23년은 글로벌 반도체 매출액 감소와 이에 따른 장비 투자 축소로 전공정 장비 기업들의 실적이 일시적으로 위축될 전망이다. 그러나 중장기적으로 반도체 투자가 우상향으로 증가하면서 전공정 장비 기업 실적은 24년부터 빠르게 회복될 것이다. 반도체 업황이 저점을 다지고 회복을 준비하는 지금이 전공정 장비 기업 투자의 적기라고 판단한다.

반도체 업황 회복기에 투자의 최우선 순위를 갖는 것은 전공정 장비 기업이다. 전공정 장비는 생산 리드 타임이 6개월 이상으로 매우 길기 때문이다. 다운턴 기간중 줄였던 투자를 빠르게 원복해야 업황 회복기 수요의 적기 대응이 가능하기 때문에 반도체 생산 기업들은 다운턴을 벗어나는 시점부터 CAPEX 증가 계획을 발표하고 장비 발주를 재개한다. 때문에 전공정 장비 기업들의 매출 회복 시점은 반도체 생산 업체들보다 선행한다. 전공정 장비 기업 실적은 2분기를 최저점으로 3분기 이후 상승 전환할 것으로 예상한다. 회복의 방향성을 보고 투자할 시점이다.

23년은 반도체 다운턴으로 인해 장비투자액이 일시적으로 감소하지만 24년 이후 곧바로 회복을 시작해 장기 성장 랠리를 이어갈 전망이다. 장비를 교체할 경우 공정 레시피 전체가 바뀌게 되는데 이를 검증하는 시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 양산 품질이 달라질 수 있는 리스크가 크다. 때문에 이전 테크에서 양산성이 검증된 전공정 장비를 다음 테크에서 그대로 사용하는 경우가 많다. 반도체 생산 기업의 Capa 증설뿐 아니라 테크 마이그레이션을 통해서도 매출증가를 기대할 수 있는 장비 기업에 투자해야 할 것이다.

유진테크를 전공정 장비 기업 top pick으로 제시한다. 

- 강점인 LPCVD 장비 영역에서 TEL과 Kokusai 등 일본 기업이 독점하던 배치 타입 장비를 통해 매출 다변화를 꾀하고 있다. 

- SK하이닉스 뿐 아니라 삼성전자 파운드리에 이어 DRAM, NAND 모두 장비를 공급함으로써 매출 성장 가능성이 클 것으로 전망한다. 

- 공정미세화로 채용이 늘어나고 있는 ALD 장비 매출 확대도 긍정적이다. 

차선호주는 피에스케이다. 

- 주력 제품인 Dry strip 장비는 22년 기준 글로벌 점유율 38%를 기록하고 있다. 

- Lam Research가 독점하고 있던 Bevel Etch 장비의 국산화에 성공해 23년 매출부터 기여될 전망이다. 

- 추가로 NHN(New hard mask)strip 장비개발에 성공하는 등 Dry cleaning 장비 내에서 영역을 지속 확장해 나가고 있다. 

- 고객사가 다양해 반도체 불황 속에서도 매출 변동폭이 적은 점도 장점이다

기존 어닐링 공정은 웨이퍼를 고온으로 열처리 하는 방식으로 진행

기존 어닐링 공정은 퍼니스(Furnace) 어닐 또는 RTA(Rapid Thermal Annealing)이 주로 사용됐다. 퍼니스 방식은 웨이퍼를 배치 타입 퍼니스에 넣어 고온으로 열처리 하는 방법이다. 그러나 고온의 장시간 열처리 진행 시 오히려 이온의 원하지 않는 확산이 발생했다. 또 웨이퍼가 고온으로 인해 손상되는 문제와 퍼니스 열처리를 위해 적정 온도까지 승온시키는 시간이 길어지는 문제 등이 발생했다. 이에 할로겐 램프 방식을 적용하여 승온 온도를 조절하고 열처리 시간을 줄인 RTA 또는 RTP(Rapid Thermal Process) 공정을 적용하게 되었다.

HKMG 적용으로 고온 처리시 Metal gate가 녹는 문제가 발생함에 따라 저온 어닐링 수요 확대

또 High-K 물질을 게이트 옥사이드에 적용하면서 게이트가 메탈 게이트로 변하게 되었는데, 고온으로 어닐링할 경우 메탈이 녹는 문제가 발생하면서 저온 고압수소 어닐링 장비 수요가 높아지고 있다. 고압 수소 어닐링 장비는 국내 기업인 HPSP가 글로벌 독점으로 개발해 공급하고 있다. 기존의 어닐링 장비는 웨이퍼를 고온으로 가열함으로써 실리콘 표면을 산화시키는 방식이나 HPSP의 고압 수소 어닐링은 웨이퍼 내부로 직접 고압의 수소를 투입함으로써 계면 결함을 개선하는 방식이다. 100% 농도의 고압의 수소를 사용하기 때문에 400도 이하의 저온으로 공정 진행이 가능한 장점이 있다. 로직과 DRAM 등 선단 공정 반도체에서 High-K 물질 적용이 확대됨에 따라 동사의 고압 수소 어닐링 장비 시장 또한 지속 확대될 것으로 추정한다.

반도체 소자의 미세화로 PR 및 Hard Mask 물성 변화 

PR(Photo Regist)는 노광 공정에서 감광액으로 사용되며 최종 패턴이 완성되기 전까지 밑그림 역할을 한다. 그런데 웨이퍼에 새겨지는 패턴이 미세해지고 식각환경이 가혹해지면서 패턴 완성 시까지 PR이 버티지 못하는 경우가 발생하고 있다.

이 때문에 PR에 더해 hard mask라는 막질을 추가로 사용해 깊은 방향성 식각환경하에서 PR이 먼저 무너져도 hard mask를 통해 패턴을 완성할 수 있도록 사용하고 있다. 추가적으로 hard mask로도 버티지 못하는 환경에서 New hard mask라는 새로운 물질을 추가 막질로 사용하는데, 기존의 hard mask에 붕소를 추가해 좀 더 단단한 막질을 형성한 것으로 알려져 있다.

EUV 도입 또한 PR의 변화를 가져오고 있다. 기존 유기물 기반의 PR 대비 무기물 PR 도입 시작되고 있다. 무기물 PR의 장점은 유기물 대비 작은 금속 입자 기반으로 입자의 크기가 작아 해상도가 높고 금속 입자의 특성 상 EUV 흡수율이 높으며 내식각성이 강해 유기물 PR보다 얇게 도포할 수 있는 장점이 있다.

공정 환경이 가혹화되며 막질이 단단한 성질로 변화하고 제거 장비도 이에 맞추어 변화

공통적인 것은 식각 환경이 가혹해지고 EUV 공정으로 무기물 PR이 도입되면서 기존의 막질 대비 가혹한 공정 환경을 견딜 수 있도록 물성이 단단한 막질로 변화하고 있는 것이다. 이 경우 기존 Dry strip 장비로 제거하기도 하지만 New hard mask strip이라는 좀 더 단단한 막질에 특화된 장비를 사용하기도 한다. Dry strip의 경우 국내 기업인 피에스케이가 글로벌 점유율 38%~40%로 1위를 차지하고 있으며 향후 3D NAND 적층 단수 상향으로 Dry strip 장비 사용량이 증가하며 수혜를 볼 수 있을 것으로 전망한다.