오로스테크놀로지 사업보고서 (2022.12)
7. 기타 참고사항

가. 회사의 현황

(1) 회사의 개황당사는 반도체 제조 전공정 중 노광공정 장비인 반도체 Wafer의 MI(Metrology, Inspection) 장비 제조를 주력 사업으로 영위하는 업체로써I 관련 원천기술을 다수 보유하고 있으며, 경쟁기업들의 제품과 비교하여 우수한 성능 및 가격 경쟁력, 신속한 고객대응 서비스를 보유하여 MI(Metrology, Inspection) 장비와 관련하여 반도체 장비의 국산화를 이룩하고 있습니다.당사의 제품 중 가장 많은 매출 비중을 차지하고 있는 Overlay 계측 장비는 반도체 공정상 회로패턴이 수없이 적층 되는 과정에서 하부 패턴과 상부 패턴 간의 정렬상태를 정밀하게 계측하는 장비로서, 미세화 공정이 심화됨에 따라 요구 기술력이 급격히 높아져 현재 당사와 미국의 K사 단 두기업만이 시장(IBO)에 참여하고 있습니다.

당사의 제품은 후발주자임에도 불구하고 반도체 장비 계측기 성능지표인 정확성과 반복재현성에서 뛰어난 기술력 및 품질을 보유하고 있습니다. 이에 따라 세계적인 반도체 소자업체에 납품되어 현재 반도체 노광공정에 사용 중에 있으며 반도체 제조 기술의 발전에 발 맞추어 Overlay 계측 기술의 고도화를 진행하고있습니다.(2) 반도체 전공정 Overlay 계측장비의 개요

오버레이란(Overlay), 반도체 제조 공정상의 회로패턴들의 적층 과정에서, 이전 공정에서 제작된 회로패턴과 현재 공정에서 제작된 회로패턴 간의 수직방향 정렬도(혹은 오정렬) 및 정렬도의 제어(Overlay Control)를 의미합니다. Wafer에 회로를 구성하기 위해 확산, 노광, 식각, 증착 등 여러 공정을 반복해서 시행함으로써 전자회로를 구성해 나가는데, 이 과정에서 Wafer 표면에 여러 종류의 막이 약 70층으로 적층 되게 됩니다.

이때 상부와 하부의 전자회로 패턴(Pattern)이 정확하게 일치하여야 반도체 성능에 문제가 생기지 않습니다. Pattern이 일치하지 않아 발생하는 에러로는 Overlay Error(회로 층간 정렬 차이)와 Critical Dimension Error(회로 간 간격 차이)가 있으며 Overlay 측정은 상하부 Pattern의 위치가 정확하게 정렬되어 설계대로 연결이 되는지 측정하는 것입니다.즉, 반도체 제조공정의 가장 높은 수준의 기술난이도를 가지고 있는 노광공정에 대한모니터링과 제어 기능을 제공하고 있습니다.

Overlay Error가 발생하는 경우 상당한 반도체 칩 수율 손실이 발생하게 되며 반도체 공정 기술이 발달함에 따라 Overlay 계측단계가 빠르게 증가하고 있기 때문에 Overlay Error 계측을 위한 Overlay 제어의 중요성이 크게 대두되고 있습니다. 동시에 미세화 공정이 심화됨에 따라 관련 장비 기술의 기술장벽이 급격히 높아지는 추세에 있습니다.

나. 제품설명

(1) Overlay 전문 계측 장비(전공정)

Overlay 계측 장비는 반도체 공정에서 전기신호를 전달하기 위해 여러 층으로 적층 되는 패턴이 제대로 정렬 됐는지를 측정하는 역할을 수행합니다. 노광장비를 통해 패턴이 한 장 쌓일 때마다 Overlay 계측을 통해 나노 단위로 오차를 파악하여 노광기의 위치를 보정하게 됩니다. 경쟁력 요소는 정밀도(TMU, TIS), 속도(MAM time), 램프수명, 해상력 등이 있습니다.

당사의 Overlay 계측 장비는 300mm(12inch) 웨이퍼 전용장비로써 개발되었습니다. 반도체 회로패턴 미세화의 핵심이 되는 노광기술의 발전과 함께, 더 정밀한 수직적층 정렬도 계측을 위하여 매 2~3년마다 새로운 기술/기능/장비를 출시하고 있습니다. 경쟁력 요소는 계측 정밀도(TMU), 계측 속도(MAM time), 유지보수비용, 기타 옵션 등이 있습니다.반도체 제조 기술은 크게 두 가지 기술트렌드를 가지고 있습니다. 하나는 전력사용량 및 속도향상을 위한 선폭축소입니다. 이때 필요한 Overlay 계측 기술수요는 줄어든 선폭에 맞춰 더 정확한 계측을 가능하게 하는 계측 정밀도 및 반복재현성입니다. 다른 하나는 선폭축소의 물리적/기술적 한계를 극복하는 대안으로써의 적층기술(Vertical Stacking)입니다. 대표적으로 3D NAND flash memory 제조업체들은 경쟁력 확보를 위해 적층수 경쟁을 하고 있습니다.

(2) 후공정 Overlay Critical Dimension(CD) 계측 장비

당사 Overlay CD 계측장비는 TSV(Through Silicon Via)라는 후공정에서 사용됩니다. 소정의 패턴이 형성된 웨이퍼 표면을 측정하는 방법에 있어서, 웨이퍼 상에 형성된 패턴으로 광을 조사하고, 상기 조사된 광이 상기 패턴에 반사되면, 그 빛과 초기 설정 값 사이의 비대칭한 정도를 수치화 합니다. Overlay전용 장비와 CD겸용 장비의 차이점은 적용 기술입니다. 초미세화된 장치에서사용하는 CD측정은 해상도는 높지만 속도가 느린 SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용해야 하지만 당사는 해상도는 다소 떨어지나 속도가 빠른 Imaging CD를 적용하고 있습니다. 그러므로 전공정에서의 CD계측은 당사 제공 기술로는 경쟁력이 없으나 후공정에서는 SEM대비 속도 측면에서 경쟁력이 있고 공정 마진이 충분하여 경쟁력을 갖추고 있습니다.

다. 산업의 특성

반도체 장비는 반도체 회로설계, 웨이퍼 제조 등 반도체 제조를 위한 준비 단계부터 웨이퍼를 가공하고 칩을 제조하며, 조립 및 검사하는 단계까지의 모든 장비를 지칭하며, 이러한 반도체장비산업은 전자기기의 발달에 따른 반도체의 시장 확대로 점차 성장하고 있습니다.

반도체 공정은 원재료인 웨이퍼를 개별칩으로 분리하는 시점을 기준으로 전·후 공정, 검사로 구분되며 각 공정별로 전문화된 장비를 활용하고 있습니다. 특히 전공정은 미세화 기술 등 반도체 칩의 품질을 좌우하는 단계로서 노광기, 증착기, 식각기 등 높은 기술 수준이 요구되며, 후공정은 최종적인 칩모습을 형성하는 조립단계로 웨이퍼 절단단계, 금속연결 단계로 구성되며 반도체 제조업체의 수요에 각각 대응하는 기술이 요구되고 있습니다.최근 장비 산업은 나노기술의 성장과 4차 산업혁명의 본격적인 시작에 따라 미세화 공정의 중요성이 점점 증대되고 있으며, 기술 발전이 이루어짐에 따라 3~4년 마다 신규장비 수요가 요구되고 있어 성장성은 높다고 볼 수 있으나, 국내 원천기술 확보가 아직은 다소 미비한 상황입니다.

이와 같은 반도체 공정은 약 600개의 단계로 구성되며 단계별 전용장비가 필요합니다. 또한 반도체 MI장비는 부가가치산업으로 분류됩니다.

라. 산업의 성장성 (1)세계 반도체 시장규모 및 전망메모리 반도체 산업은 2007년 이후 공급 과잉에 따른 판매 가격의 급격한 하락과 2008년 미국 신용위기에 따른 세계경제 침체의 영향으로 2009년까지 다소 저조한 성장세를 보이기도 하였습니다.2010년 이후 새로운 IT기기의 등장과 디지털 기기의 모바일화, 스마트화로 DRAM 수요는 PC에서 모바일 영역으로, NAND수요는 모발일에서 PC영역으로 확대됨에 따라 향후 지속적인 성장을 하였습니다. 2018년 반도체 시장의 매출은 사상 최고치를 기록한데 이어 2019년에는 다소 성장세가 주춤했으나 코로나19 이후 AI 및 자동화 산업의성장성이 부각됨에 따라 반도체 산업은 꾸준히 성장할 것이라는 긍정적 전망을 반도체 전문 시장조사업체인 IC인사이츠에서 발표한 바 있습니다. 향후에도 반도체 산업은 단기적 사이클은 존재하지만 장기적으로 성장하는 산업으로 분류됩니다.(2) Overlay System 시장규모 및 전망

당사의 주력 제품인 오버레이 계측 장비의 시장규모는 지속하여 성장하고 있으며, 미국 계측 장비 회사인 K사가 시장점유율 60~65% 이상을 차지하며 독점적 지위를 누리고 있습니다. 나머지 점유율은 네덜란드 대형 노광 장비 회사인 A사가 차지하고 있습니다. 글로벌 Overlay System 시장규모는 점차 확장될 것으로 추정합니다.

마. 경기변동과의 관계

세계 반도체 시장은 제품 수명 주기가 매우 짧으며, 새로운 제품의 생산을 위해서는 대규모 투자가 필요한 장치 산업의 특성을 가지고 있습니다. 아울러, 과거에는 실리콘 사이클의 순환에 따라 호황과 불황을 반복해 왔으며, 이는 주요 수요처인 미국의 거시경제 순환 사이클(Business Cycle)과의 연관성이 매우 컸습니다. 그러나 최근에는 중국 및 인도 등 신흥시장의 비중이 확대되고 경쟁력이 부족한 업체들이 일부 구조조정 되어 반도체 산업 경기 변동 폭이 점진적으로 낮아지는 추세에 있습니다.

반도체 장비 산업의 성장 진폭은 반도체 산업의 성장 진폭보다 오히려 커서, 반도체 시장의 경기가 호전되면 장비업체의 매출액 증가폭이 반도체 소자업체보다 더 크게 나타나고, 불경기 시에는 그 타격이 반도체 소자업체에 비하여 상대적으로 크게 나타납니다.

한편, 반도체 장비 산업은 반도체 소자기술의 급격한 발전에 따라 장비 교체 주기가 점점 짧아지면서 차세대 Device 생산에 적합한 신규 장비의 개발 및 기존 장비의 개선을 지속적으로 수행해야 되는 특징이 있습니다. 따라서 메모리 장치 등 최종 소비재에 대해 꾸준히 제품 수요가 있을 경우 반도체 장비 업체 입장에서 차세대 기술을 탑재한 신규 장비나 기존 장비의 교체 수요가 존재할 것이므로 반도체 장비 산업에 미치는 반도체 시장의 급격한 경기 변동이나 반도체 소자업체의 설비 투자 계획 등의영향력은 점차 줄어드는 추세입니다. 특히, 당사가 영위하는 반도체 노광 장비의 경우 공정의 미세화 진행에 따라 가장 중요한 공정 장비로 평가되고 있고, 그 기술적 난이도가 높아 소수의 회사가 독과점하고 있는 시장임을 감안할 때 여타 장비와 달리 경기 변동 등의 외부 요인에 보다 덜 민감하다고 할 수 있습니다.

바. 제품의 라이프사이클

도입/성장/성숙/쇠퇴를 거치는 일반적인 제조 산업의 라이프사이클을 고려할 때 반도체 관련 산업은 1990년대 중반 이후 본격적인 발전 시기를 거처 오늘날에도 산업 전 분야에서 활용되고 있는 성숙기 산업이지만 최근의 IT 혁명의 산업적 트랜드에 힘입어 공정 미세화나 집적도 향상을 위한 기술 개발이 진행되는 성장기적인 모습도 보이고 있습니다. 이러한 흐름은 반도체 기술의 발전과 반도체의 세대 교체가 주기적으로 진행됨에 따라 지속적으로 차세대 디바이스 생산에 적합한 장비의 개발이 필요하기 때문에 반도체 장비 산업에서도 동일하게 적용될 수 있습니다.

또한, 반도체 전체 공정 중 난이도에 따라 해당 반도체 장비의 수명이 결정되는 경우도 많은데 이는 차세대 반도체의 성능을 구현하거나 생산 수율을 유지, 개선하기 위해서는 차세대 공정 중 난이도가 높은 공정일수록 최신의 기술을 탑재한 가장 고가의 최신 장비를 사용하는 경우가 많아 자연스럽게 장비의 교체가 이뤄지고 있으며, 이런 대표적인 공정이 노광공정(Wafer Photomask)으로 볼 수 있습니다.

반도체 MI 장비는 2~3년의 자체 개발 기간과 반도체 소자 생산 공장에서의 실제 공정개발 및 공정 평가, 장비 평가를 거처 실질적인 장비 양산 체제가 갖추어지고 본격적인 장비 판매가 이뤄지고 있습니다. 판매 후 지속적인 유지, 보수 및 고객 요구에 따른 장비 업그레이드의 과정을 거처 5년~15년 정도 사용되어진 후 폐기 또는 중고 장비로 재판매 되고 있으며, 그 주기는 점차 짧아지고 있는 추세입니다.

사. 회사의 경쟁력 당사는 반도체 전공정에 사용되는 MI(Metrology, Inspection) 장비를 주력으로 생산하는 업체로서, 국내외 40여개의 특허를 보유하는 등 다수의 핵심 자체개발 기술을 보유한 연구개발 중심의 벤처기업입니다. 당사는 2011년 국내 최초로 Overlay 계측 장비 국산화에 성공하였고, 이후 시장경쟁력을 갖추기 위해 High Performance AF System, High Precision Measurement Algorithm, Dual-band Color Filter, Tunable NA 등 다수의 핵심 기술들을 꾸준히 개발해왔습니다.

당사가 후발주자임에도 빠르게 성장할 수 있었던 이유는 글로벌 스탠다드 기반 High-end 기술개발을 통한 성장을 이룩하였기 때문인데, 이는 글로벌 반도체 장비회사에서 다년간 근무한 인재들이 그곳에서 습득한 글로벌 기술을 빠르게 정착시켜 가능한 일이었습니다.

당사는 성공적 연구개발 프로세스 관리를 위해 스테이지 게이트 모델(Stage-gate Model)을 적용하고 있습니다. 컨셉 도출, 타당성분석, 사전설계, 상세설계, 개발, 상업화 등 총 6개 단계로 이루어진 연구개발 프로세스에서 단계별로 산출물을 업데이트하고 리스크를 줄이려는 노력을 하고 있습니다. 일반적으로 장비의 컨셉 도출이나 타당성 분석은 당사가, 설계는 협력 파트너와 공동으로 진행하고, 개발과 상업화는 다시 당사가 담당하는 방식을 따르고 있습니다. 이러한 프로세스는 글로벌 회사에서 합류한 인재들이 처음부터 시행착오 없이 성공적으로 구축하였고, 빠른 성장의 발판이 되었습니다.

현재 Overlay 및 CD(Critical Dimension) 계측 장비 외 3대 반도체 계측 장비 부문의 마지막 하나인 Thin Film Metrology 장비 개발을 통해 MI 장비 분야에서의 전문성 제고를 꾀하고 있으며, 제품 다변화를 위한 적극적인 연구개발 역시 진행 중에 있습니다. 아. 경쟁 현황

당사가 시장경쟁력을 갖추기 전 MI장비시장, 특히 Overlay 계측 장비 시장에 참여하고 있던 나노메트릭스, 니콘 등의 시장참여자들이 반도체 미세화 공정의 기술발전 속도를 따라가지 못하고 시장을 떠나게 되었습니다. 이에 현재는 글로벌 스탠다드 High-end Overlay 계측 장비 시장에는 계측 부문 최고의 기술력을 갖추고 있던 K사와 A사만이 사업을 영위하고 있었습니다.

현 상황에서 당사의 가장 크고 직접적인 글로벌 경쟁 상대는 K사입니다. K사를 제외한 다른 경쟁업체들은 사실상 위협적인 존재가 아니며 노광기에 계측 기능을 끼워서 판매하는 A사를 제외한 기업들은 정밀성 문제를 극복하지 못해 개발을 포기한 상황입니다.