공정기술 엔지니어

공정기술 엔지니어가 하는 일

공정기술 엔지니어는 ‘웨이퍼 위에서 일어나는 한 가지 단위공정의 결과를 책임지는 사람’이다.

같은 ‘공정 엔지니어’라는 이름이라도 회사·라인에 따라 ‘식각 공정 엔지니어’, ‘CVD 공정 엔지니어’, ‘CMP 공정 엔지니어’로 세분된다.

각 단위공정은 수십 개의 레시피 파라미터(가스 종류·유량, 온도, 압력, RF 파워, 시간, 화학물 농도, 회전수 등)를 가지고 있고, 이 파라미터들이 두께·CD(임계 치수)·균일도·결함·수율에 영향을 미친다.

공정기술 엔지니어는 ‘이 파라미터를 어떻게 잡아야 결과가 안정되는가’를 데이터와 실험으로 풀어 가는 직무다.

단위공정별 역할

업무는 크게 두 축이다.

첫째, MP(Mass Production) 즉 양산 안정 운영이다.

매일 SPC(Statistical Process Control) 차트를 들여다보며 OOC(Out of Control)·OOS(Out of Spec)가 발생하지 않는지 확인하고, 결함 맵에서 특정 위치에 반복적으로 결함이 나타나면 원인을 찾아 레시피·장비 점검·세정 주기를 조정한다.

둘째, NPI(New Product Introduction) 즉 신제품·새 노드 셋업이다.

새로운 디바이스, 새로운 패턴, 새로운 마스크가 들어오면 단위공정 레시피를 다시 잡고, 실험 웨이퍼(split wafer)를 돌려 결과를 비교하며 최적 조건을 찾는다.

이 두 일이 동시에 굴러가는 것이 양산 라인이다.

MP와 NPI의 차이

단위공정별로 일의 결이 다르다.

포토 공정은 마스크·노광 에너지·레지스트 종류·디포커스가 핵심이고, CD·오버레이 데이터를 매시간 본다.

식각 공정은 가스 비율·압력·바이어스·셀렉티비티가 핵심이고, 측벽 각도·식각 깊이·언더컷·노치 같은 SEM·TEM 결과를 본다.

증착 공정은 두께 균일도·박막 조성·핀홀이 중심이고, ALD라면 사이클 수와 전구체 펄스/펄지 시간이 결정적이다.

이온주입은 도즈·에너지·각도·저감(damage)이 중요하다.

세정은 약품 농도·온도·시간, CMP는 슬러리 종류·패드 컨디셔닝·압력·회전수가 중요하다.

실제로 매일 보는 데이터

데이터적으로는 SPC 차트, 결함 맵(웨이퍼 평면 위에 결함이 어디 있는지 표시한 그림), 계측값(두께·CD·오버레이·필름 굴절률), 그리고 EDS 단위 수율 데이터를 매일 본다.

신제품을 셋업할 때는 DOE(Design of Experiments)를 설계해, 어떤 파라미터를 어느 범위로 흔들었을 때 결과가 어떻게 변하는지를 통계적으로 정리한다.

결과는 보통 코그노스, JMP, 자체 사내 시스템(MES와 연동된 데이터 분석 도구)으로 관리된다.

설비기술·계측·품질 엔지니어와의 협업

협업도 핵심이다.

같은 단위공정에서도 ‘공정기술’과 ‘설비기술’은 역할이 다르다.

설비기술 엔지니어는 장비 자체의 가동률·점검·예방 정비·부품 교체에 책임을 지고, 공정기술 엔지니어는 그 장비에서 나온 ‘웨이퍼 위 결과’에 책임을 진다.

두 직무는 사실상 한 팀처럼 움직인다.

또 계측·검사 엔지니어, 품질·신뢰성 엔지니어, 설계 엔지니어, 후공정 엔지니어와도 끊임없이 데이터를 주고받는다.

신제품 양산화의 흐름

신제품 양산화의 흐름은 보통 이렇게 진행된다.

설계가 완료되면 마스크를 발주하고, 첫 실리콘(테스트 칩)을 돌린다.

각 공정 엔지니어가 자기 단위공정 레시피를 셋업하고, 결과를 평가한다.

수율이 낮으면 결함 분석으로 root cause를 찾는다.

단위공정 결과가 좋아도 다음 공정과 잘 맞지 않으면 ‘공정 통합(integration)’ 엔지니어가 조율한다.

이 사이클이 한두 차례 돌고 나면 양산 조건(release recipe)이 확정되고, 본격 양산에 들어간다.

이후에도 노드 전환·셀 사이즈 축소·신제품 출시가 있을 때마다 같은 일이 반복된다.

공정기술 엔지니어의 진짜 역량은 ‘데이터를 통계적으로 보는 눈’과 ‘공정 물리·화학적 직관’의 결합이다.

단순히 SPC 한 점이 튀었다고 해서 무엇이 문제인지 바로 알 수는 없다. ‘어제 챔버 PM(Preventive Maintenance) 후 첫 로트가 OOC가 나왔다 → 오링 교체와 연관 있을 수 있다 → 챔버 conditioning 부족 가능 → 더미 웨이퍼 더 돌려보자’ 같은 추론이 일상이다.

이 직관과 데이터가 합쳐질 때 라인이 안정적으로 굴러간다.