반도체 장비(Semiconductor Equipment)

과학(Science)/산업 (Industry)

반도체 장비(Semiconductor Equipment)

SURPRISER - Tistory 2023. 8. 3. 05:48

0. 목차

'반도체 장비'란?
'반도체 장비' 산업
'반도체 장비' 핵심 기술
'반도체 장비' 기술 발전 방향
'반도체 장비' 표준화
중국의 반도체 기술 추격
해외의 '반도체 장비' 관련 기업
국내의 '반도체 장비' 관련 기업

1. '반도체 장비'란?

'반도체 장비(Semiconductor Equipment)'는 반도체 제조 공정에 사용되는 것으로, '반도체 생산을 위한 준비 단계(반도체 회로설계, 웨이퍼 제조 등)'부터 '웨이퍼 가공', '칩 생산', '조립 검사 단계'까지의 모든 장비를 포함한다. 반도체 장비 산업은 '라이프 사이클(Life-Cycle)'이 빠른 기술 집약적인 고부가가치 산업으로, 전방 산업인 반도체 산업의 경기에 의해 크게 영향을 미친다. '반도체 장비'는 공정에 따라 크게 '웨이퍼(Wafer)'에 회로를 인쇄하는 '전공정(Front-End Process)'과 웨이퍼에서 개별칩을 분리하여 조립·검사하는 '후공정(Back-End Process)'으로 분류하며, 공정별로 전문화된 장비를 사용한다.

전공정(Front-End Process): '전공정'은 반도체의 품질을 결정하는 단계로 높은 기술 수준이 요구된다. '전공정'에는 웨이퍼 위에 회로를 그리는 '노광(Lithography)', 회로대로 가공하는 '식각(Etching)', 특정 막을 증착하는 '증착(Deposition)', 균일하게 연마하는 'CMP(Chemical Mechanical Planarization)', 깨끗하게 만드는 '세정(Clean)', 측정하고 특성을 분석하는 '측정 분석'하는 등의 일련의 공정이 포함된다.
후공정(Back-End Process): '후공정'에는 웨이퍼에 배선 연결과 밀공을 하는 '패키징(Packaging)', 칩의 불량 여부를 판정하는 '테스트(Test)' 등의 일련의 공정이 포함된다.

분류	공정	세부 기술
전공정	노광	Stepper/Scanner Track
	식각	Wet/Dry, Plasma Etcher
	세정	Cleaner, Plasma Asher
	연마	CMP(Chemical Mechanical Planarization)
	이온 주입	이온 주입기(Ion Implanter)
	증착	PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD
	열처리	Furnce, RTP
	측정 분석	Wafer Inspection, alpha-step, Metrology 등
후공정	패키징	Die attacher, Wire bonder, Encapsulation 등
후공정	테스트	메모리 테스터, 시스템 IC 테스터 등

2. '반도체 장비' 산업

2-1. '반도체 장비' 산업의 특징

'반도체 장비' 산업의 특징은 '기술집약형 산업', '급속한 기술혁신이 요구되는 산업', '반도체 업계의 성장 추이에 종속', '고가의 자본재 산업', '진입장벽이 높은 산업', '수입의존도가 높은 산업' 등으로 요약할 수 있다.

기술집약형 산업: 반도체 장비는 '전자', '전기', '화학', '광학' 등의 기술집약형 산업이다. 기술 발전으로 반도체 장비의 기술수명이 짧아 지속적인 'R&D(Research and Development)' 투자가 중요하다.
급속한 기술혁신이 요구되는 산업: 반도체 장비산업은 반도체 산업과 마찬가지로, 기술발전 속도가 빠르다. 그 결과, 진화 속도가 빠르며 기술 수명이 짧아, 설비의 평균 기술수명이 3~5년 정도이다.
반도체 업계의 성장 추이에 종속: 반도체 장비는 사용자의 요구사항에 맞게 생산되는 주문자 생산방식이 대부분으로, 주문량에 의해 그 수요가 결정된다. 반도체 장비 발주는 반도체 호황기에 집중되고, Downcycle에는 급감하여 변동폭이 반도체 및 타 산업 대비 큰 편이다.
고가의 자본재 산업: 반도체 장비산업은 고가의 자본재 산업으로, 투자 부담이 큰 편이다. 활용되는 전문 구성품 또한 다양하고 고가인 특성을 지니고 있어 막대한 투자비용을 필요로 한다.
진입장벽이 높은 산업: 반도체 장비 산업은 장치 위주의 산업으로, 고가의 제품이라 품질의 신뢰도가 높고 시장에서 검증된 측면에서 선직국 제품을 구매하고자 하는 경향이 강하다. 때문에 신규 기업은 시뢰성 문제 등으로 인해 진입장벽이 높다.
수입의존도가 높은 산업: 국내 반도체 소자 기업의 공정라인으 외산 장비가 장악하고 있다. 장비 국산화율은 낮은 수준에 머물고 있다.

2-2. '반도체 장비' 산업의 구조

'반도체 장비' 산업 반도체 생산의 필수 요소 산업으로, 반도체 제조 기술을 선도한다. 또한 높은 전후방 효과로 인해, 타 산업에 파급효과가 큰 산업이다. 반도체 장비는 '디스플레이', '태양광', 'LED' 등의 생산장비와도 밀접하고 연계되어 있으므로, 향후의 경제 산업적 파급효과를 고려하여 관련 산업의 육성이 반드시 필요하다. 반도체 장비' 산업의 '후방 산업'에는 '전자·전기 공학(Electronic and Electrical Engineering)', '광학(Optics)', '화학(Chemistry)', '정밀가공 기술(Precision Processing Technology)', '기계 설계(Mechanical Design)' 등의 산업이 있고, '반도체 장비 산업'의 '전방 산업'에는 '반도체 소자(Semiconductor Device)', '디스플레이(Display)', 'LED(Light Emitting Diode)', 'OLED(Organic Light Emitting Diodes)', '태양광 장비(Solar Equipment)', '바이오(Bio)', '초소형 정밀기계 기술(MEMS: Micro-Electro Mechanical Systems)', '센서(Sensor)' 등이 있다.

산업 구조	세부
후방 산업	'전자·전기 공학', '광학', '화학', '정밀가공 기술', '기계 설계' 등
반도체 장비	'노광 장비', '식각 장비', '세정 장비', 'CMP 장비', '이온주입 장비', '증착 장비', '열처리 장비', '측정분석 장비', '패키징 장비', '테스트 장비'
기계 설계	'반도체 소자', '디스플레이', 'LED', 'OLED', '태양광 장비', '바이오', 'MEMS', '센서' 등

3. '반도체 장비' 핵심 기술

인터넷에 연결된 사물의 수가 폭발적으로 증가함에 따라, 수집된 '빅데이터(Big Data)'의 분석·판단·추론 등을 위한 프로세서 및 저장 장치의 성능 및 에너지 효율 개선이 절실히 요구되고 있다. 빅데이터를 처리하는 데이터 센터에서는 성능은 유지하면서 전력 소모를 줄여 유지 보수 비용을 최소화하려는 추세가 있다. 이를 위한 '메모리 반도체의 미세화' 및 '차세대 소자의 개발'이 필요하다.

미세화의 한계에 점차 다가감에 따라 3D 형태의 '적층형 반도체'를 사용화하는 추세이며, 이는 '삼성전자', 'SK 하이닉스' 등이 시장을 주도하고 있다. 또한 '에너지 효율성 개선'을 위한 미세화 및 3D 반도체를 제작하기 위한 반도체 장비 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 미세화와 관련된 주요 공정 장비 기술로는 '초미세 식각장비 및 부품 기술', '고정밀 증착 장비 및 핵심 부품 기술', '차세대 고평탄화 3D 소장요 CMP 및 세정장비 및 핵심 부품 기술', '3D 적층소자 나노패턴 분석용 MI 기술', '웨이퍼 레벨 패키징 공정 장비 기술' 등이 있다. 반도체 장비와 관련해서는 '식각 장비(Etching Equipment)', 'CMP 장비(CMP Equipment)', '증착 장비(Deposition Equipment)', 'MI 장비', '패키징 장비(Packaging Equipment)' 등에 있어 기술 개발이 이루어지고 있다.

3-1. 식각 장비 개발

'10nm 이하 반도체 소자', '3D 낸드플래시(3D NAND Flash)', '핀펫(FinFET)', '자기 저항 메모리(MRAM: Magnetic Random Access Memory)' 등의 제조에 필요한 식각 공정의 난이도가 점점 높아지고 있다. 이를 위한 '미세패턴 식각(Fine Pattern Etching)' 등의 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.

'정밀 식각(Precision Etching)'을 위한 기술로는 'ALE 기술(Atomic Layer Etch Tehcnology)', 생산성 향상을 위한 새로운 플라즈마 소스(Plasma Source)' 개발, '용량 경합 플라스마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)'와 '유도 결합 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma)' 기반 기술을 결합한 '플라즈마 소스(Plasma Source)' 개발 등의 기술 개발이 진행 중이다. 또한 '탄소 저감을 위한 새로운 화학반응 공정 기체', '중성 빔(Neutral Beam)' 같은 '무손상 플라즈마 소스 개발' 등과 '기존 공정의 개선 기술 개발' 등의 방향으로 연구 개발이 진행 중이다.

향후 반도체 소자의 물리적인 축소는 한계에 도달하여, 이에 따른 공정기술 난이도가 점점 높아지고 있다. 이에 따라, 소재 부분에서 새로운 소재의 식각 기술 개발과 필요한 물질만 선택 식각할 수 있는 '무한대 선택비 식각 기술'의 중요성이 증대되고 있다. 또한 '자기 저항 메모리(MRAM: Magnetic Random Access Memory)' 등의 차세대 비휘발성 메모리 분야에서 새로운 박막 재료를 식각할 수 있는 '플라즈마 소스(Plasma Source)' 및 '화학 반응 공정 기술'을 요구하고 있다. 또한 10nm 이하 및 3D 반도체 소자 구조 제조에서 중요한 'CD 제어(Critical Dimension Control)'와, '양산 산포를 줄이기 위한 식각 재현성 확보를 위한 진단', 'RF·온도 등의 정밀 제어' 기술 개발이 필요하다.

3-2. CMP 장비 개발

반도체 소자의 미세화 및 다층화로 인하여 'CMP 공정' 기술이 차지하는 비중이 전체 디바이스 제조공정 내에서도 높아지는 추세이다. 'CMP 공정'이란 'Chemical Mechanical Planarization(화학적 기계적 연마)'의 줄임말로, 단어 그대로 '화학적 반응'과 '기계적 힘'을 이용하여 '웨이퍼(Wafer)' 표면을 평탄화하는 과정을 의미한다. 초기에 평탄화 공정의 필요성은 '노광(Lithography)'을 하는 과정에서 불균일한 막질이 초점의 부정확성을 야기하는 이슈로 인해 대두되었다.

성능 개선을 위해 'BEOL(Back-end of Line)'에서의 'Cu 배선', 'FEOL(Front-end of Line)'에서의 '하이케이메탈게이트(High-K Metal Gate)' 등과 같은 적용 재질의 급변화가 이루어지고 있어, 이에 대한 디바이스 공정 기술에 대한 개선 및 급변화가 요구되고 있다. '연마 균일도', '설비 가동률 향상', '관련 소모재(Pad conditioner, PVA brush)'의 수명향상 등 기능성 다 변화가 요구된다.

3-3. 증착 장비 개발

'3D 낸드플래시(3D NAND Flash)', '핀펫(FinFET)' 등 3D 구조를 적용하는 매우 복잡하고 어려운 공정을 사용하게 되었다. 이에 따라, '증착 장비·부품'의 '친환경(Eco-friendly)', '고정밀(High Precision)', '고균일(High Uniformity)', '고정횡비(Fixed Aspect Ratio)' 제어 기술에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.

'고온 증착(High-Temperature Deposition)', '고밀도 플라즈마 증착(High-Density Plasma Deposition)' 기술은 '박막 및 소자 신뢰성 저하'의 원인이 된다. 때문에 '3D 반도체 제조'를 위한 고품질·고성능 박막을 증착하기 위한 '저온 증착 공정' 및 '장비 개발'이 활발히 진행되고 있다. 고정밀 증착을 위하여 '화학적 기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)' 공정 재료 가스의 초정밀 유량 제어 기술에 대한 연구를 국내외에서 활발히 진행 중이다.

3-4. MI 장비 개발

'측정 및 검사 (MI: Measurement & Inspection)' 기술과 '공정 장비 기술'의 융합화가 지속적으로 확대되는 추세에 있다.

미세화 기술: '미세화 기술'은 '반도체 소자'의 '특성 향상' 및 '제조원가 절감'의 핵심기술로서, 최신의 '미세화 기술'을 확보하지 못한 회사들은 경쟁에서 도태되고 있다. '공정의 미세화', '3D 적층화된 소자 구조 활용', '복잡한 나노패턴 설계' 등으로 인해 APC/PEC가 적용된 효율적 공정관리 기술 개발을 위해 '프로세스 장비'와 'MI 장비'가 융복합된 'IM(Integrated Metrology)' 기술 개발을 진행하고 있다.
공정 진단 센서: '공정 진단 센서'의 소형화·직접화·지능화에 따라, 공정·장비 상태를 실시간으로 정밀하게 측정·분석하는 '공정 진단 센서'의 필요성이 강조되고 있다. '웨이퍼 형태 센서' 및 '외부 툴 박스와 실시간 통신이 가능한 공정진단 센서'를 개발하는 추세로 진행하고 있다. '공정 진단 센서'는 특히 일본의 'Tokyo Electron Limited(TEL)'사가 주도하고 있다.

3-5. 패키징 장비 개발

'패키징 장비(Packaging Equipment)'는 2.5D/3D 적층 또는 외부 부품까지 패키지 내부로 집적하여, 패키지 연결 부위를 최소화하는 동시에 내부 연결의 모든 공정을 반도체 공정으로 미세화하는 방향으로 기술이 진화 중이다. 고속 대용량 데이터 전송을 위해서는 '집적 회로 (IC: Integrated Circuit)' 간 짧은 연결 및 연결 부분에서의 기생 성분에 의한 손실 최소화가 필수적이다.

패키지 내부에서의 데이터 대용량화·고속화는 2.5D/3D 기술로 해결 가능하다. 하지만 패키지 외부로의 대용량화 및 고속화는 Interconnection 기생 성분 특성이 우수한 '팬아웃(Fanout)' 기술로 해결이 가능하다. 웨이퍼 단위를 기반으로 하는 2.5D/3D 및 '팬 아웃 패키징(Fanout Packaging)' 증가로, 반도체 전공정과 후공정 간 경계가 허물어지고 있으며, 'MoL(Middle of Line)' 공정이라는 새로운 분류가 생겼다. MoL의 중요성 및 시장 비중이 계속적으로 높아지고 있다.

또한 '비용 효율성' 면에서 가장 많은 압박을 받고 있는 '패키징(Packaging)' 분야에서는 가장 최근 기술인 '웨이퍼 레벨 팬아웃 공정(Wafer Level Fanout Process)'에서도 비용 절감을 위하여 면적 효율이 제일 우수한 사각 형태의 'Panel Level 공정' 도입을 계획 중이다. 이렇게 될 경우 많은 공정과 관련 장비의 변화가 예상된다.

4. '반도체 장비' 기술 발전 방향

'반도체 산업'은 '전자', '통신', '정보' 산업 부문과 함께 두드러진 발전과 성장을 기록하고 있다. '반도체 산업'은 정보화 사회 진입과 첨단산업 발전의 핵심요소일 뿐만 아니라, 재래 산업의 생산성 향상과 고부가가치화를 위한 필수적인 요소부품이다. 이에 그 수요가 급속히 확대되고 있으며 다양화되고 있다.

'메모리(Memory)' 이외에 국내 소자 업체의 '파운드리(Foundry)' 시장 진입 가시화에 따른, '파운드리 관련 공정기술' 및 'HV-Power', '센서(Sensor)', '바이오칩(Biochip)' 등의 다양한 기능의 반도체 소자에 사용되는 특화 공정이 지속적으로 요구될 것으로 예상된다. 또한 '3D 낸드 플래시', '동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM: Dynamic Random Access Memory)', '자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM: Magnetic Random Access Memory)', '저항성 랜덤 액세스 메모리(RRAM: Resistive Random Access Memory)', '상변화 랜덤 액세스 메모리(PRAM: Phase-change RAM)' 등 차세대 메모리 소자 개발에 활용할 수 있는 '고정밀', '고균일', '고종횡비' 증착 장비 기술 개발이 중요하다.

'차세대 메모리 반도체 제조 수율 향상' 및 '산포도 최소화(Minimize Scatter)'를 위해 '스마트 APC/AEC용 실시간 공정진단 센서 기술' 및 '프로세스 장비' 및 'MI 장비'가 융복합화된 IM 기술 개발이 시급하다.

4-1. '반도체 장비' 기술이 개발 활성화되려면

과거 '메모리 반도체(Memory Semiconductor)'는 'PC', '스마트폰' 등 그 용처가 매우 제한적이었으며, 솔루션 없이 단품 위주로 사용되었다. 하지만 최근 4차 산업혁명 시대에 부응하기 위해 초저전력 메모리 반도체의 미세화에 따라 저장 솔루션과의 결합이 필수적으로 요구되고 있다. 이러한 상황에 대응하여 초저전력 3D 반도체 공정 장비의 수요가 요구되고 있다.

'저장 솔루션'에 대응하는 '초저전력 3D 반도체 공정 장비'는 기계·전자·물리·화학 등을 바탕으로, '설계', '공정 챔버 및 첨단 하드웨어 시스템 구비', '시스템 운영 S/W', '부품·소재의 신뢰성 및 양산성 확보' 등을 위한 여러 분야의 첨단 복합 기술의 유기적인 결합을 통해 '소자 기업', '장비기업', '대학', '연구소'의 유기적 소통이 필수적이다. 따라서 이들의 상호작용에 대한 이해가 필수적이다.

특히 '반도체 공정 장비·부품·소재·소자 분야의 기술 축적과 축적된 기술인력 확충은 매우 오랜 시간이 소요된다. 향후 4차 산업혁명 시대에 저장 솔루션 기술의 중요성을 감안하면, 시급히 기술 개발과 인력 양성을 위한 노력이 필요한 상황이다.

5. '반도체 장비' 표준화

반도체 공정 장비의 경우, '반도체 제조 장비 재료 협회(SEMI: Semiconductor Equipment and Material Institute)'를 중심으로 제조 설비에 대한 안전 지침 및 재료 표준 등에 대한 표준화를 진행 중이며, 납품 시에는 SEMI 안전·통신 등의 규격인증이 요구된다. 한국의 경우, SEMI Facility와 I&C 분야에서 일부 기업이 활동하고 있다. 최근 국내 주도로 Advanced Back-end Factory 분야의 TF가 승인되어, 향후 자동화 분야의 표준 개발이 예상된다.

국제표준화 활동에는 기업의 적극적 참여가 필요하며, 소자 대기업과 대학, 연구소 등의 협업을 통하여 '국제 표준 기술' 개발' 활동을 통한 시장 선점이 필요하다. 또한 '반도체 공정 자동화' 및 '패키징 기술'과 같이 국내 보유 기술의 경우, 국내 단체 표준으로 개발하고 단계적으로 국제 표준으로 연결될 필요가 있다.

구분	주요 SEMI 표준 현황
반도체 장비통신 표준	SEMI E4, E5: SECS-I/II(SEMI Equpment Communication Standard I/II)
	SEMI E30: GEM(General Equipment Model)
	SEMI E37: HSMS(High-Speed SECS Message Service)
반도체 장비안전 표준	SEMI S2: Environmental, Health, and Safety Guideline for Semiconductor Manufacturing
	SEMI S6: EHS GUideline for Exhaust Ventilation of Semiconductor Manufacturing Equipment
	SEMI S8: Safety GUideline for Ergonomics Engineering of Semiconductor Manufacturing
	Equipment

6. 중국의 반도체 기술 추격

반도체 장비는 지속적으로 미국, 유럽, 일본 기업들이 독식하고 있는 가운데, 2010년대에 들어 '중국의 메모리 산업 진입' 및 '장비·재료 산업 육성 본격화'에 따라 중국기업의 추격이 거센 상황이다.

중국정부는 경제적·산업적으로 중요한 반도체 산업을 2014년부터 국가전략화하고, 핵심 반도체 기술과 장비에 대한 국산화를 추진해 왔으다. 이를 위해 '소재·장비·부품 기업에 대한 반도체 산업 기금 투자 확대', '반도체 기업의 커촹반 상잔 지원', '반도체와 소프트웨어 기업에 대한 세제혜택'을 제공한다. 또한 중국은 반도체 국산화 과정에서 나타난 '해외 인력에 대한 높은 의존도', '반도체 인력 수급 문제' 등을 해결하고자 '산학 연계를 강화'를 추진하고 '실무형 인재 향성'을 확대하고 있다.

중국 정부는 반도체 제조의 경쟁력은 '설계·공정 경쟁력'과 '핵심 반도체 장비·소재의 경쟁력'에서 만들어지는 것으로 이해하고, 장비 산업 육성에도 막대한 지원을 하고 있다. 특히 국유기업인 칭화유니 그룹은 반도체 회사뿐만 아니라, 장비회사 인수에도 큰 관심을 가지고 있다. 아래의 표는 중국의 미 반도체 기업 인수 실패 사례를 표로 정리한 것이다.

중국은 2025년까지 반도체 자급률 75%를 목표로 추진했으나, 미국의 견제로 목표 달성이 쉽지 않을 전망이다. 중국 기업은 M&A를 통해 기술력을 확보해 나갈 계획이었으나, 미국 정부의 견제와 장비 및 소재 수출 금지 규제로 기술 획득과 생산계획에 차질을 겪고 있다. 중국의 반도체 장비 국산화율은 2021년에 21%, 2022년에 35%로 나타났다.

인수기업	시기	주요 내용
칭화유니그룹	2015년	마이크론을 인수하려 했으나, 미국의 '외국인 투자 심위 위원회(CFIUS)'에서 불허
화룬그룹	2016년	시스템 반도체 기업인 '페어차일드'를 인수하려고 했으나, CFIUS 반대로 실패
캐넌브리지 캐피털 파트너스	2017년	시스템 반도체 기업인 '래티스'를 인수하려고 했으나, CFIUS 반대로 실패
시이노 IC 캐피탈	2018년	반도체 시험장비 회사인 '액세라'를 인수하려고 했으나, CFIUS 반대로 실패
브로드컴	2018년	'퀄컴'을 인수하려고 했으나 '국가 안보'를 이유로 트럼프 대통령 행정명령으로 불허하였다. '브로드컴'은 싱가포르계 통신반도체 기업이지만, 화웨이와의 특수 관계 가능성을 지적하였다.

7. 해외의 '반도체 장비' 관련 기업

'반도체 장비' 산업은 미국, 일본, 유럽 기업이 기술력과 대형화를 통해 과점 구도를 형성하고 있다. 2017년 기준 세계시장 점유율은 미국 44.7%, 일본 28.2%, 네덜란드 14.1%, 한국 3.6%를 점유하고 있다. 1990년대 초에 일본의 세계시장 점유율은 50%를 기록했으나, 1987년에 미국이 민관 합동의 반도체 제조기술 연구조합 SEMATCH를 설립하고 장비 산업을 강화하면서, 2000년대부터 30% 수준을 유지하고 있다. 아래의 표는 '가트너(Gartner)'에서 조사한 자료로, 2017년 매출 기준 반도체 장비 기업 세계 시장 점유율을 정리한 것이다.

기업명	국가	점유율
Applied Materials Inc	미국	20.9%
Lam Research Corporation	미국	15.9%
Tokyo Electron Limited	일본	14.1%
ASML	네덜란드	14.1%
KLA Tencor	미국	5.5%
Screen Semiconductor	일본	2.7%
세메스	한국	2.1%
Hitachi High-Technologies	일본	2.0%
Hitachi Kokusai Electric	일본	1.9%
Daifuku	일본	1.3%
기타	-	19.5%

7-1. 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)

국적: 미국
설립: 1967년
특징: 2017년 기준, 반도체 장비 제조업계 시장점유율 1위

'어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)'는 미국 캘리포니아주에 본사를 두고 있는 반도체 장비 및 서비스 전문 업체이다. 2021년 기준, 12500개 이상의 특허를 보유하고 있으며, 전 세계 17개국 93개 지사 총 21000여명의 직원이 근무하고 있다. 반도체 장비 제조업계 시장점유율 1위를 유지하고 있다.

'어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)'의 고객은 반도체 '웨이퍼(Wafer)'와 '집적회로(IC)', 그리고 '플랫 패널 액정 디스플레이', '태양광 발전 셀과 모듈', '기타 전자 장비' 제조업체이며, 주 고객사로는 '도시바(TOSHIBA)', '인텔(Intel)', 'SK하이닉스', '삼성전자' 등이 있다. '어플라이드 머리어리얼즈'의 사업구조는 '반도체 시스템', '글로벌 서비스', '디스플레이' 사업으로 구성되어 있다. 주력 사업은 '반도체 시스템' 사업으로 '메모리 부문(DRAM 및 NAND 사업부)'과 '비메모리 부문(Foundry 및 Logic 사업부)'으로 나누어져 있다.

2016년 7월 '어플라이드 머리어리얼즈'가 출시한 차세대 '전자빔(e-beam)' 검사 장비 '어플라이드 프로비전(Applied PROVision™)'은 최근 차세대 '노드(Node)'로의 변화를 꾀하고 있는 주요 '파운드리(Foundry)', '로직(Logic)', 'D램(DRAM)', '3D 낸드(3D NAND)' 제조사가 필요로 하는 '초고도 분해능' 및 '이미지 품질'을 가장 빠른 처리량으로 제공하는 것이 장점이다. 업계 최초로 1나노 미만 분해능을 갖춰 타 기술로는 검출이 불가능한 초미세 불량을 감지할 수 있으며, 기존 장비 대비 3배 이상 빠른 처리량으로 '정밀 공정 특화 검사'와 '반도체 성능 예측 및 감지'가 가능하다.

7-2. Lam Research Corporation

국적: 미국
설립: 1980년

'램 리서치 코퍼레이션(Lam Research Corporation)'은 캘리포니아 주에 본사를 두고 '집적 회로(IC)' 제작에 사용되는 반도체 공정 장비의 설계·제조·마케팅·서비스에 종사하고 있다. 미국, 오스트리아, 한국에 제조 시설을 두고, 북미, 아시아, 유럽 등에 사무소를 두고 있으며, 2018년 기준 전 세계 10950명의 종업원이 근무하고 있다.

'램 리서치 코퍼레이션(Lam Research Corporation)'은 세계 탑급의 반도체 장비 전문 회사로, '박막 증착', '플라즈마 식각', '포토레지스트 제거', '웨이퍼 세정' 부문에서 두각을 보이고 있다. 특히 '식각 장비' 분야에서는 타의 추종을 불허하는 압도적인 점유율을 자랑하 있으며, 그 점유율은 2016년 기준 52%였다. '램 리처치 코퍼레이션'은 '증착(Deposition)', '식각(Etch)', '제거 및 세정(Strip & Clean)'에 있어서 반도체 제조 과정에서 보완적 처리 단계로 사용되는 광범위한 제품 포트폴리오를 공급하고 있다. 고급 공정 모니터링과 핵심 단계의 제어를 지원하기 위하여 '고정밀 질량 계측 시스템' 라인을 공급하고 있다.

7-3. KLA-Tencor Corporation

국적: 미국

'KLA-Tencor Coporation'은 '공정 관리 및 수율 관리 솔루션 공급업체'의 '선로 반도체', 'LED 및 나노전자' 산업에 대한 '수율 및 공정 관리 솔루션'을 제공한다. 'KLA-Tencor Coporation'의 '결함 검사' 및 '계측' 관련 제품에는 '칩 제조', '웨이퍼 제조', '레티클 제조', '발광 다이오드 제조', '화합물 반도체 제조', '데이터 저장매체/헤드 제조', 'MEMS 제조', '표면 프로필로메트리(Surface Profilometry)' 등이 있다.

7-4. Tokyo Electron Limited(TEL)

국적: 일본
설립: 1963년

'Tokyo Electron Limited(TEL)'은 도쿄 미나토구에 본사를 두고 '반도체 장비, '평판 디스플레이 장비' 사업을 영위하고 있다. '반도체 검사 장비'와 '반도체 공정'에서 '도포현상(Coater/Developer)', '식각(Etch)', '표면처리(Surface Preparation)', '증착(Deposition)', '테스트(Test)' 등을 수행하는 장비를 제작하고 있다. 전공정 장비 분야에서 ASML과 세계 3~4위 수준의 기업으로, '인텔(Intel)', '삼성전자', 'TSMC' 등을 주 고객사로 두고 있다.

7-5. ASML

국적: 네덜란드

ASML은 1984년에 네덜란드의 '필립스'와 'ASMI(Advanced Semiconductor Materials International)'의 합작으로 설립된 반도체 장비 기업이다. 2017년 기준, 노광장비 점유율 85% 가량으로 조사되었다. 'ASML'은 'Lithography Systems', 'Refurbished Systems', 'Metrology & Inspection System' 등 '노광(Lithography)'을 통해 실리콘 패턴을 대량 생산하기 위해 필요한 하드웨어, 소프트웨어, 서비스 등 필요한 모든 것을 칩 제조업체에 제공한다.

ASML은 1984년에 'PAS 200 Stepper'를 출시하였고, 1986년에 'PAS 2500 Stepper'를 출시하였다. 최근에는 '극자외선(EUV: Extreme Ultra Violet)' 공정 기술이 들어간 TWINSCAN NXE 시리즈를 생산하고 있다. 또 '더블 패터닝(Double Patterning)' 방식으로도 7nm를 구현할 수 있는 초고성능 장비를 개발하였다. 현재 ASML의 EUV 장비의 주 고객은 '삼성전자'와 'ASML'이다.

8. 국내의 '반도체 장비' 관련 기업

2017년 기준, 한국 기업은 세계 30대 장비기업에 4개 기업이 포함되었으나, 글로벌 점유율은 낮은 편이다. 2017년 기준 국내 반도체 장비 시장 주요 업체와 점유율은 아래의 표와 같다.

업체	점유율	순위
세메스	2.1%	7위
원익IPS	0.7%	16위
테스	0.4%	22위
피에스케이(PSK)	0.4%	27위

8-1. 세메스(SEMES)

국적: 한국
설립: 1993년

'세메스'는 1993년에 '한국디앤에스'라는 사명으로 출발했고, 2005년 2월에 '세메스'로 사명을 변경했다. 1993년 설립 당시 일본의 '다이닛폰 스크린(DAINIPPON SCREEN MGG)'의 합작 투자로 설립되었다. '세메스(SEMES)'는 국내 반도체 장비산업의 육성을 위해 설립된 장비 업체로, 삼성그룹에 속한 계열회사이다. '세메스'는 반도체 및 FPD 제조용 설비의 제조·판매를 주된 사업으로 하고 있으며, '반도체 핵심장비'와 '디스플레이 핵심장비'를 생산하고 있다.

주요 '반도체 제조 장비'로는 포토 공정용 트랙 장비 OMEGA를 비롯해 세정 장비인 BLUEICE와 IRIS, 식각 장비 MICHELAN O2 등 반도체 전공정 핵심장비 생산하고 있다. 또한 'Die Bonder', 'Probe Station', 'Saw & Sorter', 'Test Handler' 등 반도체 후공정 장비를 생산하고 있다. 또한 웨이퍼 결함 및 반도체 라인 공정 간 물류자동화 System에 이르기까지 반도체 제조공정의 Total Solution을 제공하고 있다.

8-2. 원익 IPS

국적: 한국

'원익 IPS'는 반도체 장비 및 시스템 전문 업체이다. 2016년 4월에 '원익 홀딩스'의 '반도체', '디스플레이', 'Solar Cell' 장비 사업 부분을 인적분할하여 설립되었으며, 2016년에 코스닥시장에 상장되었다. '원익 IPS'는 끊임없는 연구 개발을 통해 1998년 세계 최초로 '원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)' 장비 양산에 성공하면서, 반도체 장비의 핵심기업으로 발돋움했다. 2004년에는 반도체 '화학적 기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)' 장비 개발 및 양산에 성공하여 점유율을 높이고 있다.

'원익 IPS'는 반도체 제조공정 중 가장 어려운 기판 위에 회로를 만드는 공정 장비를 개발하고 있으며, 박막 형성을 위한 '증착 장비'를 주로 공급하고 있다. 2014년에는 수요가 높아지고 있는 '3D 낸드플래시(3D NAND Flash)' 분야의 핵심 생산 장비인 'Mold 공정 설비' 양산화에 성공하였다. 또 2018년에는 10나노 공정의 DRAM High-K 시장 진입에 성공하였다.

8-3. 테스(TES)

국적: 한국
설립: 2002년

'테스(TES)'는 2007년 반도체 장비의 개발에 성공하여, 현재는 반도체 제조에 필요한 전공정 장비 제조 사업을 영위하고 있다. '테스'의 반도체 관련 제품은 '플라즈마 화학 기상 증착 장비(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)', '저압 화학 기상 증착 장비(LPCVD: Low Pressure Chemical Vapor Deposition)', 'Gas Phase Etch & Cleaning'으로, 반도체 공정에 필수적으로 사용되는 전공정 핵심 장비이다. 또한 OLED용 '박막봉지장비(Thin Film Encapsulation System)'와 'UVC LED'용 'MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)' 장비 사업도 영위하고 있다.

8-4. 피에스케이(PSK)

국적: 한국
설립: 2019년 5월

'피에스케이(PSK)'는 '피에스케이 홀딩스(PSK Holdings)'로부터 2019년 4월에 '인적 분할'을 통해 신규 설립된 회사이다. 전공정 장비 부분만 독립하여 설립된 장비 회사로 'PR Strip 장비' 글로벌 1위 기업이다. 'PR Strip 장비'는 반도체 노광·에칭 공정 후 남은 '감광액(PR: Photo Resist)'을 제거하는 공정으로, 메모리 및 비메모리에 사용된다. '가트너'에서 2019년 4월 조사 결과에 따르면, '피에스케이(PSK)'의 Dry Strip 세계시장 점유율은 2018년 기준 46%에 달한다. '피에스케이(PSK)'는 삼성전자, SK하이닉스' 등 국내외 글로벌 업체들을 고객사로 확보하고 있으며 미국의 '램 리서치(Lam Research)', 중국의 'Mattson Tech', 일본의 '히타치(Hitachi)' 등과 경쟁하고 있다.

8-5. 제우스

국적: 한국
설립: 1970년

'제우스'는 1981년에 반도체 장비·부품 사업에 진출하였으며, '반도체 제조 장비', 'TFT-LCD IN-LINE TRANSFER SYSTEM', '태양전지 제조 장비', '밸브 SYSTEM' 등을 생산·판매하고 있다. 반도체 제조 장비에 있어서 'High-K', 'Metal Gate', '구리배선', '대구경화' 등 차세대 공정의 이슈에 대응할 수 있는 새로운 '세정' 공정과 장비를 개발하고 있다. 배치식 세정 장비는 물로 30nm 반도체 소자에 대응하는 매엽식 세정 장비를 중심으로 진행되고 있다. '제우스'는 2009년 일본 현지 자회사인 'J.E.T'를 설립하고, 반도체 WET 세정기를 생산·판매하고 있다.

8-6. 주성 엔지니어링

국적: 한국
설립: 1993년

'주성 엔지니어링(JUSUNG Engineering)'은 1993년에 설립되어 1995년에 법인 전환하였으며, 1999년에 코스닥시장에 상장되었다. '주성엔지니어링'은 현재 '반도체 제조 장비', '디스플레이 제조 장비', '태양전지 제조 장비', 'LED 및 OLED 제조 장비' 사업을 영위하고 있다. 주력 제품은 '화학적 기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)' 장비로 'SD CVD(CVD&ALD)', 'HDP CVD', 'Dry Etch', 'MO CVD', 'UHV CVD', 'SDP CVD(CVD&ALD)' 등을 제조·판매하고 있다.

8-7. 한미반도체 주식회사

국적: 한국
설립: 1980년

'한미반도체 주식회사'는 '반도체 제조용 장비(VISION PLACEMENT, TSV DUAL STACKING TC BONDER, FLIP CHIP BONDER 등)'와 '레이저 장비' 등을 개발해 시장에 공급하고 있다. 1998년에 출시한 주력 장비인 '비전 플레이스먼트(VISION PLACEMENT)'는 반도체 패키지의 절단, 세척, 건조, 2D/3D VISION 검사, 선별, 적재까지 처리 해주는 반도체 장비로, 세계 1위의 시장점유율을 지키고 있다. 또한 'SK하이닉스'와의 공동 개발을 통해 실리콘 웨이퍼에 칩을 여러 층으로 적층하는 서버 장착용 '초고속 메모리(HBM: High-Bandwidth Memory)' 생산에 필요한 열압착 본딩 장비인 'TSV DUAL STACKING TC 본더'를 공급하고 있다. 또 생산성, 정밀도 등을 향상시키고 초소형 Die 핸들링 선능 등을 강화한 FLIP CHIP BONDER도 2017년 하반기에 시장에 출시하였다.

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