[논문]카노(Kano) 모델을 활용한 반도체 증착장비 분야 품질 만족 특성 분석: 복합제품시스템(CoPS) 관점에서의 시사점

이승환; 김병근; 지일용

doi:10.5762/kais.2020.21.5.28

카노(Kano) 모델을 활용한 반도체 증착장비 분야 품질 만족 특성 분석: 복합제품시스템(CoPS) 관점에서의 시사점
An Analysis of the Quality Attributes of Semiconductor Deposition Equipment Using Kano Model: Implications from the Perspective of Complex Products and Systems (CoPS) 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.5, 2020년, pp.28 - 38

이승환 (한국기술교육대학교 반도체디스플레이과학경영학과) , 김병근 (한국기술교육대학교 산업경영학부) , 지일용 (한국기술교육대학교 IT융합과학경영학과)

초록
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반도체 증착장비는 일반적인 대량생산 제품과는 차별화되는 특징을 보이는 복합제품시스템(CoPS)의 주요 예시 중 하나로, 사용자 요구에 대한 충실한 이해가 필수적이다. 이에 본 연구에서는 Kano 모델을 활용하여 증착장비의 품질속성에 대한 사용자와 생산자의 만족 특성을 비교분석하고자 하였다. 사용자 및 생산자 기업의 엔지니어와 관리자들을 대상으로 Kano 설문을 수행하고 분석한 결과, 사용자 측과 생산자 측의 품질 만족 특성이 다르게 나타났다. 총 22개의 소분류 품질속성 가운데, 제조사 측은 22개 모두에 대해 매력적(A) 품질속성으로 평가한 반면, 사용자 측에서는 A 6개, 무관심(I) 10개, 당연적(M) 2개, 기타 경계치값 2개 등으로 평가하여 큰 차이를 보였다. 특히 제조사 측에서는 생산성능, 신뢰성, 편의성, 가격 및 원가 모두에 대해 매력적(A) 품질속성으로 평가한 반면, 사용자 측에서는 신뢰성에 대해서만 매력적 또는 당연적(M)으로 평가하고 나머지는 무관심(I)으로 평가하는 경우가 많았다. 이러한 결과는 이 분야 사용자와 생산자 간 품질속성에 대한 인식이 다르게 나타나고 있으며, 이에 대한 개선 및 전략적 활용의 필요성이 있음을 시사한다. 또한 상기의 결과는 CoPS는 규모의 경제와 비용절감보다는 제품 자체의 성능이 중요함을 시사한다. 따라서 증착장비 제조사들은 복합제품시스템의 특징을 반영한 혁신전략을 마련할 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Semiconductor deposition equipment is an important example of Complex Products and Systems (CoPS) and requires in-depth understanding of user requirements. For this reason, we analyzed and compared users' and producers' perspectives on the quality attributes of semiconductor deposition equipment using the Kano model. The results show that the patterns of users' perspectives were different from those of producers. Out of 22 level-2 quality attributes, producers evaluated all 22 attributes as attractive qualities, but users evaluated only 6 as "attractive," 10 as "indifferent," 2 as "must have," and 4 as "other." Although all quality attributes were attractive for producers, only those related to reliability were attractive or must-have qualities, and all others were "indifferent." This result implies that the perspectives on quality attributes may be different between users and producers, and producers should revise their perspectives and strategies. In addition, the results support the characteristics of CoPS suggested by literature implying that performance is more important than economies of scale and cost reduction. It is suggested that producers of semiconductor deposition equipment strategize their approaches to users by considering the characteristics of CoPS.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Kano Model (Source [26, 27])
그림 Fig. 2. Timko Evaluation (Source [29])
표 Table 1. Kano Questionnaire (Source [28])
표 Table 2. Kano Quality Evaluation (Source [28])
표 Table 3. Experts Consulted
표 Table 4. Attributes for Deposition Equipment
표 Table 5. Respondents
표 Table 6. Result (All Respondents)
표 Table 7. Results by Respondent Group
표 Table 8. Comparison between Groups

AI 본문요약
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문제 정의

여기서 어떤 제품·서비스의 요소가 A, O, M, I, R 중 어떤 것인지 평가하기 위해서는 아래 Table 1과 같이 해당 요소별로 충족된 경우(긍정적 상황) 및 미충족된 경우 (부정적 상황)에 대한 질문을 사용한다. (본 연구에서는 어떤 품질 속성이 개선될 경우와 개선되지 않을 경우로 조사하였다). 긍정적 상황에 대한 응답과 부정적 상황에 대한 응답을 Table 2에 대입하여 품질의 종류를 평가한다.
본 연구는 반도체 증착장비에 대한 사용자와 제조사의 만족 패턴을 Kano 모델로 분석함으로써, 지금까지 사례 연구 중심으로 진행되어 정량적 연구가 거의 없는 CoPS 연구분야에서 정량적 분석을 시도했다는 데 의의가 있다. 방법론 차원에서는, 주로 소비재나 서비스 분야에 적용던 Kano 모델을 CoPS라는 자본재 분야에 적용한 것도 의미 있는 시도라 할 수 있다.
본 연구는 반도체 증착장비의 품질속성에 대한 사용자 만족 패턴을 확인함은 물론, 사용자와 제조사의 품질속성 에 대한 만족 패턴이 동질적인지 살펴본다. Kano 모델은 기본적으로 고객(사용자)의 품질 인식에 대한 분석 방법이지만, 김성태·김한성[2]의 연구에서와 같이 공급자와 수요자의 품질 인식을 비교 분석하는 데 사용되기도 한다.
본 연구는 증착장비에 대한 사용자의 만족 패턴을 분석하고 이를 제조사의 인식과 비교하여, 증착장비의 CoPS로서의 특성을 확인하고 이 분야에서의 전략적 방향성을 제공하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 Kano 모델을 적용하였다.
본 연구에서는 증착장비에 대한 사용자(반도체 칩 생산업체)의 만족 특성을 분석하고, 이를 제조사(증착장비 생산업체)의 인식과 비교하고자 한다. 이를 통해 증착장비 분야 사용자 요구의 특성을 파악하고 제조사들의 사용자에 대한 이해 현황을 점검함으로써 CoPS에 대한 이 해를 높이고 반도체 장비 개발의 전략적 방향성을 제공하는 것이 본 연구의 목적이다.
본 연구에서는 증착장비에 대한 사용자(반도체 칩 생산업체)의 만족 특성을 분석하고, 이를 제조사(증착장비 생산업체)의 인식과 비교하고자 한다. 이를 통해 증착장비 분야 사용자 요구의 특성을 파악하고 제조사들의 사용자에 대한 이해 현황을 점검함으로써 CoPS에 대한 이 해를 높이고 반도체 장비 개발의 전략적 방향성을 제공하는 것이 본 연구의 목적이다.
Kano 모델은 기본적으로 고객(사용자)의 품질 인식에 대한 분석 방법이지만, 김성태·김한성[2]의 연구에서와 같이 공급자와 수요자의 품질 인식을 비교 분석하는 데 사용되기도 한다. 이에 본 연구에서는 반도체 증착장비 사용자는 물론 제조사에 대한 Kano 설문조사를 병행하여 사용자와 제조사 간 인식 차이를 살펴본다.

제안 방법

이를 위해 본 연구에서는 Kano 모델을 적용하였다. Kano 모델에서 분석할 주요 품질속성을 도출하기 위해서는 기존 문헌과 전문가 자문을 활용하였다. 이를 통해 4개의 대분류와 22개의 소분 류 항목을 도출하였으며, 4개의 대분류는 생산능력, 신뢰성, 편의성, 가격 및 원가로 구성되었다.
사용자 그룹과 제조사 그룹 모두 첨단 기술을 다루는 대기업으로, 내부 직원에 대한 설문 목적의 접근이 쉽지 않다. 따라서 각 기업별 부장급 담당자에게 의뢰하여, 응답 가능한 인원에 대해 설문을 진행하였다. 설문조사는 2019년 5월부터 두 달 동안 진행하여, 제조사 그룹 23명과 사용자 그룹 22명 등 총 45명으로부터 응답을 회수하였다
반도체 증착장비의 품질속성은 Table 4에 정리된 것과 같이 우선 생산능력(Capacity), 신뢰성(Reliability), 편의성(Convenience), 가격 및 비용(Price and Cost) 의 4개 대분류(Level 1)로 구분하였으며, 대분류를 다시 22개의 소분류(Level 2) 품질속성으로 구분하였다.
우선 제일 우측열의 제조사 그룹의 경우, 22개 모든 품질속성에 대하여 A, 즉 매력적 품질로 평가한 것으로 나타났다. 반면 사용자들은 여러 품질요소에 대해 A 6개, I 10개, M 2개, 기타 경계치값 4개 등으로 다양하게 평가하였다. 박막 응력, 공정 온도 안정성은 M(당연적)으로서, 개선되지 않을 경우 불만족 스러울 것으로 나타났다.
이를 통해 4개의 대분류와 22개의 소분 류 항목을 도출하였으며, 4개의 대분류는 생산능력, 신뢰성, 편의성, 가격 및 원가로 구성되었다. 이들 품질 속성에 대한 만족 패턴을 확인하기 위해 사용자 기업 및 제조사에 근무하는 엔지니어 및 관리자들에게 설문조사를 시행하였다.
이를 위해 반도체 증착 장비를 사용하는 사용자 그룹 및 제조사 그룹을 대상으로 설문조사를 진행하였다. 사용자 그룹은 현재 국내에서 반도체를 생산하고 있는 2개 업체로 하였고, 제조사 그룹은 전 세계 반도체 증착 장비 제조사 상위 4개사 중 3개 업체로 하였다.
이를 위해 본 연구에서는 Kano 모델을 활용하여, 증착장비의 주요 품질 속성에 대한 사용자와 제조사의 만족 패턴을 분석한다. Kano 모델은 소비재 및 서비스의 만족 패턴 분석에 사용되는 경우가 많으나, 최근에는 소비 재와 서비스는 물론 자본재 및 공공정책 분석에도 활용되고 있다.
Kano 모델에서 분석할 주요 품질속성을 도출하기 위해서는 기존 문헌과 전문가 자문을 활용하였다. 이를 통해 4개의 대분류와 22개의 소분 류 항목을 도출하였으며, 4개의 대분류는 생산능력, 신뢰성, 편의성, 가격 및 원가로 구성되었다. 이들 품질 속성에 대한 만족 패턴을 확인하기 위해 사용자 기업 및 제조사에 근무하는 엔지니어 및 관리자들에게 설문조사를 시행하였다.

대상 데이터

본 연구는 상기의 구분방식을 참고하고, 업계 경력 15~25년의 반도체 증착장비 전문가 3명으로부터 자문을 받아 다음과 같이 품질속성을 도출하였다. 이 과정에 참여한 전문가는 Table 3과 같다.
본 연구의 설문 대상자는 총 45명으로 이들의 경력상 특성은 표 5에 정리되어 있다. 응답자 중 22명은 사용자 (반도체 제조업체) 그룹이며, 23명은 제조사(증착장비 제조업체) 그룹이다.
이를 위해 반도체 증착 장비를 사용하는 사용자 그룹 및 제조사 그룹을 대상으로 설문조사를 진행하였다. 사용자 그룹은 현재 국내에서 반도체를 생산하고 있는 2개 업체로 하였고, 제조사 그룹은 전 세계 반도체 증착 장비 제조사 상위 4개사 중 3개 업체로 하였다. 설문 대상자는 이들 사용자와 제조사 기업에 종사하는 주요 엔지니어 및 부서 관리자 가운데 증착장비를 사용하거나 담당한 경험이 있는 사람으로 한정하였다.
사용자 그룹은 현재 국내에서 반도체를 생산하고 있는 2개 업체로 하였고, 제조사 그룹은 전 세계 반도체 증착 장비 제조사 상위 4개사 중 3개 업체로 하였다. 설문 대상자는 이들 사용자와 제조사 기업에 종사하는 주요 엔지니어 및 부서 관리자 가운데 증착장비를 사용하거나 담당한 경험이 있는 사람으로 한정하였다.
따라서 각 기업별 부장급 담당자에게 의뢰하여, 응답 가능한 인원에 대해 설문을 진행하였다. 설문조사는 2019년 5월부터 두 달 동안 진행하여, 제조사 그룹 23명과 사용자 그룹 22명 등 총 45명으로부터 응답을 회수하였다
본 연구의 설문 대상자는 총 45명으로 이들의 경력상 특성은 표 5에 정리되어 있다. 응답자 중 22명은 사용자 (반도체 제조업체) 그룹이며, 23명은 제조사(증착장비 제조업체) 그룹이다. 사용자 그룹 응답자 22명 중 13명 (48.

이론/모형

이를 바탕으로 강익수 [30]는 반도체 웨이퍼 검사장비의 품질속성을 크게 성능 (Performance), 신뢰성(Reliability), 편의성(Convenience), 가격 및 원가(Price & Cost)로 구분하여 Kano 분석에 활용하였다.
본 연구는 증착장비에 대한 사용자의 만족 패턴을 분석하고 이를 제조사의 인식과 비교하여, 증착장비의 CoPS로서의 특성을 확인하고 이 분야에서의 전략적 방향성을 제공하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 Kano 모델을 적용하였다. Kano 모델에서 분석할 주요 품질속성을 도출하기 위해서는 기존 문헌과 전문가 자문을 활용하였다.

성능/효과

55로 상대적으로 낮으며, 기타 비용과 관련된 다른 소분류 품질속성들은 모두 I로 평가되었다. 또한 품질 속성이 A로 나타났다는 것은 현실적으로 증착장비 자체가 매우 고가로서 가격 부담이 없 지 않으며, 다만 가격 부분이 개선되지 않더라도 불만족 도가 증가하지는 않음을 의미한다. 이러한 점을 종합할 때 가격 및 비용 역시 CoPS로서의 특징을 보여준다고 볼 수 있다.
반면 사용자들은 여러 품질요소에 대해 A 6개, I 10개, M 2개, 기타 경계치값 4개 등으로 다양하게 평가하였다. 박막 응력, 공정 온도 안정성은 M(당연적)으로서, 개선되지 않을 경우 불만족 스러울 것으로 나타났다. 후속 공정 수 감소, 신공정 적용 가능성, 박막 밀도, 패턴 웨이퍼 상의 박막 균일도, 제품 교육, 장비가격은 A또는 AO로서, 향후 개선되면 만족도가 향상될 수 있는 것으로 평가하였다.
사용자 그룹과 제조사 그룹 간 품질속성 평가를 비교한 결과, 많은 항목에서 불일치하는 것을 확인할 수 있었다. 제조사 그룹은 모든 품질속성을 A로 평가하고 있으나, 사용자 그룹은 대략 신뢰성과 기타 품질속성 일부에 대해서만 A(혹은 M)로 평가하여 개선의 필요성을 요구하며, 다른 품질속성에 대해서는 무관심하다.
사용자 그룹에 대한 Kano 분석 결과는 가격 및 비용보다는 성능이 중요하다는 CoPS의 특성에 부합하는 것으로 나타났다. 4대 품질속성 중 신뢰성에 해당하는 항목 들은 매력적 품질(A)과 당연적 품질(M)에 해당하는 경우가 많았는데, 이는 사용자 기업(반도체 칩 생산업체)들이 수율에 민감하여 신뢰성 향상에 대한 기대가 크기 때문인 것으로 볼 수 있다.
사용자 그룹과 제조사 그룹을 구분하여 분석한 결과는 Table 7에 정리되어 있다. 우선 제일 우측열의 제조사 그룹의 경우, 22개 모든 품질속성에 대하여 A, 즉 매력적 품질로 평가한 것으로 나타났다. 반면 사용자들은 여러 품질요소에 대해 A 6개, I 10개, M 2개, 기타 경계치값 4개 등으로 다양하게 평가하였다.
이상을 종합할 때 CoPS는 기술적 복잡성 및 수요 측면에서 대량생산 제품과 구분되며, 시장특성, 경쟁전략, 혁신과정, 사용자-생산자 관계에 있어서도 차별화된다. 특히 긴밀한 사용자-생산자 간 관계를 유지하면서 까다로운 사용자 요구 조건을 충족시키는 것은 CoPS 사업에 있어서 매우 핵심적인 사항이라고 할 수 있다.
종합하면, 증착장비를 포함한 첨단 반도체 장비 시장은 미국, 유럽, 일본 업체들이 독식하는 가운데, 국 내 기업들이 이에 도전하고 있으며, 중국 업체들도 추격 하고 있는 상황이다. 향후 시장 규모가 증가할 것으로 전망되는 가운데, 기술적 난이도 역시 높아질 것으로 예상되고 있어 향후 치열한 경쟁이 벌어질 것으로 예상할 수 있다.
박막 응력, 공정 온도 안정성은 M(당연적)으로서, 개선되지 않을 경우 불만족 스러울 것으로 나타났다. 후속 공정 수 감소, 신공정 적용 가능성, 박막 밀도, 패턴 웨이퍼 상의 박막 균일도, 제품 교육, 장비가격은 A또는 AO로서, 향후 개선되면 만족도가 향상될 수 있는 것으로 평가하였다. 이외의 품질속성은 I 또는 AI로, 무관심에 가까운 것으로 나타났다

후속연구

그러나 본 연구는 설문 대상이 반도체 칩 및 장비를 생산하는 대기업 종사자들인 관계로, 이들에 대한 접근이 제한적이어서 45명 정도의 소규모 샘플에 대한 설문에 의존하였다는 한계를 지닌다. 업체별 증착장비 관련 부서의 정확한 인원수는 파악하기 어려우나, 기업별 5~10명 수준의 조사로는 한계가 존재할 수밖에 없다.
업체별 증착장비 관련 부서의 정확한 인원수는 파악하기 어려우나, 기업별 5~10명 수준의 조사로는 한계가 존재할 수밖에 없다. 따라서 본 연구는 소규모 샘플에 대한 설문 분석을 통해 이 분야 실무자들의 주의를 환기한 정도의 의의가 있으며, 보다 심층적인 이해를 위해서는 기업들에 대한 대규모 수준으로 조사 분석을 실시할 필요가 있다.
전반적으로 대분류 품질 속성 중 생산능력과 신뢰성에 해당하는 속성은 A, 즉 매력적 품질인 경우가 많다. 이는 이들 품질속성들이 개선되지 않는다 해도 불만족하지는 않으나, 향후 개선된다면 만족도가 더 상승할 것임을 의미한다. 반면 편의성과 가격 및 원가는 I, 즉 무관심 품질인 경우가 다수 존재한다.
종합하면, 증착장비를 포함한 첨단 반도체 장비 시장은 미국, 유럽, 일본 업체들이 독식하는 가운데, 국 내 기업들이 이에 도전하고 있으며, 중국 업체들도 추격 하고 있는 상황이다. 향후 시장 규모가 증가할 것으로 전망되는 가운데, 기술적 난이도 역시 높아질 것으로 예상되고 있어 향후 치열한 경쟁이 벌어질 것으로 예상할 수 있다. 반도체 증착장비가 CoPS인 점을 감안할 때, 사용자 요구를 정확히 파악하고, CoPS의 특성에 부합하는 전략적 기술기획이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	반도체 장비는 무엇인가?	반도체 장비는 반도체 설계, 웨이퍼 제조 및 가공, 칩 제조, 조립, 검사 등에 사용되는 모든 장비를 의미하는 것으로, 전기공학, 전자공학, 광학, 화학, 정밀가공 기술, 기계설계 등 다양한 최첨단 기술이 종합된 기술적 복잡성이 매우 높은 제품이다[15]. 반도체 장비의 주 수요처는 소수의 반도체 생산업체들로, 이들의 주문에 따라 소량으로 생산된다.
	반도체 전 공정 장비 중 증착장비는 어떤 장비인가?	반도체 전 공정 장비 중 하나인 증착장비는 웨이퍼 위에 박막을 입혀 성장시키는 데 사용되는 것으로, 첨단 반도체 생산에 핵심적인 장비이다. 증착장비는 다른 주요 반도체 장비들과 마찬가지로 기술적 복잡성이 높고, 소량으로 생산되는 고가의 자본재로서, 복합제품시스템 (CoPS; Complex Products and Systems)의 특성을 보여준다.
	복합제품시스템은 어떻게 정의 되는가?	증착장비는 다른 주요 반도체 장비들과 마찬가지로 기술적 복잡성이 높고, 소량으로 생산되는 고가의 자본재로서, 복합제품시스템 (CoPS; Complex Products and Systems)의 특성을 보여준다. 여기서 CoPS는 고비용의 엔지니어링 집약적인 제품, 시스템, 네트워크, 건조물로 정의되며, 기술적 복잡성, 생산량 및 생산방식, 시장특성, 경쟁전략, 혁신과정 등이 일반적인 대량생산 제품과는 차별화된다[1]. 특히 표준화된 제품의 대량생산보다는 개별 사용자의 요구에 따른 소량·맞춤형 생산이 중요하여, 사용자 요구에 대한 이해가 필수적이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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