반도체 8대 공정③-웨이퍼에 회로를 그려 넣는 포토공정, 관련주

흑백사진 인화와 비슷한 포토공정

흔히 포토 리소그래피(Photo Lithography)를 줄여서 포토공정(Photo)이라고 하는데요. 이 공정은 웨이퍼 위에 회로 패턴이 담긴 마스크 상을 빛을 이용해 비춰 회로를 그리기 때문에 붙여진 이름입니다. 여기서 패턴을 형성하는 방법은 흑백 사진을 만들 때 필름에 형성된 상을 인화지에 인화하는 것과 유사합니다.

반도체는 집적도가 증가할수록 칩을 구성하는 단위 소자 역시 미세 공정을 사용해 작게 만들어야 하는데요. 미세 회로 패턴 구현 역시 전적으로 포토 공정에 의해 결정되기 때문에 집적도가 높아질수록 포토 공정 기술 또한 세심하고 높은 수준의 기술을 요하게 됩니다.


웨이퍼에 회로 패턴을 만드는 준비 단계

그럼 본격적으로 포토공정이 어떻게 이루어지는지 알아볼까요? 먼저 컴퓨터 시스템(CAD, computer-aided design)을 이용해 웨이퍼에 그려 넣을 회로를 설계합니다. 전자회로 패턴(Pattern)으로 설계되는 이 도면에 엔지니어들이 설계한 정밀회로를 담으며, 그 정밀도가 반도체의 집적도를 결정합니다.

사진 원판의 역할을 하는 포토마스크 만들기

ⓒ 삼성반도체이야기

설계된 회로 패턴(Pattern)은 순도가 높은 석영(Quartz)을 가공해서 만든 기판 위에 크롬(Cr)으로 미세 회로를 형상화해 포토마스크(Photo Mask)로 재탄생 하게 됩니다. 마스크(Mask)는 Reticle이라고도 부르는데, 이것은 회로 패턴을 고스란히 담은 필름으로 사진 원판의 기능을 하게 되는데요. 마스크는 보다 세밀한 패터닝(Patterning)을 위해 반도체 회로보다 크게 제작되며, 렌즈를 이용 빛을 축소해 조사하게 됩니다.

본격 포토공정, 웨이퍼를 인화지로 만드는 감광액 도포

ⓒ 삼성반도체이야기

이제 웨이퍼에 그림을 그릴 준비가 됐습니다. 다음 단계는 웨이퍼 표면에 빛에 민감한 물질인 감광액(PR, Photo Resist)을 골고루 바르는 작업인데요. 이 작업이 사진을 현상하는 것과 같이 웨이퍼를 인화지로 만들어줍니다. 보다 고품질의 미세한 회로 패턴을 얻기 위해서는 감광액(PR) 막이 얇고 균일해야 하며 빛에 대한 감도가 높아야 하죠.


빛을 통해 웨이퍼에 회로를 그려 넣는 노광

 

ⓒ 삼성반도체이야기

감광액(PR) 막을 형성해 웨이퍼를 사진 인화지와 비슷한 상태로 만든 후에는 노광장비(Stepper)를 사용해 회로 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과시켜 웨이퍼에 회로를 찍어냅니다. 이 과정을 노광(Stepper Exposure)이라고 하는데요. 반도체 공정에서의 노광은 빛을 선택적으로 조사하는 과정을 말합니다.

회로 패턴을 형성하는 현상 공정

ⓒ 삼성반도체이야기

포토공정(Photo)의 마지막 단계는 현상(Develop)으로 일반 사진을 현상하는 과정과 동일합니다. 이 과정에서 패턴의 형상이 결정되기 때문에 매우 중요한데요. 현상(Develop) 공정은 웨이퍼에 현상액을 뿌려 가며 노광된 영역과 노광 되지 않은 영역을 선택적으로 제거해 회로 패턴을 형성하는 공정입니다.

웨이퍼 위에 균일하게 입혀진 감광액(PR)은 빛에 어떻게 반응하는가에 따라 양성(positive) 혹은 음성(negative)로 분류됩니다. 양성 감광액의 경우 노광 되지 않은 영역을 남기고 음성 감광액의 경우 노광된 영역만 남겨 사용하게 되는데요.

현상 공정까지 마치게 되면 모든 포토공정이 끝나는데요. 각종 측정 장비와 광학 현미경 등을 통해 패턴이 잘 그려졌는지 꼼꼼하게 검사한 후, 이를 통과한 웨이퍼만이 다음 공정 단계로 이동합니다.

포토공정 관련주

동진쎄미켐

1973년 법인설립되어 반도체 및 TFT-LCD 노광공정에 사용되는 포토레지스트 관련 전자재료사업과 산업용 기초소재인 발포제 사업을 영위함.
반도체, 평판디스플레이용 감광액과 박리액, 세척액, 식각액, 태양전지용 전극 Paste 등 전자재료를 제조업체에 납품함.
신발밑창, 장판지 등 건설자재, 자동차 내장제에 주로 사용되는 산업용 기초소재인 발포제를 국내외 화학회사에 주로 납품하고 있음.

- 1973년 7월에 설립되어 반도체 및 TFT-LCD의 노광공정에 사용되는 Photoresist 관련 전자재료사업과 산업용 기초소재인 발포제 사업을 주로 영위하고 있음.
- 삼성전자, 하이닉스, 엘지디스플레이 등 국내 주요 반도체 및 디스플레이 업체에 소재를 공급하고 있으며, 발포제 시장에서는 동사와 소수업체가 과점체제를 형성하고 있음.
- 연결대상 종속기업으로는 정제유를 판매하는 (주)신암정유, 전자재료를 판매하는 대만동진화성고분유한공사와 북경동진쎄미켐과기유한공사, 사천동진전자재료과기유한공사 등이 있음.

- 국내외 경기회복세로 발포제와 감광액의 내수 판매가 증가한 가운데 LCD용 전자재료의 해외 판매도 증가하며 전년동기대비 매출 규모 확대.
- 매출 성장에도 원가율 상승으로 영업이익률 전년동기대비 하락, 법인세 감소에도 영업외수지도 저하되며 순이익률 역시 전년동기대비 하락하였음.
- 전방 반도체 및 LCD 산업의 성장 둔화에도 주요 고객사의 낸드 고단수화에 따른 감광액 수요 증가, EUV용 PR의 국산화 영향 등으로 매출 성장 전망.

 

 

에스앤에스텍

동사는 반도체 및 TFT LCD 생산에 쓰이는, 노광 공정의 핵심 재료인 포토마스크의 원재료로서 패턴이 노광되기 전 마스크인 블랭크 마스크 제조 및 판매를 영위하고 있음.
System LSI, LCD, OLED 등 국내 고부가가치 확대와 중국 패널업체 전방 산업 투자 확대에 대응하여 제품 및 고객 확대를 위해 노력 중.
블랭크마스크 상품이 매출의 99% 이상 차지하고 있으며, 중국 패널업체 수요 확대를 위한 신규 공장을 증설함.

- 동사는 2001년 2월에 설립되어, 반도체 및 반도체 공정 Chemical, LCD 관련 제품인 블랭크마스크, 터치스크린 패널 모듈의 제조 및 판매를 주요 사업으로 영위함.
- 반도체 및 LCD, OLED 노광 공정의 핵심재료인 포토마스크의 원재료 블랭크마스크를 주력제품으로 생산하고 있음.
- 동사는 전량 수입에 의존하던 블랭크마스크를 국산화하였으며, 국내 유일의 블랭크마스크 제조업체로 제품 경쟁력 확보하고 있음.

- 전방 반도체 및 디스플레이 산업의 성장에도 국내 고객사향 블랭크마스크 수주 지연의 영향으로 매출 규모는 전년동기대비 소폭 축소.
- 원가구조 저하와 운반비 증가 등 판관비 부담 가중으로 영업이익률 전년동기대비 하락하였으며, 외환차손 감소 등에도 순이익률 또한 하락.
- 파운드리 공정 미세화, EUV 노광장비의 적용 범위 확대 등에 따른 블랭크마스크의 수요 증가와 OLED 채택 응용시장 확대 등으로 외형 성장 가능할 듯.

 

테스

동사는 반도체 제조에 필요한 전공정 장비(PECVD, LPCVD, Gas Phase Etch&Cleaning 등)의 제조를 주된 사업으로 영위함.
2013년 반도체 전공정 장비인 LPCVD와 PECVD의 양산에 성공하였고, 비정질탄소막을 증착하여 신규 PECVD는 반도체 3D NAND 공정에 적용함.
주요 매출 구성은 반도체 장비(PECVD,GPE)와 디스플레이 장비(UVC LED 장비 등)으로 82.42% 이루어짐.

- 반도체 전공정 핵심장비인 CVD와 ETCH 장비 제조업을 주력사업으로 영위하고 있으며, 이외에 디스플레이, LED 장비 제조업도 병행하고 있음.
- 삼성전자, SK하이닉스 중심의 반도체 업체들로부터 주문제작을 받아 설비의 판매, 설치를 담당하고 있는 가운데, 수출은 동 반도체 업체들의 중국 법인과 연계하여 발생하고 있음.
- 트레이 어셈블리 및 이를 구비한 박막증착장치 등 OLED 장비 적용 기술 관련 다수의 특허 취득으로 OLED 장비 제품경쟁력 강화 중.

- 삼성전자의 시안 2기 낸드 및 SK하이닉스의 128단 투자 등에 따른 관련 장비의 공급물량 증가로 매출 규모는 전년동기대비 크게 확대.
- 큰 폭의 외형 성장에 따른 원가부담 완화로 영업이익률 전년동기대비 상승하였으며, 금융자산평가 등 금융수지 개선으로 순이익률도 상승.
- 전방 디스플레이 산업의 투자 확대와 파운드리용 신규 장비의 매출 가시화 등이 기대되나 메모리 반도체 산업의 업황 둔화 등으로 매출 성장폭은 축소될 듯.

 

이엔에프테크놀로지

동사는 국내 포토레지스트용 핵심원료를 생산하는 기업이며, 삼성전자 등 주요 반도체 제조사의 포토레지스트의 사용량 증가에 따라 핵심원료의 시장규모도 대폭 확대되고 있음.
동사의 전자재료 사업부문의 품목은 크게 프로세스케미칼(식각액, 신너, 현상액, 박리액 등), 화인케미칼(포토레지스트용 원료등), 칼라페이스트로 구분됨.

- 반도체/디스플레이 프로세스케미칼 제조 및 판매를 목적으로 2000년 5월 설립되었으며, 2009년 5월 코스닥시장에 상장함.
- 주요 품목은 프로세스 케미칼(신너, 현상액, 식각액, 박리액 등), 화인케미칼(포토레지스트용 원료 등), 칼라페이스트로 구분되며, 이를 통해 100%의 매출 발생.
- 중국과 미국 진출을 목적으로 2010년 6월 홍콩, 2018년 6월 미국 현지법인을 설립하였으며, 2018년 6월 LG상사와의 합작사인 엘바텍을 청산하며 2차전지 사업은 중단.

- 내수 판매 증가에도 수출이 부진한 가운데 프로세스케미칼, 화인케미칼의 판가 하락, 해외법인의 부진 등으로 전년동기대비 매출 소폭 감소.
- 원가구조 저하, 경상연구개발비 증가로 판관비 부담 확대되며 전년동기대비 영업이익률 크게 하락, 영업수지 저하로 법인세비용 감소 등에도 순이익률도 하락.
- 글로벌 경기 개선으로 프로세스케미칼, 화인케미칼 수요 증가가 기대되며, 중국, 미국법인의 부진 완화 등으로 매출 성장 전망.

 

참고 : 삼성반도체이야기, 네이버금융, NICE