HBM TSV 공정 장비 기업 – 고대역폭 메모리 적층을 완성하는 핵심 장비 산업

목차

1. TSV 공정 흐름과 필요한 장비군

2. Applied Materials - TSV 증착 및 CMP 장비의 글로벌 리더

3. Lam Research - DRIE와 식각 공정의 기술 리더

4. Tokyo Electron (TEL) - TSV용 박막 증착 및 리소그래피 강자

5. EV Group (EVG) - Wafer Bonding과 TSV Reveal 공정의 핵심

6. SUSS MicroTec - TSV 어플라이드 리소그래피 솔루션

7. 국산 TSV 장비 기업 - 원익IPS 탑엔지니어링 등

 

TSV 기술과 HBM의 관계

HBM(High Bandwidth Memory)의 고속, 고대역폭 특성은 단순한 DRAM 다이 성능만으로 이루어지지 않습니다. 가장 핵심적인 기반 기술 중 하나는 TSV(Through Silicon Via) 공정입니다.

TSV는 실리콘 웨이퍼를 수직으로 관통하는 수많은 미세 구멍을 형성하고, 여기에 금속을 채워 다이 간 전기적 연결을 구현하는 기술입니다.

이 기술 덕분에 HBM은 다층 DRAM을 적층 하면서도 신호 전달 지연을 최소화하고, 초당 수 테라비트(Tbps) 수준의 전송 속도를 달성할 수 있게 되었습니다.

이러한 TSV를 구현하려면 극도로 정밀한 장비군이 필요하며, 이를 제조 및 공급하는 장비 기업들이 바로 오늘날 HBM 시장의 숨은 주역들입니다.

 

HBM TSV 공정 장비 기업

 

1. TSV 공정 흐름과 필요한 장비군

HBM 제조에 적용되는 TSV 공정은 다음과 같은 공정 단계로 구성됩니다.

• DRIE (Deep Reactive Ion Etching): 실리콘을 수직으로 깊게 식각
• Isolation Liner 증착 (CVD): 절연층을 도포
• Barrier & Seed Layer 증착 (PVD/CVD): 금속 전도체 증착
• Cu 전기 도금(Electroplating): TSV 내 구리 채움
• CMP (Chemical Mechanical Polishing): 표면 평탄화
• Wafer Thinning & Reveal: 후면 그라인딩으로 TSV 노출
  각 단계별로 필요 장비는 다르고, 1nm 수준의 오차도 제품 불량을 유발할 수 있기 때문에 초정밀 장비의 중요성은 절대적입니다.

 

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2. Applied Materials – TSV 증착 및 CMP 장비의 글로벌 리더

Applied Materials(어플라이드 머티어리얼즈)는 반도체 장비 시장의 절대 강자로, TSV 관련 공정 장비에서도 핵심적 역할을 합니다.

특히, PVD 및 CVD 기반 Barrier/Seed Layer 증착 장비, TSV 내 구리 전기도금 장비, CMP 평탄화 장비에서 세계 점유율 1위를 기록하고 있습니다.

HBM TSV 제조에서 Barrier/Seed 증착은 전기적 특성과 신뢰성에 큰 영향을 미치며, Applied의 장비는 대면적 웨이퍼 대응, 균일한 두께, 낮은 결함률로 강점을 갖고 있습니다.

수익성 키워드: 어플라이드 TSV 장비, CMP 장비, Seed Layer 증착, 구리 전기도금, 반도체 공정 장비 1위

 

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3. Lam Research – DRIE와 식각 공정의 기술 리더

Lam Research는 DRIE(Deep Reactive Ion Etch) 기술의 선도 기업으로, HBM TSV에서 실리콘 내 깊은 홀을 정밀하게 식각 하는 장비를 제공합니다.

TSV는 수백 마이크론 깊이로 파내야 하며, 균일한 수직도와 고 종횡비(aspect ratio)를 유지해야 하는 고난도 공정입니다.

Lam의 Versys, Kiyo 시리즈 장비는 이러한 요구 조건에 최적화되어 있으며, 식각 후 폐잔류물 처리 기술까지 통합되어 있어 대량 생산에 적합합니다.

특히 TSMC, 삼성전자와의 협력으로 최신 공정에 적합한 DRIE 설루션을 지속 개발 중입니다.

수익성 키워드: Lam DRIE 장비, 고 종횡비 식각, TSV 식각기, 반도체 식각기술, HBM 제조 장비

 

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4. Tokyo Electron (TEL) – TSV용 박막 증착 및 리소그래피 강자

Tokyo Electron은 일본의 대표 반도체 장비 업체로, CVD 기반 박막 증착, 리소그래피 전공정 장비에서 강력한 입지를 가지고 있습니다.

HBM TSV 공정 중 절연층 증착이나 Passivation Layer 형성 등에 TEL의 Triase+ CVD 시스템이 사용되며, TSV 라인 형성용 포토레지스트 노광 공정에서도 TEL의 노광 장비가 활용됩니다.

또한, 후면 웨이퍼 리빌 및 뱀프 형성 공정에서도 일본 장비 기업 특유의 정밀성이 주목받고 있습니다.

TEL은 HBM을 포함한 3D 패키징 대응 장비 매출이 꾸준히 증가 중입니다.

수익성 키워드: TEL TSV 증착, 반도체 박막 장비, 포토 공정 장비, CVD 시스템, 일본 반도체 장비사

5. EV Group (EVG) – Wafer Bonding과 TSV Reveal 공정의 핵심

EV Group는 오스트리아 기반의 3D 적층 및 웨이퍼 본딩 장비 전문기업으로, TSV Reveal 및 Bonding Alignment 공정에 필수적인 장비를 공급합니다.

특히, HBM 제조에서 사용되는 웨이퍼 후면 연마(Backside Grinding) 및 TSV 노출(Reveal) 과정은 매우 민감하여, 정밀한 접착과 연마 기술이 요구됩니다. EVG의 장비는 MEMS 및 3D IC 적층 시장의 70% 이상을 점유하고 있으며, AI 반도체용 3D 패키징 확산에 따라 수요가 급증하고 있습니다.

수익성 키워드: EVG 본딩 장비, TSV 노출 장비, 3D IC 제조, 백사이드 연마 시스템, TSV 정렬 기술

 

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6. SUSS MicroTec – TSV 어플라이드 리소그래피 설루션

독일의 SUSS MicroTec은 고해상도 노광기와 웨이퍼 어플라이드 장비 전문 기업으로, TSV 라인 형성 전 리소그래피 공정에 사용되는 Mask Aligner 장비를 공급합니다.

이 장비는 실리콘 웨이퍼 위에 수백 수천 개의 TSV 패턴을 정밀하게 구현할 수 있으며, 초정밀 다이 정렬 및 오버레이 기술로 업계에서 인정받고 있습니다.

또한 SUSS는 후면 공정용 본더(Bonder) 및 스핀코터 영역에서도 강세를 보이며, HBM 및 3D NAND 제조 공정에 모두 활용 가능합니다.

수익성 키워드: SUSS 리소그래피, TSV 패턴 장비, 어플라이드 정렬 시스템, 웨이퍼 본더, 독일 반도체 장비

7. 국산 TSV 장비 기업 – 원익 IPS, 탑엔지니어링 등

국내에서도 HBM 및 TSV 공정용 장비를 개발하는 업체들이 주목받고 있습니다.

• 원익 IPS는 PECVD, ALD, Etcher 장비를 통해 국내 메모리 기업의 TSV 라인 구축에 기여하고 있으며,
• 탑엔지니어링은 TSV용 정밀 본딩 장비 및 플라스마 세정기를 공급 중입니다.

주성엔지니어링은 원자층 증착(ALD) 장비 기술로 TSV의 절연막 및 Barrier Layer 구현에 참여하고 있습니다.
이들은 대기업과의 협업을 통해 국산화율을 높이고 있으며, 반도체 후공정 기술 내재화의 핵심 기업으로 부상하고 있습니다.

수익성 키워드: 원익 TSV 장비, 주성 ALD, 탑엔지니어링 본더, 반도체 장비 국산화, 국내 3D 공정 장비

 

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결론

TSV 장비 기업은 HBM의 근간을 다지는 엔지니어링 리더

HBM은 단순 DRAM 적층이 아니라 정밀하고 복잡한 TSV 기반 제조 기술의 결정체입니다. 그리고 이 TSV 구현을 가능케 하는 것이 바로 식각, 증착, 연마, 정렬, 도금 등 수십 단계 공정에 필요한 장비들입니다.

Applied Materials, Lam Research, TEL, EVG 등 글로벌 장비사들은 각각의 공정에서 독보적인 기술력으로 HBM 시대를 뒷받침하고 있으며, 국내 기업들도 점차 경쟁력을 키워나가고 있습니다.

TSV 장비 시장은 앞으로 HBM4, PIM, 3D DRAM, AI용 고속 인터커넥트 구조 확산과 함께 더욱 확대될 것이며, 이 산업은 HBM 생태계의 필수 축으로 계속해서 성장할 것입니다.