길들이기／브레이크인
새 패드는 표면이 너무 매끄러워서, 먼저 컨디셔너로 물을 뿌리며 한동안 갈아 적당히 거칠게 만들어야 연마율이 안정돼요.
결함 스캔
기계로 웨이퍼 표면을 훑어서, 입자나 스크래치처럼 있으면 안 되는 것을 밝은 점으로 하나하나 표시해 이미지로 만드는 거예요.
조금 더 알아보기
결함 스캔은 크게 두 가지 방식으로 봐요. 명시야는 반사된 빛을 봐서 비교적 큰 결함, 스크래치, 패턴 오류를 찾는 데 알맞고, 암시야는 산란된 빛만 모아서 배경이 새까맣고 아주 작은 입자가 오히려 밝게 빛나요. 두 방식은 서로 못 보는 걸 보완하려고 함께 쓰는 경우가 많아요.
진공
챔버 안의 공기를 빼내서, 아주아주 적은 기체만 남긴 상태예요. 웨이퍼를 넣기 전에 압력을 충분히 낮춰야 해요. 그러지 않으면 공기 속 수분과 산소가 금속막 안으로 들어가요.
조금 더 알아보기
진공을 뽑는 건 깨끗하게 하려는 이유만은 아니에요. 보통 공기 속에서는 분자 하나가 평균 1만분의 1mm도 못 가서 다른 분자와 부딪히지만, 고진공에서는 10cm 넘게 날아가도 아무것과도 부딪히지 않아요. 스퍼터링할 때는 플라즈마를 켜려고 챔버에 아르곤을 조금 남겨 둬야 해서, 금속 원자가 몇 cm만 날아가도 한 번쯤 부딪힐 수 있어요. 그래서 압력이 낮을수록 원자가 웨이퍼로 똑바로 떨어져요.
압력 상승 테스트
챔버를 격리하고 배기를 멈춘 채, 압력이 어떻게 오르는지 보는 거예요. 일직선으로 오르면 대개 어딘가 새는 거고, 오를수록 느려지면 대개 챔버 벽에서 아직 기체가 나오고 있을 뿐이에요.
셔터
챔버 안에서 열고 닫을 수 있는 판으로, 타깃과 웨이퍼 사이를 가려요. 타깃을 막 교체해서 아직 불안정할 때는 닫아 두어, 불안정한 재료가 웨이퍼에 떨어지지 않게 해요.
아크
타깃 표면에서 갑자기 방전이 일어나며 튀는 작은 불꽃이에요. 많아지면 파티클도 늘어나고, 전원 장치가 아크를 너무 많이 감지하면 스스로 출력을 끊어요.
플라즈마 플러드 건
이온 주입 때 이온은 양전하를 띠고 있어서, 웨이퍼 위 절연층에 전하가 쌓여요. 플라즈마 플러드 건은 웨이퍼에 전자를 뿌려 이 전하를 상쇄해요. 전하가 너무 많이 쌓이면 아주 얇은 산화막이 뚫려 버려요. 영어로는 plasma flood gun, 줄여서 PFG라고 해요.
조금 더 알아보기
웨이퍼 표면이 반도체인 곳은 전하가 뒷면으로 빠져나갈 수 있지만, 절연막으로 덮인 곳은 빠져나가지 못하고 점점 쌓여요. 플라즈마 플러드 건이 앞면에서 전자를 보충해 이 전하를 상쇄하는데, 이 전자도 전류에 함께 잡혀서 도즈를 계산할 때 빼 줘야 해요. 그러지 않으면 계산이 틀려요. 영어로는 흔히 plasma flood gun(PFG)이라고 해요.
필터
약액이 순환하면서 지나가는 필터로, 액체 속 작은 입자를 걸러 내요. 막히면 걸러 낸 찌꺼기가 다시 세정조 안으로 밀려 나와서, 세정한 웨이퍼에 오히려 입자가 늘어요.
농도계
약액 배관에 달려서 액체 농도를 계속 재는 계측기예요. 농도는 조금씩 떨어지기 때문에, 이 값을 보고 약액을 얼마나 보충할지 정해요. 농도계 자체도 어긋날 수 있어서, 정기적으로 실험실에서 잰 값과 대조해요.
차압
필터 앞뒤의 압력 차이예요. 필터가 막힐수록 액체가 잘 빠져나가지 못해서 차압이 커져요.
교정
정확하다고 확인된 표준을 써서 계측기의 판독값을 바로잡아, 어긋나지 않게 하는 일이에요.
조금 더 알아보기
교정은 국가 표준까지 끊김 없이 거슬러 올라갈 수 있어야 해요. 기준으로 쓰는 표준기도 더 정확한 표준으로 교정받았고, 그렇게 한 단계씩 이어지며 중간에 끊기면 안 돼요. 교정 주기도 고정된 게 아니에요. 앞선 몇 번에 별 차이가 없었으면 늘리고, 틀어져 있는 일이 잦으면 줄여요.
정렬
노광 전에 노광기가 먼저 웨이퍼 위의 마크를 읽고, 웨이퍼가 어디에 놓였는지 계산해요. 그래야 이번 층이 아래층 위에 정확히 겹쳐요. 마크를 못 찾으면 노광하지 않아요.
조금 더 알아보기
웨이퍼는 앞선 공정을 거치면서 조금씩 변형되고, 마스크 자체에도 약간의 오차가 있어서 패턴이 찍히는 위치가 어긋나요. 그래서 정렬은 점 하나를 찾는 게 아니라, 웨이퍼 전체의 이동, 회전, 늘어남을 함께 계산한 다음 칸마다 어디에 찍을지 정하는 거예요.
정렬 마크
웨이퍼에 새긴 아주 작은 십자나 줄무늬로, 노광기가 좌표로 써요. 그 위를 빛을 막는 막이 덮으면 보이지 않아요.
정렬 광원
노광기가 정렬 마크를 볼 때 쓰는 빛이에요. 오래 쓰면 조금씩 어두워지고, 마크 신호도 약해져요.
핫플레이트
열을 내는 금속 원판이에요. 웨이퍼를 그 위에 올려 구워요. 코터 디벨로퍼 안에 여러 장이 있어서 돌아가며 구워요.
조금 더 알아보기
요즘 많이 쓰는 감광액은 베이크 온도와 시간은 물론, 노광을 마치고 베이크하기까지 얼마나 기다렸는지에도 아주 민감해요. 핫플레이트의 어느 한 영역 온도가 조금만 달라도 그 영역의 선폭이 틀어질 수 있어요. 그래서 정기적으로 온도 측정 웨이퍼를 올려 판 전체의 온도 분포를 재고, 컨트롤러에 뜬 숫자 하나만 믿지 않아요.
히터
핫플레이트 안에서 열을 내는 부품이에요. 절반이 고장 나면 핫플레이트 한쪽이 데워지지 않아요.
노즐
코터 디벨로퍼가 감광액이나 현상액을 웨이퍼 위에 떨어뜨리는 가는 관 끝이에요. 더러워지면 막히고, 남은 액을 다시 빨아들이지 못하면 방울이 떨어져요.
현상액
현상할 때, 씻겨 나가야 할 감광액을 씻어 내는 용액이에요.
예비품
미리 사서 예비품실에 두는 부품이에요. 고장 나면 바로 바꿔 끼우고, 예비품이 없으면 물건이 올 때까지 기다려야 해요.
출하 검사
로트가 공장을 떠나 고객에게 가기 전에 하는 마지막 검사예요. 통과해야 릴리스하고, 통과하지 못하면 남겨서 처리해요.
샘플링 검사
물량이 너무 많아서 웨이퍼를 한 장씩 다 볼 수는 없어요. 정해진 표에 따라 몇 장을 뽑아 보고, 그 결과를 로트 전체의 대표로 삼아요.
조금 더 알아보기
샘플링은 몇 가지 경우에 써요. 검사하면 망가지는 경우, 하나하나 다 검사하기엔 너무 비싼 경우, 너무 오래 걸리는 경우예요. 몇 개를 뽑고 몇 개가 불량이면 불합격시킬지는 공개된 샘플링 표에 따라 정해요. 샘플링 계획에는 감수할 위험이 얼마인지도 적어 둬요. 좋은 로트가 불합격되는 것, 나쁜 로트가 합격되는 것, 두 가지 실수가 모두 일어날 수 있기 때문이에요.
엣지 제외 영역
웨이퍼 맨 바깥쪽 둘레(몇 mm 정도)예요. 이곳은 막과 패턴이 원래 온전하지 않아서 완전한 칩을 두지 않아요. 그래서 이 둘레 안의 작은 흠은 보통 영향이 없어요.
시정 예방 조치／CAPA
이미 일어난 문제의 원인을 없애고(시정), 같은 일이 다른 곳에서 다시 일어나지 않게 하는 거예요(예방). 항목마다 담당자, 날짜, 완료 증거가 있어야 해요.
조금 더 알아보기
시정 조치는 이미 일어난 일을, 예방 조치는 위험 분석을 바탕으로 아직 일어나지 않은 일을 다뤄요. 조치를 했다고 끝이 아니에요. 한동안 지켜보면서 같은 일이 정말 다시 일어나지 않는지 확인해야 해요. 여러 번 조사해도 겉으로 드러난 원인만 나온다면, 문제의 범위를 넓혀 더 깊이 근본 원인을 분석해야 한다는 신호예요.
고객 통지
로트가 늦게 도착하거나 문제가 있을 수 있을 때, 먼저 고객에게 알리는 거예요. 무슨 일이 있었는지, 영향이 얼마나 큰지, 앞으로 어떻게 할지, 다음에는 언제 다시 알릴지. 추측하지 않고, 한 사람에게 떠넘기지도 않아요.
재공품
아직 라인 위에 있고 완성되지 않은 로트예요. 로트마다 어느 공정에 얼마나 머물러 있는지, 생산관리는 매일 살펴요.
생산량／아웃풋
일정 기간 동안 실제로 완성돼 나간 웨이퍼 장수예요. 월말에 보는 건 이 숫자지, ‘얼마나 넣었나’가 아니에요.
출하일／납기
고객에게 약속한 납품 날짜예요. 생산관리는 로트가 어느 공정까지 왔는지 보면서, 그날에 아직 맞출 수 있는지 계산해요.
사이클 타임
로트 하나가 라인에 들어가서 완성돼 나올 때까지 걸린 총시간이에요. 라인에서 줄 선 로트가 많을수록 이 시간이 길어져요.
버퍼
일정에 미리 남겨 둔 여유예요. 앞에서 몇 시간 늦어져도 뒤에 버퍼가 있으면 출하일은 바꾸지 않아도 돼요.
병목
라인 전체에서 가장 느리고 가장 붐비는 공정이에요. 이 공정이 하루에 처리하는 만큼이 라인 전체가 하루에 내보낼 수 있는 최대치예요.
끼워넣기
급하게 로트 하나를 앞으로 끼워 넣어 먼저 진행하는 거예요. 이 로트가 한 칸 앞으로 가면, 다른 로트가 한 칸 뒤로 밀려요.
펠리클
포토마스크 패턴 위에 씌우는 아주 얇은 투명 막으로, 패턴 위로 조금 떨어져 떠 있어요. 막 위에 떨어진 먼지는 초점이 맞지 않아 웨이퍼에 찍히지 않지만, 패턴 위에 떨어지면 찍혀요. 막은 아주 약해서 손이나 종이로 닦으면 안 돼요.
조금 더 알아보기
펠리클은 빛을 거의 다 통과시키면서 먼지는 막아야 해서 아주 얇게 만들어요. 가장 어려운 건 극자외선용 펠리클이에요. 극자외선은 거의 모든 재료에 흡수돼서 막이 빛을 흡수하면 뜨거워지는데, 광원 출력이 아주 높으면 600℃ 넘게 올라갈 수 있다는 연구 추정도 있어요.
헤이즈
마스크 표면에 남은 약간의 이온이 노광 빛과 약간의 수분을 만나, 아주 미세한 결정으로 천천히 자라서 김이 서린 것처럼 보여요. 먼지가 떨어진 게 아니라 ‘자라나는’ 것이라서, 점점 더 많아져요.
조금 더 알아보기
헤이즈 결정으로 가장 흔한 건 황산암모늄이에요. 황산 이온은 세정 잔류물과 보관 환경에서, 암모니아는 공기에서 오고, 강한 단파장 빛이 이것들을 결정으로 만들어요. 노광을 거듭할수록 조금씩 자라다가 찍혀 나올 만큼 커지면 마스크 숍에 돌려보내 세정하는 수밖에 없어서, 보관과 운송 환경도 관리해요.
마스크 검사
전용 장비로 포토마스크 전체를 스캔해서, 파티클, 헤이즈, 패턴에 있으면 안 되는 것들을 하나하나 밝은 점으로 표시해요. 입고 후, 세정 후, 한동안 쓴 뒤에 스캔해요.
반복 결함
마스크에 오염된 점이 하나 있으면, 한 샷씩 노광할 때마다 웨이퍼의 모든 샷 같은 자리에 점이 하나씩 생겨요. 한 샷에만 나오는 건 웨이퍼 위의 미립자이고, 모든 샷에 다 있으면 마스크 문제예요.
시험 노광
마스크를 세정하거나 수리하거나 펠리클을 바꾼 뒤에는, 먼저 테스트 웨이퍼 한 장을 노광해서 선폭을 측정하고 결함을 봐요. 정말 문제없다는 걸 확인한 다음에 로트 전체를 올려요.
마스크 숍
포토마스크를 만들고, 세정하고, 수리하는 전문 공장이에요. 이 팹 안에 있지 않아요. 한 번 다녀오는 데 이틀쯤 걸려요.
포커스／초점
노광기 렌즈와 웨이퍼 위 감광액 사이의 거리가 맞는지를 말해요. 딱 맞으면 상이 가장 선명하고, 조금만 어긋나도 상이 흐려져요. 가는 구멍일수록 먼저 버티지 못해요.
조금 더 알아보기
상이 또렷하게 맺히는 앞뒤 범위를 초점 심도라고 해요. 더 가늘게 찍으려고 렌즈의 ‘개구수’를 점점 키우는데, 초점 심도는 대략 그 제곱에 반비례해요. 그래서 패턴이 가늘수록 허용되는 높낮이 차가 작아져요. 웨이퍼가 평평하지 않거나, 뒷면에 붙은 입자 하나가 웨이퍼를 들어 올리면 그 영역은 초점이 나갈 수 있어요.
노광 도즈／노광량
샷 하나를 노광할 때 감광액에 주는 빛의 양이에요. 많이 주면 구멍이 커지고, 적게 주면 구멍이 작아져요. 심하면 바닥의 감광액이 다 씻겨 나가지 않아 구멍이 바닥까지 뚫리지 않아요.
공정 윈도우
포커스와 노광량이 각각 얼마나 벗어나도 제대로 찍히는지를 나타내는 범위예요. 윈도우가 넓으면 장비가 매일 조금씩 틀어져도 괜찮고, 좁으면 날마다 지켜봐야 해요.
조금 더 알아보기
공정 윈도우는 선폭만 보는 게 아니에요. 옆벽 각도와 패턴 윗부분이 얼마나 남았는지도 동시에 규격 안에 들어야 하고, 세 가지가 모두 합격인 범위만 인정돼요. 초점과 노광량의 오차는 한쪽으로 고정돼 있는 것도 있고 무작위로 흔들리는 것도 있어서, 윈도우를 계산할 때는 서로 다른 모양으로 범위를 잡아서 각각 얼마나 어긋나도 되는지 구해요.
FEM／포커스-노광 매트릭스
테스트 웨이퍼 한 장에 칸마다 다른 포커스와 노광량으로 노광한 뒤, 칸마다 찍힌 구멍을 재서 어느 칸이 딱 맞는지 보는 거예요. 딱 맞는 칸들을 이으면 그게 공정 윈도우예요.
조금 더 알아보기
FEM 결과는 흔히 그래프로 그려요. 가로축은 초점이고, 곡선 하나하나가 노광량 하나인데, 이걸 Bossung 곡선이라고 해요. 그래프에서 선 모양이 아직 합격인 범위를 상자로 두르는데, 상자가 클수록 초점과 노광량이 조금씩 어긋나도 괜찮다는 뜻이에요.
선행 웨이퍼
로트에서 1장을 먼저 노광하고, 현상하고, 측정해서 조건과 오버레이가 맞는지 확인한 뒤에 나머지를 노광하는 거예요. 시간은 조금 더 들지만, 나머지 웨이퍼가 한꺼번에 잘못되는 걸 막을 수 있어요.
보조 패턴／어시스트 피처
고립된 구멍 옆에 아주 가는 선을 몇 개 더 그려 넣는 거예요. 너무 가늘어서 그 선 자체는 찍히지 않아요. 빛이 마치 밀집된 구멍들 사이에 있는 것처럼 움직이게 해 줄 뿐이에요.
조금 더 알아보기
보조 패턴은 ‘광학근접보정’이라는 큰 기법 묶음에 속해요. 마스크 위의 그림을 원하는 모양과 일부러 다르게 그리는 거예요. 예를 들어 선 끝에 작은 덩어리를 덧붙이면, 찍힌 결과가 오히려 설계에 가까워져요. 보조 패턴은 고립된 패턴 옆의 빈자리에만 들어갈 수 있고, 너무 굵으면 자기도 찍혀 나오기 때문에 모델로 하나하나 확인해요.
스텝 커버리지
높낮이 차이가 있는 표면(구멍의 옆벽, 구멍 바닥)에 막이 자랄 때, 구멍 입구와 벽, 바닥의 두께가 같은지를 말해요. 벽과 바닥이 입구보다 얇게 자라면 스텝 커버리지가 나쁜 거예요.
조금 더 알아보기
물리적으로 증착하면 원자가 대부분 똑바로 날아오기 때문에 구멍 입구가 먼저 두껍게 덮이고, 구멍 바닥과 벽은 얇아져요. 화학적 방법은 가스가 안으로 들어가 반응해서 모든 면에 더 고르게 자라요. 가장 고른 건 원자층 증착이에요. 한 번에 원자 한 층도 안 되게 쌓아서 아주 깊은 구멍까지 감쌀 수 있지만, 대신 아주 느려요.
배리어층
금속을 구멍에 채우기 전에 구멍 벽과 바닥에 먼저 키우는 아주 얇은 막이에요. 금속 원자가 실리콘 속으로 파고들지 못하게 막고, 뒤에 오는 금속이 잘 붙게 해 줘요.
조금 더 알아보기
구리 원자는 주변 재료 속으로 파고드는데, 실리콘에 들어가면 그 안에 ‘트랩’을 만들어 트랜지스터에 누설 전류가 생기게 해요. 그래서 구리 배선은 사방을 배리어층으로 감싸는데, 탄탈럼과 질화탄탈럼을 많이 써요. 이것도 딜레마예요. 너무 얇으면 구리를 막지 못하고, 너무 두꺼우면 배선 자리를 차지해서 오히려 예전 알루미늄 배선보다 저항이 높아질 수도 있어요.
보이드
금속이 다 채워지지 않아 안에 남은 빈틈이에요. 금속은 구멍 벽에서 가운데로 자라는데, 입구가 먼저 닫히면 아래쪽이 안에 갇혀 버려요. 전류가 그 빈틈을 돌아가야 해서 저항이 높아져요.
CVD／화학기상증착
가스를 챔버에 넣어 웨이퍼 표면에서 화학 반응을 일으켜 막을 키우는 방법이에요. 가스가 구멍 안까지 들어가서 구멍 벽에도 막이 자라요.
챔버 클리닝
장비가 막을 키울 때 챔버 벽에도 막이 쌓여요. 너무 두꺼워지면 벗겨져서 미립자가 되어 웨이퍼에 떨어지기 때문에, 일정 간격으로 챔버 벽을 깨끗이 청소해야 해요.
조금 더 알아보기
많은 장비는 챔버 오픈 없이도 세정할 수 있어요. 불소가 든 가스를 넣어 플라즈마로 만들면, 챔버 벽에 쌓인 것을 기체로 바꿔 뽑아내요. 다만 세정 직후에는 벽이 너무 깨끗해서 처음 몇 장의 결과가 오히려 평소와 달라요. 세정 직후에 플라즈마와 식각 속도가 먼저 떨어졌다가 몇 분 뒤에야 서서히 돌아온다는 연구도 있어요.
비교 웨이퍼
어떤 공정 단계를 다른 장비로 옮기기 전에, 출하하지 않는 웨이퍼 몇 장을 두 장비에서 한 번씩 돌리고 함께 측정해서, 두 장비의 결과가 같은지 봐요.
조금 더 알아보기
한 공정을 여러 장비가 돌아가며 맡는 경우가 많고, 로트는 언제든 그중 아무 장비로나 보내질 수 있어서 장비마다 결과가 맞아야 해요. 이걸 장비 매칭이라고 해요. 라인 하나에 공정이 수백 개라, 공정마다 일치해야 라인 전체 수율이 안정돼요. 비교 웨이퍼를 직접 재서 비교하는 게 가장 정확하지만, 시간과 웨이퍼가 들어서 주로 핵심 공정에서만 해요.
블랭킷 웨이퍼
전체에 같은 금속이 덮여 있고 패턴이 전혀 없는 웨이퍼예요. 연마율을 재기에는 가장 편하지만, 실제 칩에는 패턴이 있어서 연마되는 모습이 달라요.
조금 더 알아보기
연마 속도는 패턴이 얼마나 촘촘한지에 크게 좌우돼요. 같은 조건이라도 선이 빽빽한 곳과 넓게 비어 있는 곳은 깎이는 양이 달라지고, 넓은 영역은 오목하게 파일 수도 있어요. 그래서 블랭킷 웨이퍼로 잰 연마율은 출발점일 뿐이고, 실제 조건은 패턴이 있는 웨이퍼로 확인해요.
패턴 테스트 웨이퍼
개발 라인에서 따로 보관하는 전용 웨이퍼로, 촘촘하게 배열된 구멍과 넓은 금속 블록이 함께 있어요. 이걸 연마해 봐야 패턴이 있는 곳에서 촘촘한 곳과 넓은 곳이 각각 어떻게 깎이는지 알 수 있어요. 이걸 쓰면 고객사 웨이퍼를 건드리지 않아도 돼요.
패턴 밀도
같은 웨이퍼에서도 구멍이 촘촘한 곳이 있고 듬성듬성한 곳이 있어요. 밀도가 다르면 연마 패드가 눌리는 느낌이 달라지고, 연마량도 달라져요.
이로전
구멍이 촘촘한 곳에서 구멍 옆의 절연막까지 함께 깎여 얇아지는 거예요.
게이트 산화막
트랜지스터를 켜고 끄는 부분(게이트) 아래에서 게이트와 실리콘을 갈라놓는 아주 얇은 산화막이에요. 얇을수록 낮은 전압으로도 켜고 끌 수 있지만, 두께가 조금만 달라져도 영향이 커요.
조금 더 알아보기
이산화규소로 만든 게이트 절연막이 2nm보다 얇아지면 전자가 그대로 ‘터널링’해서 빠져나가, 누설 전류가 확 늘어요. 그래서 2000년대 후반부터 첨단 공정은 다른 계열의 재료(예를 들어 산화하프늄)로 바꾸기 시작했어요. 더 두껍게 만들어도 트랜지스터를 제어하는 힘은 아주 얇은 이산화규소와 비슷해서, 누설 전류가 훨씬 작아요.
접합
실리콘에 주입한 원자가 모여 있는 층과 그 아래 실리콘 사이의 경계예요. 얕을수록 트랜지스터를 더 작게, 전기를 덜 쓰게 만들 수 있어요.
급속 열처리 장비
웨이퍼를 한 번에 한 장만 넣고 램프 빛으로 수십 초 만에 높은 온도까지 올렸다가 다시 내려요. 전체 과정이 몇 분이면 끝나요. 테스트 웨이퍼나 모니터 웨이퍼의 면저항을 빨리 재야 할 때 여기로 보내요.
틸트 각／채널링
웨이퍼는 살짝 기울여 놓아야 해요. 실리콘 원자는 아주 가지런히 늘어서 있어서 그 사이로 틈이 줄줄이 나 있어요. 정면으로 쏘면 이온이 그 틈을 따라 아주 깊이 파고들어요. 이걸 채널링이라고 해요.
조금 더 알아보기
채널링은 각도에 아주 민감해요. 각도가 조금만 달라도 들어가는 깊이가 크게 달라질 수 있어서, 많은 이온 주입에서 웨이퍼를 7도쯤 기울여요. 무거운 원자이거나 에너지가 낮을 때 그 틈으로 더 잘 파고들어서, 틸트 각을 더 신경 써서 맞춰야 해요.
4점 탐침
아주 가는 바늘 네 개를 한 줄로 세워 웨이퍼에 눌러요. 바깥 두 개로 전류를 흘리고 안쪽 두 개로 전압을 재서 면저항을 계산해요. 개발 라인에서는 조건마다 다 재요.
실험 계획법／DOE
실험하기 전에 먼저 짜 두는 거예요. 어떤 조건들을 시험할지, 조건마다 어느 웨이퍼를 쓸지. 가장 단순한 건 한 번에 하나만 바꾸는 거예요. 잘 짜면 여러 조건을 한꺼번에 바꿔도 조건마다의 효과를 따로 가려낼 수 있고, 서로 주고받는 영향까지 볼 수 있어요.
반복 웨이퍼
같은 조건으로 두 장을 주입해요. 두 장이 많이 다르면 조건 탓이 아니라 장비 자체가 불안정하다는 걸 알 수 있어요.
손 세척대
장비 대신 사람이 손으로 세정하는 작은 작업대예요. 약액을 비커에 붓고, 한 로트씩 손으로 담갔다가 헹궈요. 느리지만 비커는 다 쓰면 비워 버리기 때문에 장비의 약액을 더럽히지 않아요.
질소 캐비닛
안에 질소가 계속 흐르는 캐비닛으로, 세정을 마친 웨이퍼를 보관해요. 공기가 적어서 표면에 자연 산화막이 훨씬 천천히 자라지만, 완전히 멈추지는 않아요.
얕은 트렌치 분리／STI
트랜지스터와 트랜지스터 사이에 얕은 트렌치를 파고 절연성 산화물로 채워, 서로 전기가 통하지 않게 하는 거예요. 전공정에서 가장 먼저 하는 단계 중 하나예요.
실리콘 질화막
아주 단단한 박막이에요. 트렌치를 팔 때는 파지 않을 곳을 덮어 주고, 평평하게 연마할 때는 여기에 닿으면 멈춰요. 다 쓰면 통째로 벗겨 내요.
패드 산화막
실리콘과 실리콘 질화막 사이에 까는 아주 얇은 산화막이에요. 실리콘 질화막을 실리콘 위에 바로 덮으면 실리콘이 당겨져 손상돼요.
웰 영역
실리콘 안에 원자를 주입한 넓은 영역이에요. N형과 P형 트랜지스터는 서로 다른 웰에 자리 잡아야 해요.
고온 인산
가열한 인산이에요. 실리콘 질화막은 녹이지만 산화물은 거의 건드리지 않아서, 실리콘 질화막을 벗겨 낼 때 써요.
상주 엔지니어／FSE
장비사가 고객사 팹에 보내는 엔지니어로, 자기 회사가 판 장비를 맡아요. 설치, 셋업 검사, 정비는 물론, 한밤중에 고장 나도 와야 해요. 고객사 팹 안에서는 출입증도 규정도 모두 고객사 것을 따라요.
최종 검수
장비를 설치한 뒤, 사는 쪽과 파는 쪽이 미리 합의한 테스트 조건대로 항목을 하나씩 테스트해요. 모두 통과하고 고객이 서명해야 정식으로 장비 인계가 끝나요. 많은 계약에서 잔금이 이 서명에 걸려 있어요.
서비스 리포트
장비사가 서비스(수리, 정비, 부품 교체)를 할 때마다 한 부씩 써요. 무엇을 했는지, 얼마나 걸렸는지, 누가 했는지, 앞으로 무엇을 주의해야 하는지. 고객도 보고, 다음에 수리하러 올 사람도 봐요.
매처／매칭 네트워크
식각 장비는 고주파(RF)로 가스를 플라즈마로 만들어요. 매처는 전원과 챔버 사이에서 계속 미세 조정해서, 보낸 전력이 되튕겨 나오지 않게 해요.
반사 전력
챔버로 보냈다가 되튕겨 나온 고주파 전력이에요. 되튕기는 양이 많을수록 플라즈마가 불안정해지고, 일정 수준을 넘으면 장비에 알람이 뜨고 멈춰요.
본사 지원
장비사 본사에서 이 장비의 설계를 잘 아는 전문가들이에요. 현장의 상주 엔지니어가 풀기 어려운 문제를 만나면 화상 통화로 함께 봐 달라고 해요.
게임에서 만나 보기
fab24hr는 무료 브라우저 3D 게임으로, 플레이 방식은 두 가지예요. 메인 스토리 ‘칩의 일생’에서는 보청기 칩 하나를 따라 개발 라인에서 사용자 손에 닿기까지 함께 가요. ‘직장인의 하루’에서는 개발 라인, 양산 팹, 후공정 공장의 35개 역할 중 하나를 골라 하루 동안 반도체 공장 사람이 돼요(공정, 장비, 제조부, 공정 통합, 인프라, 품질, 생산관리, 마스크, 개발, 또는 후공정 공장의 테스트, 패키징, 고객 담당). 대화와 미니게임에서 점선이 그어진 말을 누르면 위의 설명이 떠요. 새벽에 장비 알람 전화에 잠을 깨고, 긴급 로트를 홀드하고, 큐타임이 끝나기 전에 세정 순서를 정하고, 수동 투입 화면 앞에서 한 번 더 볼지 말지 정하게 돼요. 인프라 엔지니어가 되면 중앙 제어실에서 벽 한 면을 가득 채운 화면을 지켜보고, 특수 가스 실린더를 교체해요.
이 사이트의 다른 페이지
- fab24hr란?: 두 가지 플레이 방식, 네 가지 근무, 자주 묻는 질문, 자료 출처
- 칩의 일생: 칩 하나가 테이프아웃, 시생산, 양산, 웨이퍼 테스트, 패키징을 거쳐 출하되기까지 단계마다 하는 일
- 반도체 공장 엔지니어의 하루: PE, EE, PIE, 제조부의 역할 분담과 하루 타임라인
- 반도체 공장에는 누가 있을까: 기술자, 제조부, 공정, 장비, 인프라, PIE, 품질, 생산관리, 마스크, 개발, 팀장, 장비사부터 후공정 공장의 테스트와 패키징까지, 직무별 하루
- 반도체 입문: 칩의 일생 따라가기: 반도체 입문 강의: 칩의 일생을 따라가는 그림 강의 노트, 슬라이드, 필독 글, 3D 장비, 토론 질문(독학·수업용)
- 분해해서 보는 반도체 공장 장비: 반도체 장비 31종이 하는 일(식각 장비, 노광 장비, CMP, OHT, 몰딩 장비…), 모두 3D 모델로 분해해 보기
- 수업에서 fab24hr 활용하기: 반도체 수업 지도안: 20/40분 수업 흐름, 한 챕터·한 구역 한 차시 수업(3D 장비, 게임, 글), 토론 질문, 활동지, 선생님들이 자주 묻는 질문
- 소개 및 미디어 자료: 홍보 영상, 게임 화면, 소개 문구와 기본 정보
- fab24hr 칼럼: 반도체, 칩 제조, 반도체 공장의 일상, 후공정, 뉴스 속 용어: 분류별로 정리한 쉬운 글