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[IT뉴스][3040 엔지니어] “나노 물질을 조각하는 예술”… 램리서치 이민재 박사가 말하는 ‘식각의 최전선’

온카뱅크관리자

2026-04-26 06:07:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 식각 공정으로 반도체 수율 잡는 ‘조각가’ 낸드 고적층 시대 ‘수송 한계’ 극복 램리서치, R&amp;D 속도 2.5배 높여 장비가 곧 기술 경쟁력, 공정 초격차 실현 
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 반도체 한 장의 웨이퍼 위에는 트랜지스터와 배선 등 수십억 개의 초소형 전자부품이 머리카락 굵기의 수천분의 1 수준으로 촘촘하게 구현된다. 이 가운데 불필요한 부분을 정밀하게 깎아 전기가 흐를 경로를 만드는 공정이 ‘식각(Etching)’이다. 이 과정의 정밀도가 반도체 성능과 수율을 좌우한다.
 지난 19일 경기도 용인 본사에서 만난 램리서치 코리아테크놀로지센터(KTC) 소속 프로세스 엔지니어 이민재(41) 박사는 식각 엔지니어를 ‘나노 단위 조각가’로 비유했다. 그는 “식각 엔지니어는 웨이퍼 위 회로가 실제 구현되도록 불필요한 재료를 나노미터 단위로 제거하는 공정을 개발한다”며 “나노 단위 정밀도뿐 아니라 동일한 결과를 반복 구현해야 한다는 점에서 공정 난이도가 매우 높다”고 말했다. 회로 형상이 조금만 어긋나도 전류 흐름에 문제가 생겨 칩 전체 불량으로 이어질 수 있어, 식각 공정은 수율을 좌우하는 핵심 단계로 꼽힌다.
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 <img alt="지난 19일 경기 용인 램리서치 본사에서 만난 이민재 박사(프로세스 엔지니어)./최효정 기자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/26/chosunbiz/20260426060219897wtqi.jpg" data-org-width="1500" dmcf-mid="Pg38K5gRoB" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/26/chosunbiz/20260426060219897wtqi.jpg" width="658">
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 지난 19일 경기 용인 램리서치 본사에서 만난 이민재 박사(프로세스 엔지니어)./최효정 기자
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 램리서치는 미국에 본사를 둔 증착 및 식각 장비 분야 세계 1위 업체로, 삼성전자와 SK하이닉스 등 주요 반도체 기업에 장비를 공급하고 있다. 램리서치는 올해 매출 58억 4000만 달러(약 8조 원)를 기록하며 전년 동기 대비 24% 성장했다.
 램리서치는 1989년 한국에 진출한 이후 제조·물류, 트레이닝, 연구개발(R&amp;D)을 아우르는 거점을 구축해 왔으며, 2022년 용인에 설립된 코리아테크놀로지센터(KTC)는 고객사와 공동으로 공정을 개발·검증하는 핵심 연구개발(R&amp;D) 거점으로 활용되고 있다. 이를 통해 공정 개발 속도를 기존 대비 2~2.5배 끌어올렸다.
 최근 낸드플래시 적층이 수백 단 이상으로 높아지면서 식각 공정 난이도는 급격히 상승하고 있다. 깊고 좁은 구조를 끝까지 수직으로 뚫어야 하는 과정에서 반응 물질은 하단까지 도달하기 어렵고, 부산물은 외부로 배출되기 어려운 ‘수송 한계’가 발생한다. 결국 공정 성능은 가스 주입, 반응, 부산물 제거를 얼마나 정밀하게 제어하느냐에 달려 있으며, 장비의 제어 능력이 수율을 좌우한다. 이 박사는 이 같은 고난도 환경에서 낸드 적층 구조를 정밀하게 식각하는 공정을 개발·최적화하는 역할을 맡고 있다.
 이 박사는 “플라즈마, 가스 반응, 온도, 시간 요소를 밀리세컨드 단위로 제어해야 하며, 동일한 결과를 반복 구현할 수 있는 장비 안정성이 핵심 경쟁력”이라고 말했다.
 이 박사는 서강대학교 화학생명공학과를 졸업한 뒤 한국과학기술원(KAIST) 원자력 및 양자공학과에서 박사 학위를 취득했다. KAIST에서 나노 물질 합성과 구조 분석 연구를 수행했으며, 이후 삼성전자에서 반도체 공정 엔지니어로 근무하며 양산 경험을 쌓았다. 현재는 램리서치에서 낸드 식각 공정 개발과 수율 최적화를 담당하고 있다.
 칩 메이커와 장비사를 모두 경험한 그는 “고객이 중요하게 보는 지표와 공정 리스크를 이해하고 있어 문제 정의와 실험 설계가 훨씬 효율적”이라며 “공정 난이도가 높아질수록 장비사는 단순 공급자가 아니라 공동 개발 파트너로 역할이 확대된다”고 말했다.
 반도체 공정이 미세화·적층화될수록 장비 의존도는 더욱 높아지는 추세다. 공정 난이도가 장비 성능에 직접적으로 좌우되는 구조로 바뀌면서, 장비사의 기술력이 곧 수율 경쟁력으로 연결되고 있다. 이 박사는 “공정이 복잡해질수록 장비 의존도가 높아질 수밖에 없다”면서 “장비사 영향력도 마찬가지”라고 설명했다.
 이어 램리서치의 조직 문화에 대해 “엔지니어가 공정 개발에 집중할 수 있도록 자율성이 높은 편이고, 수평적인 분위기 속에서 빠르게 의사결정이 이뤄진다”며 “주식 보상 등 다양한 리워드 체계가 갖춰져 있어 동기부여가 되는 환경”이라고 말했다. 다음은 이 박사와의 일문일답이다.
 ― 식각 엔지니어는 어떤 역할을 수행하는 직무인가.
 “식각 엔지니어는 웨이퍼 위에 형성된 회로 패턴이 실제 소자로 구현될 수 있도록, 불필요한 물질을 나노미터 단위로 정밀하게 제거하는 공정을 개발한다. 단순히 특정 구조를 만드는 것이 아니라, 수십억 개에 달하는 미세 구조를 동일한 형상과 품질로 반복 구현하는 것이 핵심이다. 이를 위해 계측 데이터와 결함 분석 결과를 기반으로 장비 조건과 가스 조성, 플라즈마 파라미터를 정밀하게 제어하며 공정의 재현성과 안정성을 확보한다.”
 ― 낸드 적층이 높아질수록 식각이 ‘공포의 공정’으로 불리는 이유는 무엇인가.
 “고적층 구조에서는 반응물과 부산물의 이동이 제한되는 ‘수송 한계’가 가장 큰 변수로 작용한다. 반응물은 구조 하단까지 도달하기 어려워지고, 식각 과정에서 발생한 부산물은 외부로 배출되기 어려워진다. 여기에 미세한 각도 오차가 누적될 경우, 하단 구조에서 형상 왜곡이 크게 나타날 수 있다. 결국 깊고 좁은 구조에서 수직도와 형상을 끝까지 유지해야 한다는 점이 동시에 요구되며, 이러한 복합적인 물리적 제약이 식각 공정을 더욱 어렵게 만든다.”
 ― 램리서치 장비의 경쟁력은 어디에서 비롯되는가.
 “극한 공정 조건에서도 형상과 균일도를 유지할 수 있는 정밀 제어 능력이 핵심이다. 공정 윈도우가 매우 좁은 환경에서는 플라즈마, 가스 반응, 온도, 시간 요소를 얼마나 정밀하고 독립적으로 제어할 수 있는지가 결과의 차이를 만든다. 또한 단일 웨이퍼에서의 성능뿐 아니라, 다수의 웨이퍼와 로트에서도 동일한 결과를 반복 구현할 수 있는 안정성이 중요한 경쟁 요소로 작용한다.”
 ― 수율 개선에 성공했을 때의 경험을 설명해달라.
 “수율이 확보되지 않던 공정을 개선하는 과정에서는 지속적인 변수 점검과 조건 최적화가 반복된다. 이러한 과정을 거쳐 목표 수준의 결과를 확보했을 때는, 장기간 축적된 문제를 해결했다는 점에서 높은 성취감을 느끼게 된다. 특히 납기 내에 공정을 안정화했을 때의 경험은 엔지니어로서 중요한 전환점으로 작용한다.”
 ― 3040 엔지니어로서의 목표는 무엇인가.
 “반도체 공정은 개별 단위 기술이 전체 수율과 산업 경쟁력으로 연결되는 구조를 갖고 있다. 이러한 환경에서 맡은 공정을 안정적으로 양산에 안착시키고, 문제 발생 시 해결할 수 있는 전문성을 확보하는 것이 중요하다. 개인적으로는 동료와 조직 모두에게 신뢰받는 엔지니어로 성장하는 것을 목표로 하고 있다.”
 ― 전공을 넘어 도전하는 후배들에게 조언한다면.
 “전공의 차이는 출발선의 차이에 불과하며, 중요한 것은 문제를 논리적으로 정의하고 데이터 기반으로 해결하려는 사고 방식이다. 새로운 분야에 진입할 때 기본 원리를 다시 학습하고, 현장에서 발생하는 문제를 단계적으로 해결해 나가는 과정이 필요하다. 완전한 준비 상태를 기다리기보다, 학습과 경험을 병행하며 성장하는 접근이 중요하다.”
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