반도체 산업은 전통적인 철강 산업과 자동차 산업을 뛰어넘어 21세기에 고부가가치 첨단 산업으로 자리매김했습니다. 반도체는 수많은 산업 장비의 핵심 부품이며 컴퓨터, 가전제품, 네트워크 통신, 자동차 전자 장치 등 핵심 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

반도체는 크게 집적회로, 광전자 소자, 개별 소자 및 센서의 네 가지 구성 요소로 이루어져 있습니다. 집적회로는 반도체 산업의 핵심으로 80% 이상을 차지합니다. 집적회로에는 로직 칩, 메모리 칩, 아날로그 칩, MPU 등이 포함됩니다. 성능, 집적도, 속도 측면에서 집적회로가 빠르게 발전해 온 것은 반도체 물리학, 반도체 소자, 반도체 제조 공정의 발전 덕분입니다.

반도체 산업은 거대한 시장을 가지고 있으며, 반도체 공정 장비는 대규모 반도체 생산의 기반을 제공합니다. 앞으로 반도체 소자는 더욱 집적화되고 소형화되며 성능도 향상될 것입니다. 아래는 반도체 생산 공정의 주요 장비입니다.

1  단결정로

장비 기능: 반도체 재료를 녹이고, 단결정을 뽑아내고, 후속 반도체 소자 제조에 필요한 단결정 반도체 블랭크를 제공합니다.

주요 기업(브랜드):

국제: 독일 PVA TePla AG, 일본 Ferrotec, 미국 QUANTUM DESIGN, 독일 Gero, 미국 KAYEX.

국내: 베이징 Jingyuntong, Qixing Huachuang, 베이징 Jingyi Century, Hebei Jinglong Sunshine, Xi'an Science and Technology University Jinko, Changzhou Huasheng Tianlong, Shanghai Hanhong, Xi'an Huade, 중국 전자 기술 그룹 48 연구소, Shanghai Shenhe Thermal Magnetic.

2. 기상 에피택시로

장비 기능: 기상 증착(VPE) 성장에 특화된 공정 환경을 제공하여, 단결정 기판의 결정상과 상응하는 관계를 갖는 박막 결정을 단결정 기판 위에 성장시키고, 단결정 하부 증착의 기능화에 필요한 기초 작업을 수행합니다. 기상 증착은 화학 기상 증착의 특수한 공정으로, 성장된 박막의 결정 구조는 단결정 기판의 결정 구조의 연속이며, 기판의 결정 방향과 상응하는 관계를 유지합니다.

주요 기업(브랜드):

국제: American CVD Equipment Company, American GT Company, French Soitec Company, French AS Company, American Proto Flex Company, American Kurt J. Lesker Company, American Applied Materials Company.

국내: 중국전자기술그룹 제48연구소, 칭다오 세리다, 허페이 커징재료기술유한공사, 베이징 진성 마이크로-나노, 지난 리관 전자기술유한공사

3. 분자빔 에피택시 시스템

장비 기능: 분자빔 에피택시 시스템은 기판 표면의 특정 조건에 따라 박막을 성장시키는 공정 장비를 제공합니다. 분자빔 에피택시는 단결정 박막을 제조하는 기술로, 적절한 기판과 조건에서 기판 재료의 결정축 방향을 따라 박막을 층층이 성장시킵니다.

주요 기업(브랜드):

국제 협력사: 프랑스 Riber Company, 미국 Veeco Company, 핀란드 DCA Instruments Company, 미국 SVT Associates Company, 미국 NBM Company, 독일 Omicron Company, 독일 MBE-Komponenten Company, 영국 Oxford Applied Research (OAR) Company.

국내 업체: 선양 중커 계측기, 베이징 후이덱신 기술 유한회사, 사오싱 광타이 계측기기 유한회사, 선양 커유 진공 기술 유한회사

4 산화로(VDF)

장비 기능: 반도체 재료를 산화시키고, 필요한 산화 분위기를 조성하여 반도체 산화 공정을 예상대로 구현합니다. 반도체 가공 공정에서 필수적인 단계입니다.

주요 기업(브랜드):

국제: 영국 Thermco Company, 독일 Centrotherm thermal solutions GmbH Co.KG Company.

국내: 베이징 치싱 화촹, 칭다오 푸룬데, 중국 전자 기술 그룹 48 연구소, 칭다오 쉬광 계측기기 유한회사, 중국 전자 기술 그룹 45 연구소.

5. 저압 화학 기상 증착 시스템(LPCVD)

장비 기능: 박막 구성 요소를 이루는 기체 시약 또는 액체 시약과 반응에 필요한 기타 가스를 포함하는 증기를 LPCVD 장비의 반응 챔버로 도입하면 기판 표면에서 화학 반응이 일어나 박막이 생성됩니다.

주요 기업(브랜드):

국제: 일본의 히타치 인터내셔널 일렉트릭 주식회사

국내: 상하이 치젠 반도체 기술 유한회사, 중국 전자 기술 그룹 48 연구소, 중국 전자 기술 그룹 45 연구소, 베이징 계측기 공장, 상하이 기계 공장.

6. 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템(PECVD)

장비 기능: 증착 챔버에서 글로우 방전을 이용하여 기판을 이온화한 후, 기판 상에서 화학 반응을 일으켜 반도체 박막 재료를 증착합니다.

주요 기업(브랜드):

국제 기업: 미국의 Proto Flex Company, 일본의 Tokki Company, 일본의 Shimadzu Company, 미국의 Lam Research Company, 그리고 네덜란드의 ASM International Company.

국내: 중국전자기술그룹 제45연구소, 베이징 계측기 공장, 상하이 기계 공장.

7. 마그네트론 스퍼터링 스테이션(MSA)

장비 기능: 다이오드 스퍼터링 시 타겟 표면에 평행한 폐쇄 자기장과 타겟 표면에 형성되는 직교 전자기장을 통해 2차 전자가 타겟 표면의 특정 영역에 결합되어 높은 이온 밀도와 높은 에너지의 이온화를 달성하고, 타겟 원자 또는 분자가 높은 속도로 기판에 스퍼터링 및 증착되어 박막을 형성합니다.

주요 기업(브랜드):

해외 업체: American PVD Company, American Vaportech Company, American AMAT Company, Dutch Hauzer Company, British Teer Company, Swiss Platit Company, Swiss Balzers Company, German Cemecon Company.

국내: 베이징 계측기 공장, 선양 중커 계측기, 청두 난광 산업 유한회사, 중국 전자 기술 그룹 48 연구소, 코어 장비 유한회사, 상하이 기계 공장.

8. 화학기계식 연마기(CMP)

장비 기능: 기계적 연삭과 화학적 액체 용해 및 "부식"의 복합적인 효과를 통해 연삭 대상물(반도체)을 연삭 및 연마합니다.

주요 기업(브랜드):

국제: 아메리칸 어플라이언스 머티리얼즈 컴퍼니, 아메리칸 노바티스 시스템즈 컴퍼니, 아메리칸 Rtec 컴퍼니.

국내 업체: 란저우 란신 하이테크 산업 유한회사, 엘리트 마이크로일렉트로닉스.

9. 석판 인쇄기

장비 기능: 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 표면에 접착제를 바르고, 마스크의 패턴을 포토레지스트로 전사하여, 소자 또는 회로 구조를 실리콘 웨이퍼에 일시적으로 "복사"합니다.

주요 기업(브랜드):

국제 참여 기업: 네덜란드 ASML, 미국 Lam Semiconductor, 일본 Nikon, 일본 Canon, 미국 ABM, 독일 SUSS, 미국 MYCRO.

국내: 중국전자기술그룹 제48연구소, 중국전자기술그룹 제45연구소, 상하이기계공장, 청두난광공업유한공사

10. 반응성 이온 에칭 시스템(RIE)

장비 기능: 평면 전극 사이에 고주파 전압을 인가하여 수백 마이크론 두께의 이온층을 생성합니다. 패턴을 이 이온층에 배치하면, 이온이 고속으로 패턴에 충돌하여 화학 반응 에칭 및 물리적 충격을 발생시켜 반도체 가공 및 성형을 구현합니다.

주요 기업(브랜드):

해외: 일본 Evatech Company, 미국 NANOmaster Company, 싱가포르 REC Company, 한국 JuSung Company, 한국 TES Company.

국내 업체: 베이징 계측기 공장, 베이징 치싱 화촹 전자 유한회사, 청두 난광 산업 유한회사, 중국 전자 기술 그룹 제48연구소.

11 ICP 플라즈마 에칭 시스템

장비 작동 원리: 하나 이상의 기체 원자 또는 분자가 반응 챔버 내에서 혼합되어 외부 에너지(예: 무선 주파수, 마이크로파 등)의 작용으로 플라즈마를 형성합니다. 플라즈마 내의 활성기는 에칭 대상 표면 물질과 화학 반응을 일으켜 휘발성 생성물을 생성하는 한편, 바이어스 전압의 작용으로 플라즈마 내의 이온이 유도 및 가속되어 에칭 대상 표면의 방향성 부식 및 가속 부식을 유도합니다.

주요 기업(브랜드):

국제: 영국의 Oxford Instruments Company, 미국의 Torr Company, 미국의 Gatan Company, 영국의 Quorum Company, 미국의 Leman Company, 그리고 미국의 Pelco Company.

국내: 베이징 계측기 공장, 베이징 치싱 화촹 전자 유한회사, 중국 전자 기술 그룹 48 연구소, 괴델 플라즈마 기술(홍콩) 홀딩스 유한회사, 중국 과학원 마이크로전자공학 연구소, 북방 마이크로전자공학, 베이징 오리엔탈 중커 통합 기술 유한회사, 베이징 창스 위너 기술.

12. 습식 에칭 및 세척기

장비 기능: 습식 에칭은 에칭 재료를 부식성 액체에 담가 부식시키는 기술입니다. 세척은 오염을 줄이는 데 필수적입니다. 오염은 장치 성능에 영향을 미치고, 신뢰성 문제를 야기하며, 수율을 저하시키기 때문입니다. 따라서 각 층 또는 그 다음 층의 공정 전에 철저한 세척이 필요합니다.

주요 기업(브랜드):

해외 참여 기업: 일본 스크린, 한국 SEMES, 일본 도쿄 일렉트론, 미국 램 리서치.

국내: 난퉁 화린코나 반도체 장비 유한회사, 베이징 치싱 화촹 전자 유한회사, 중국 전자 기술 그룹 45 연구소, 대만 홍수.

13 이온 주입기(IBI)

장치 기능: 반도체 표면 근처 영역에 도핑을 적용합니다.

주요 기업(브랜드):

국제: 아메리칸 바리안 반도체 장비 회사, 아메리칸 CHA 회사, 아메리칸 AMAT 회사, 바리안 반도체 제조 장비 회사(AMAT에 인수됨).

국내: 베이징 계측기 공장, 중국 전자 기술 그룹 48 연구소, 청두 난광 산업 유한 회사, 선양 팡지 경공업 기계 유한 회사, 상하이 실리콘 투오 마이크로 전자 유한 회사

14개 프로브 테스트 벤치

장비 기능: 프로브를 반도체 소자의 패드에 접촉시켜 전기적 테스트를 수행하고, 반도체의 성능 지표가 설계 성능 요구 사항을 충족하는지 여부를 확인합니다.

주요 기업(브랜드):

해외 협력사: 독일 Ingun Company, 미국 QA Company, 미국 MicroXact Company, 한국 Ecopia Company, 한국 Leeno Company.

국내 기업: 중국전자기술그룹 제45연구소, 베이징 치싱 화촹 전자 유한회사, 리코 인스트루먼트, 화룽 그룹, 선전 반도체 기술.

웨이퍼 박막화 장비 15대

장비 기능: 연마를 통해 웨이퍼의 두께를 줄입니다.

주요 기업(브랜드):

해외: 일본 DISCO Company, 독일 G&N Company, 일본 OKAMOTO Company, 이스라엘 Camtek Company.

국내: 란저우 란신 하이테크 산업 유한회사, 선전 팡다 연삭 장비 제조 유한회사, 선전 진리리 정밀 연삭기 제조 유한회사, 웨이안다 연삭 장비 유한회사, 선전 화녠펑 기술 유한회사

16 웨이퍼 다이싱 머신(DS)

장비 기능: 웨이퍼를 작은 조각으로 절단하는 다이 커팅 장비.

주요 기업(브랜드):

해외: 독일 OEG사, 일본 DISCO사.

국내: 중국전자기술그룹 제45연구소, 베이징 커촹위안 광전자기술유한공사, 선양 계측기술연구소, 서북기계유한공사(구 국유 서북기계공장 709공장), 후이성 전자전자기계설비유한공사, 란저우 란신 첨단산업유한공사, 한스 레이저, 선전 루비 레이저설비유한공사, 우한 상공, 주하이 라일리안 광전자, 주하이 웨마오 기술.

17 와이어 본더

장비 기능: 반도체 칩의 패드와 핀의 패드를 전도성 금속선(금선)으로 연결합니다.

주요 기업(브랜드):

국제 기업: 미국 아오테이(Aotei Company), 독일 TPT, 오스트리아 FK, 말레이시아 UNISEM.

국내: 중국전자기술그룹 제45연구소, 베이징 창스제 기술개발 유한회사, 위신(청두) 집적회로 패키징 및 테스트 유한회사(말레이시아 유니슨 투자), 선전 카이주 자동화 설비 유한회사

요약: 중국 반도체 산업이 후발주자에서 선두주자로 도약하기 위해서는 장비 산업이 중요한 연결고리가 될 것입니다. 중국 반도체 장비 산업의 발전을 선도하고, 우리나라 칩 공정 및 기술의 비약적인 발전을 촉진하기 위해서는 더 많은 혁신이 필요합니다.

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