반도체 주식투자를 위해 공정에 대한 이해도가 필요하다. 전문가 수준은 아니더라도 기사와 공시를 이해하고자 학습한 내용을 공유하고자한다. 이번 공정은 연마와 세정이다. 직관적인 이해를 돕고자 하는 글로 가볍게 이해하는 식으로 한번 글을 읽어보는 걸 추천한다.
연마
앞서 증착(박막) 공정을 진행한다 했다. 표면위에 반복되는 공정을 거친다. 그렇다보면 그 표면은 울퉁불퉁해진다. 울퉁불퉁해진 표면을 다듬게되는데 그 공정을 연마라고 한다.
연마를 하기 위해서는 회전하는 패드 위에 연마제(CMP Slurry)뿌리게 된다. 연마제를 뿌리고 난 뒤에는 웨이퍼에 압력을 가하면서 웨이퍼를 회전시킨다. 회전을 하며 연마제에 의한 화학작용과 회전에 의한 물리작용이 가해지면서 웨이퍼가 평평해지고 박막의 두께가 균일하게 되어진다. 맷돌과 같은 원리라고 생각하면 이해하기 쉬울 것이다.
연마공정의 밸류체인
연마공정의 기업을 알아보자 CMP(연마제) 장비로는 케이씨텍이 있다. CMP Slurry(연마제)는 케이씨텍과 솔브레인이 대표적인 기업이다.
세정
세정은 말그대로 깨끗히 씻는 공정이다. 불순물을 꺠끗하게 제거하는 공정이다. 미세화가 될 수록 세정 공정의 횟수는 증가하게된다. 예를들어) 60나노는 세정 공정이 100회, 20나노는 세정공정이 200회 필요하게 된다.
세정 공정은 반도체의 미세화로 인해 미세한 파티클, 극소량의 금속 오염 제가가 중요하다. 오염은 반도체의 신뢰성과 양산 수율에 치명적이기 떄문이다. 전체 반도체 공정의 30%를 차지하는 비중있는 공정이다. 세정의 방법에서는 습식 세정 비중이 높은 편이다(약 70~80%) 습식 세정은 Batch와 Single로 나뉘게된다. Batch는 여러 장을 한 번에 처리할 수 있으며 속도가 빠른 장점이 있으며, Single은 한장씩 처리하여 속도가 Batch 방식대비 느리지만 정확도가 높다는 장점이 있다.
세정은 포토공정 후에도, 식각공정 후에도, 이온주입 후에도 어느 공정 사이에 진행될 수 있다. 증착 후에만 시행되는 공정은 아니다. 또한 코팅 공정도 있는데, 이는 부품 표면에 특수 코팅 처리를 통해 파티클 발생과 표면손상을 억제하여 제품 수명을 연장함과 동시에 수율을 향상시킨다. 생산의 효율을 개선하는 공정이다.
세정과 아울러 코팅작업도 있다. 또한 이를 전문으로 서비스를 하는 기업들도 있다. 세정은 세탁소에서 클리닝 해주는 서비스와 비슷하며, 코팅은 우리가 핸드폰 액정에 보호필름을 붙이는 공정이라 생각하면 이해가 쉽다. 물론 직관적인 비유이니 참고하길 바란다.
세정공정 밸류체인
1) 세정장비 기업 : 제우스, 디바이스이엔지
2) 세정재료 기업 : 한솔케미칼, 원익머티리얼즈
3) 부품세정/코팅 서비스 : 코미코, 아이원스, 원익QNC
금속배선
깨끗이 정비를 하고 난뒤 증착한 곳에 회로를 입히는 공정이다. 회로를 작동하기 위해서는 전기가 필요한데, 전기가 통할 수 있게 금속선을 만들어주는 공정이다.
EDS(검사)
배선을 거친 뒤 웨이퍼에 칩이 잘 작동하는지 검사를 하는 공정이다. 전기적 특성검사를 하여 칩들이 원하는 품질수준에 도달하였는지 살표보는 검사이다. 수율이란 개념이 있다. 설계 생산된 정상 칩 수 / 설계된 최대 칩수 X 100 = 수율이라 한다.
웨이퍼 테스트
최종적으로 웨이퍼를 테스트 한다. 테스트를 거친 뒤 패키징이란 후공정으로 넘어가게된다. 물론, 후공정으로 넘어가서도 검사를 더 진행하게된다.
1) 번인테스트
스트레스테스트이다. 전압과 고온 등 극악의 환경에서 잘 작동하는지 웨이퍼를 테스트하는 작업이다. 사람으로 비유하면 인내심 테스트와 같다. 번인테스트 장비 기업으로는 엑시콘, 네오셈, 유니테스트가 있다.
2) 프로브카드
칩의 전기동작 상태를 점검하는 장비이다. 아주 가늘고 얇은 형태의 프로브핀이 일정 규격으로 부착되어있다. 칩의 전기동작 상태를 점검한다. 대표 기업으로는 티에스이, 마이크로프랜드가 있다.
3) SFT
프로브카드로 검사를 위해서는 SFT가 필요하다. 프로브핀을 지지하는 역할을 하는데 테스트 신호를 웨이퍼에 전달하는 역할을 한다. 프로브카드는 웨이퍼 위에 붙여서 수천에서 수만번 칩의 전기적 특성을 검사하는데 수많은 횟수를 감당하기 위해서는 내구성이 필요한데 거기에 사용된느 것이 SFT이다. 대표적인 기업으로는 샘씨엔에스가 있다.
테스트공정 벨류체인
1) 계측장비 : 넥스틴, 오로스테크놀로지
2) AFM : 파크시스템스
3) 프로브카드 : 티에스이, 마이크로프랜드, 샘씨엔에스
4) 테스트 핸들러 : 테크윙
5) 웨이퍼테스트 : 와이아이케이
6) 번인테스트 : 엑시콘, 네오셈, 유니테스트, 디아이
반도체 인프라공정
반도체를 만드는 공간에 필요한 장비들이 있다.
CCSS(배관)으로 화학적 가스를 공급하고 진공펌을 통해 진공 상태로 만들어 웨이퍼를 이송한다.
반도체 인프라는 ESG 강화로 친환경장비에 대한 니즈, 2차전지/태양광/OLED로의 영역확대와 공급망 재편 이슈 그리고 D램 싸이클시의 capex 확장 시 등의 이유로 인프라에 대한 니즈는 전망이 밝은 편이다.
인프라장비 밸류체인
1) CCSS : 한양이엔지, 에스티아이, 오션브릿디
2) 진공펌프 : 엘오티베큠
3) 클린룸 : 세보엠이씨
4) 칠러/스크러버 : 유니셈, GST, 지앤비에스엔지니어링
5) 웨이퍼 이송 : 싸이맥스
6) 피팅 : 아스플로
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