#5. 반도체하면 무조건 가장 중요한 뉴스단골 '이것'!! 모르면 정말정말 안됩니다 | 반도체 강의 (기초부터 취업까지)

그동안의 현업 반도체 노하우만을 담아 학습 영상을 제작하였습니다
잘 부탁 드립니다

https://youtu.be/yG8QexrFkGo?si=l_H9RJTPfZfGyGc3

 

수율은 반도체에서 가장 중요한 개념입니다.
반도체 신제품 뉴스가 나올때마다 단골로 따라나오는 단어인 이 수율에 대해 설명하라는 질문이 면접에서 나왔다고 가정 한다면, 여러분은 어떻게 대답하시겠습니까?
수율은 반도체 종사자의 최고 관심사이므로 이것을 공부하시는 여러분 또한 관심을 가지고 전반적인 내용을 이해해주시면 좋습니다.
비단 반도체 뿐 아니라 제조산업 중심인 우리나라에서 수율의 개념을 잘 이해하고 있는 엔지니어라면 반도체, 식품, 철강 등의 업종에 상관없이 환영받을 수 있을 것입니다.

핵심용어 첫번째, 수율입니다.
수율(Yield)은 결함이 없는 합격품의 비율이며 반도체 산업에서 가장 중요한 지표가 됩니다.
웨이퍼 한장 내 설계된 최대 칩수에서 실제 생산된 양품 수에 100을 곱해 퍼센트로 만든 것으로,
예를들어 60% 수율이면, 100개 칩중 40개 칩을 불량으로 떨어내고 60개 칩만 사용가능한 양품이라는 뜻입니다.
백점 만점으로 사용하는 우리에게 매우 익숙한 개념이며, 생산되는 반도체는 매우 수량이 많으므로 일반적으 소숫점까지 사용하여 수율을 나타냅니다.
수율이 높다는 것은 그만큼 불량품이 적다는 것을 뜻하며, 해당 수준의 양품으로 계속 공급하여 수익을 낼수 있다는 것을 의미합니다.
특히 반도체는 설비산업이라 불릴정도로 많은 시설투자를 통한 많은 공정을 거쳐 생산 됩니다. 수율 지표를 통해 현재 기술수준, 안정화, 공급량, 손익분기점 등을 동시에 예측해 볼 수 있습니다. 

두번째, 불량률이고 ppm이라는 단위를 사용합니다
100만개 생산시 발생하는 불량의 수로, 양품의 비율을 나타내는 수율을 대체해서 사용할 수 있습니다.
식스시그마등의 품질관리방법론이 확대되면서 널리 알려진 단위인데, 예를 들어 수율 99.5퍼센트는 5000 피피엠이되고, 99.95퍼센트는 500피피엠이 됩니다.
500피피엠은 백만개 생산중 500개의 불량이 나오는 수준을 말하는 것이죠. 불량을 개선하는 입장에서 양품에 포커스를 맞춘 수율대신, 불량과 목표치에 목적이 있는 불량률을 사용하는 것이 효율적이므로 현업에서 주로 사용하게 되며, 보고의 포맷은 아래와 같습니다.

"이번 ABC제품 2주 간 양산을 분석한 결과 A불량 500피피엠, B불량 30 피피엠 발생하였으며, A불량의 원인은 무엇이어서, 어찌어찌 조치하여 언제까지 100피피엠 미만으로 관리하겠습니다"

세번째, 직행율입니다.
기본적으로 한 공정에서 재작업이 발생하여 수율이 둘로 나누어질때, 재작업하기전 나온 순수 공정의 수율을 직행율이라합니다. 
퍼스트 일드, 퍼스트 패스 일드 등으로도 불립니다.
예를 들어, 어떤 설비에 물량을 돌려서 90% 양품이 발생했고, 그 중 불량만 모아서 작업자가 이물질을 제거 작업 후 검사한 결과 5% 구제되었다면,  
직행율 90%에 최종 수율 95%라고 말합니다. 이렇게 되면 공정에서 처리되는 순수 수율수준과, 공정에서 최종취합되는 수율의 수준을 함께 관리할수 있습니다.

네번째, 양품과 불량입니다
합격품을 양품, 기준미달이어서 다음공정이나 고객에게 출하될수 없는 제품을 불량이라고 하며,
주로 디지털에서와 같이 0을 불량, 1을 양품으로 구분합니다. 같은 의미로 양불, Pass / Fail, Good / Reject 으로 부르기도합니다.

다섯번째, 스펙
Specification의 줄임말로 양품의 사양 혹은 양품과 불량을 구분하는 기준을 말합니다
보통 결점이 있기만하면 불량이라고 생각하기 쉽지만 결점의 종류에 따라 그럴수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.
여기서부터는 수율을 결정짓는 좀더 세밀한 기준으로, 어떤 종류, 얼마 이상 이상점이 불량인가가 논의대상이 되며,
이 스펙은 고객과 생산 전에 협의된 기준으로, 불량의 기준에 미치지 못하는 결점이라면 양품이 됩니다.
제품과 설비, 검사기의 한계 및 완제품에 미치는 영향성까지 고려한 뒤 명확히 수치화된 기준으로 스펙으로 제정합니다

여섯번째,  Overkill 혹은 과검
Overkill이라는 단어는 전쟁에서 나온 용어로, 적군이나 스파이를 색출하기 위해 무고한 민간인까지 죽이는 데서 발생하였습니다.
양품을 불량으로 잘못 판단된 제품이나 상황입니다. 한마디로 안죽여도 되는걸 죽여서 불필요한 비용이 발생한 겁니다.
이런 경우는 검사수준을 스펙에 맞추는 과정에서 발생되는 것으로, 제품의 치명 불량을 막기위해 강화된 검사 기준을 적용하거나 검사성능이 불안정할때 자주 발생합니다. Overkill과 관련해서 현업에서는 이런식으로 보고를 합니다. 

"불량율 1000ppm 발생하였는데 실물을 Scope로 보거나, 다른 광학계로 재확인하여 진위를 가린 결과, 진성 600ppm에 Overkill 400ppm 발생한 것을 확인하였습니다. 우리는 언제까지 어떤 조치를 하여 오버킬을 현재 400에서 200ppm까지 줄여보겠습니다"

"그리고 진성 발생한 300ppm에 대해서는 기술팀을 통해 설비쪽에서 불량 발생시키고 있는 원인이 없는지, 분석팀을 통해 불량의 성분이 무엇인지 추가로 확인하겠습니다"

일곱번째, Underkill
Underkill은 Overkill과 반대로, 실제 불량을 양품으로 잘못 판단된 제품이나 상황입니다.
한마디로, 불량이라 죽였어야했는데 못 죽여서 통과되어 버린 겁니다. Underkill은 후공정에서 더 큰 불량으로 이어지거나, 고객사의 클레임으로 돌아올수 있기 때문에 정말 큰 문제가 될 수 있습니다.
우리가 휴대폰 수리센타에 방문했을때, 고객과실이 아닌, 자연적 발생한 불량에 대해서 무상수리가 이루어지고, 이러한 내용이 현업에 전달되는 이유도 바로 이 Underkill을 염두해둔 조치라고 볼 수 있습니다

여기까지 반도체와 제조공정에서 가장 중요한 개념인 수율에 대한 관련 용어들을 알아보았습니다. 수고 많으셨습니다