국내
이오테크닉스 : 레이저 맛집 - 레이저 마킹, 어닐링, 그루빙, 드릴 장비 등
알파카이코노미아
2023.05.03
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※ 감수인 의견
감수인의 엔지니어 경험으로 말씀드리면, 마킹 및 커팅은 의외로 노하우를 많이 필요로 합니다. 대충 마킹하면, 지워지고 번지고, 심지어 모재에 손상을 주기도 합니다. 대충 도구를 선택하고 자르면 모재에 손상이 발생할 수 있습니다. 그렇다고 너무 고가의 도구를 쓰면 수지에 맞지 않습니다. 모재에 특성에 맞는 기술과 도구를 사용해야 깨끗한 제품이 생산됩니다. 재료나 도구, 방법 등에서 의외로 난이도가 낮지 않은 영역입니다. 레이저의 사용은 (모재를 태울 우려가 있어) 더 난이도가 높다고 생각됩니다.
마킹 장비에 대한 동사의 점유율이 노하우을 말해주는 듯 합니다. 대략 레이저로 할 수 있는 건 다하는 듯 합니다.
요 약 동사는 레이저 마킹장비, 레이저 어닐링 장비, 레이저 절단 장비(그루빙/다이싱/스텔스 장비), 레이져 드릴 장비를 생산합니다. 저자의 의견에 따르면, 만드는 장비 모두 양산성을 갖추고 있는 듯 합니다.
 * 4Qsum 시가총액 10,730억원(87,100원) 기준, 그외 연말 시총 기준.
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동사는 레이저를 이용한 응용장비를 생산하고 있는 기업으로, 레이저 마킹장비, 커팅 장비, 드릴링 장비, 그루빙 장비, 어닐링 장비 등 다양한 장비군을 선보이고 있습니다.
이번 포스팅에서는 동사의 장비군들에 대한 설명을 통해 동사의 사업영역을 이해하고자 합니다.
레이저 마킹 장비
본래 반도체 레이저 시장은 기존 외사 제품이 시장 대다수를 독점하던 구조였는데, 동사는 레이저 장비에 필수적인 광원(光原)과 제어 기술이 내재화하여 수직계열화를 구축하는 데 성공한 기업입니다.
다수의 리포트에 따르면 동사의 반도체 마킹 장비 내 레이저 소스 내재화 비중은 60~70%인 것으로 추정되며, 동사의 레이저 마킹 장비의 점유율은 (당사가 납품하는 회사의 라인에 배치된 장비로 추정한 결과) 국내 95%, 세계 시장 60%로 세계 1위를 차지하고 있을 정도로 경쟁력이 뛰어납니다.
동사의 캐시카우인 레이저 마킹 장비는 반도체 칩에 레이저로 반도체 종류, 제조사 등의 제품 정보와 로고 를 표시하는 장비입니다. 패키지 후에 불량이 발생했을 때 마킹된 정보를 토대로 불량의 원인을 추적할 수 있다는 점에서 필수적인 장비로 생각됩니다.
초기에는 잉크 마킹 방식을 주로 사용됐는데, 잉크 마킹 방식은 소모품이 필요하고, 장비의 규모가 크며, 가공시간이 오래 걸리며, 외부 요인에 의해 쉽게 지워진다는 문제점이 발생했습니다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 비접촉식인 레이저 마킹 기술이 도입된 것입니다. 기본적으론 IDM들의 생산량에 따라 마킹 장비의 수요가 증감되는 구조일 것이며, 23년 IDM들의 웨이퍼 감소량이 역대급이므로 마킹 장비의 수요 역시 23년에는 좋지 않을 것으로 보입니다.
레이저 어닐링 장비
그러나 많은 투자자 분들은 레이저 마킹 장비보다는, 차세대 먹거리인 아래 장비들에 대한 관심이 많습니다. 하나하나 살펴보면...
레이저 어닐링 장비는 동사가 신사업으로 추진하고 있는 장비입니다. 어닐링이라는 용어가 생소할 듯 하여, 어닐링이라는 용어부터 설명드리자면 아래와 같습니다.
웨이퍼는 이온 주입 공정 이전에 순수한 규소로 이루어져 있어 전류가 흐르지 않는데, 이온 주입 공정을 통해 인, 비소, 붕소 등의 불순물(Dopant; 도펀트)를 넣어줌으로서 웨이퍼에 전류가 흐르도록 해야합니다.
웨이퍼에 이러한 불순물이 주입되면 실리콘 원자와 충돌하면서 실리콘 원자가 자리를 이탈하게 되는데, 불순물이 실리콘 원자가 이탈된 자리를 정확하게 차지해야만 전류가 원활하게 흘러갈 수 있습니다.
그런데 때때로 실리콘 원자와 불순물 원자 간에 충돌에서 불순물이 정위치를 찾아가지 못할 수도 있는데, 이 경우 전류가 제대로 흐르지 못하여 반도체 품질에 악영향을 미치기도 합니다.
이러한 현상을 교정하기 위한 공정이 어닐링 공정입니다. 그리고 어닐링 장비는 이온 주입 공정 이후 데미지를 입은 웨이퍼를 고온으로 가열하여 실리콘 격자의 재정렬을 유도하는 것입니다.
그런데 반도체가 점점 미세화됨에 따라 웨이퍼 두께가 얇아졌고, 기존 어닐링 기술로는 여러 단점들이 부각되기 시작합니다. 어닐링 공정에서 웨이퍼를 고온으로 가열하는데, 웨이퍼 전체에 열이 퍼져 주변 소자 및 회로에 손상을 주기 때문입니다.
기존의 어닐링 기술인 퍼니스 기술은 히터를 이용하여 오랜 시간을 거쳐 조금씩 열을 올리는 방식이었습니다. 문제는 해당 기술을 사용하면 웨이퍼 전체가 고온에 장기간 노출되기에 주변 소자와 회로에 손상이 간다는 것입니다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 텅스텐 할로겐 램프를 이용하는 기술이 이용되기도 했습니다. 텅스텐 할로겐 램프를 이용하여 웨이퍼 전체에 순간적으로 복사열을 가하는 방식입니다.
그러나 텅스텐 할로겐 램프를 이용한 복사는 파장이 넓어 사방으로 퍼진다는 특성이 있어 열을 가할 위치를 정밀하게 설정하지 못하기도 했고, 웨이퍼 중앙의 온도가 가장자리보다 더 높아져 웨이퍼가 뒤틀리거나 단층이 생기는 문제가 발생했습니다.
이로 인해 웨이퍼 주변의 소재와 회로에 손상이 가는 현상이 발생한 것입니다.
그리고 그 대안으로 동사의 레이저 어닐링 장비가 개발되었습니다. 레이저는 특정 부분을 정확하게 처리할 수 있는 직진성이 있기에, 열을 웨이퍼 전체가 아니라 원하는 부분에 국소적으로 가할 수 있습니다.
이에 웨이퍼가 뒤틀리거나 단층이 생기는 일이 적어졌고, 반도체 소형화에 따라 레이저 어닐링 장비의 채택 추이가 증가하리라고 생각할 수 있는 것입니다.
기본적으로 DRAM공정에서 채택되고 있는 장비이며, HPSP의 수소 고압 어닐링 장비는 파운드리 쪽에서 사용되는 장비이기에 아직까진 직접적인 경쟁관계가 아닙니다.
다만 HPSP가 계속해서 메모리 반도체 쪽으로의 사업 확장을 서두르고 있는만큼, 미래에는 동사의 레이저 어닐링 장비와 HPSP의 수소 고압 어닐링 장비가 서로 경쟁하는 관계로까지 번질 가능성은 배제할 수 없다고 생각됩니다.
레이저 절단 장비 - 그루빙/다이싱/스텔스 장비
레이저 절단 장비들도 동사가 내세우고 있는 장비군 중 하나입니다. 동사는 레이저 그루빙, 레이저 다이싱, 레이저 스텔스 장비들을 남품하고 있으며, 하나하나 살펴보면...
기존에 웨이퍼를 절단할 때에는 다이아몬드 알갱이가 부착된 블레이드 휠을 이용했는데, 물리적으로 웨이퍼를 절단하는 것이다보니 실리콘 파편(debris)이 생기는 단점이 발생했습니다. 웨이퍼가 얇아지면서 공정 중에 웨이퍼가 깨지기 쉬운 환경에 놓이기도 했습니다.
블레이드 다이싱의 문제점을 해결하기 위해 동사는 레이저 그루빙 장비를 개발했는데, 레이저로 한 번, 블레이드 휠로 한 번 웨이퍼를 잘라주는 것입니다.
즉, 2단계의 공정을 거쳐서 웨이퍼를 절단하는 방법입니다. 레이저를 이용하여 절단할 부위에 열을 가해 기화시키며 홈을 파준 뒤, 블레이드 휠로 절단부위를 절단시키는 것입니다.
이 방식을 이용하면 블레이드 휠은 표면 소재가 아니라 실리콘 만을 자르게 되어서, 블레이드 휠이 회로를 건들이지 않아 전기적 배선에 피해를 입히지 않게 한다는 장점이 있는 것입니다.
물론 레이저라고 모두 같은 레이저는 아닙니다. 레이저의 펄스 주파수에 따라 상이한 결과를 내기도 하기 때문입니다.
레이저 펄스 주파수는 1초간에 발사되는 펄스의 수인데, 높은 펄스를 사용하는 레이저로 절삭할 경우 웨이퍼에 균열이 발생하거나, 웨이퍼에 과도한 열이 전달된다거나, 레이저와 맡닿는 주위면에서 Recast Layer이라는 울퉁불퉁한 표면이 만들어지기도 합니다.
따라서 좀 더 정밀한 웨이퍼 절삭을 위해서는 앞으로 낮은 펄스를 사용하는 레이저로 점점 기술적인 변환이 이루어질 예정입니다.
이러한 레이저 절삭 시장은 일본의 디스코社 등 일본 기업이 선두하고 있는데, 일본은 '나노 세컨 레이저'라는 이름의 레이저를 사용했습니다. 그러나 이오테크닉스도 자체 개발한 '피코 세컨 레이저' 기술을 통해서 글로벌 시장에 진출하고 있는 중입니다.
그리고 동사의 입장에서는 매우 고무적인 뉴스가 하나 전해지는 데, TSMC가 자사의 3,4,5나노 등 첨단미세공정에서 만드는 반도체 후공정에 들어갈 그루빙 장비를 이오테크닉스의 피코 세컨드 그루빙 장비로 최종 확정했다는 소식입니다.
물론 이는 아직 회사의 공식적인 입장은 아니기에 충분히 달라질 수도 있겠지만, 일본의 디스코社가 아닌 동사가 최종 선정되었다는 것은 그만큼 그 기술력을 글로벌 파운드리 기업에게 인정받았다는 이야기이기도 합니다.
동사는 일본 디스코社가 장악하던 시장(시장 규모 600~1,000억 추정)에 진입할 수 있을 전망이기에, 해당 부분에 대한 지속적인 관심을 이어나가야 할 듯 싶습니다.
나아가 동사의 레이저 다이싱 장비는 웨이퍼 뒷면에 레이저를 쏘아서 웨이퍼를 절단하는 방식입니다. 레이 저로 웨이퍼를 절단하므로 웨이퍼에 물리적 충격을 주지 않고, 파편의 발생이 적고, 물리적 손상이 적어 절단된 칩의 강도도 높다는 장점이 있습니다.
레이저 스텔스 다이싱도 각광받고 있습니다. 스텔스 다이싱은 웨이퍼 표면이 아니라 내부에 레이저로 초점을 맞추어 절단하는 방식입니다.
웨이퍼 내부에 레이저를 쏘면 웨이퍼 내부에 균열이 발생하는데, 이 균열을 확장시켜서 표면까지 절단하는 방식입니다. 웨이퍼 표면을 레이저로 조사하는 것이 아니라 내부를 조사하는 것이기에 보이지 않는 다는 스텔스(Stealth) 다이싱이라고 불립니다.
해당 방식은 칩에 대한 손상을 크게 줄일 수 있어서, 웨이퍼가 얇아짐에 따라 반도체 칩 품질을 위해 사용되는 기술입니다. 당연히 최신 기술이기에 수익성도 좋습니다.
스텔스 다이싱은 21년 하반기 일본 디스크社의 특허 만료로 국내 메모리 기업들의 진입이 예상되는 분야인데, 스텔스 다이싱은 양산 평가는 완료되었고 23년 하반기에 수주가 기대되는 장비입니다.
반도체가 점점 미세화되는 추세이기에 24년에는 레이저 스텔스 다이싱 시장 역시 개화되면서 수주 가능성이 높을 것으로 전망됩니다. 결국 동사의 레이저 커팅 장비들은 반도체의 미세화에 따른 Crack을 줄이기 위하여 채택이 늘어날 가능성이 높아 기술 발전에 따른 수혜가 예상됩니다.
레이저 드릴 장비 - UV 드릴러의 성장
나아가 동사는 레이저 드릴 장비를 납품하고도 있습니다. 드릴 장비는 패키지 기판에 비아홀 구멍을 뚫는 장비인데, 크게 CO2 드릴러(엑시머 레이저 활용)와 UV 드릴러(DPSS 고체레이저 활용)로 구분됩니다.
일반적으로 엑시머 레이저는 단가가 높은 네온가스가 필요하기 때문에, DPSS 레이저 사용 시 고객사의 유지 보수 비용이 크게 감소할 수 있습니다. 특히 반도체 공정 미세화가 진행됨에 따라 점점 패키지 기판의 비아홀 선폭 역시 줄어드는 추세인데, 보다 미세한 비아홀을 뚫을 수 있는 UV 레이저 드릴 장비의 수요가 점차 증가할 것으로 보입니다.
따라서 고객사들은 비용적인 측면이나 기술적인 측면이나 UV 드릴러로 전환할 유인이 충분한 것으로 생각되며, UV 레이저 드릴 장비의 경우에는 메이저한 공급 업체가 존재하지 않기에 동사의 매출 성장이 더 커질 것으로 기대되고 있습니다. 올해부터 해당 장비에 대한 매출이 발생할 것으로 추정되고 있습니다.
이오테크닉스 실적 및 밸류
동사의 영업이익과 실적은 22년도 상반기를 피크로 줄곧 하락하고 있는데, 이는 전방산업인 반도체의 다운싸이클과 맞아떨어지면서 나온 결과로 생각됩니다.
22년 영업이익 928억 원 기준 동사의 POR은 약 12 정도에 형성되어 있습니다. 다만 이러한 POR은 23년 다운싸이클을 맞으면서 높아질 가능성이 높다고 생각됩니다.
다만 레이저 어닐링 장비나 UV 드릴 장비 등 반도체 미세화에 따라 동사의 장비 수요가 증가할 가능성이 있는만큼 최근 상승한 밸류가 정당화될 수 있을지는 개인의 판단 영역에 남기겠습니다. 감사합니다.
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