인텔도 사간 파크시스템스 AFM "유리기판·하이브리드 본딩 개화 준비"

OM·SEM 한계 넘는 초정밀 계측 요구... AFM만 가능한 영역 열려
“글로벌 IDM 수요 확인”... 파크시스템스, 차세대 패키징 수혜 기대

파크시스템스의 산업용 주력 제품인 Park NX-Wafer (사진=파크시스템스)

[녹색경제신문 = 김지윤 기자] 원자현미경(AFM) 생산 전문 기업 파크시스템스가 반도체 업계 핵심 화두로 떠오른 하이브리드본딩 영역에서 새로운 성장동력을 잡을 수 있을지 관심이 모인다. 파크시스템스는 현재 상업용 AFM 분야에서 점유율 70% 이상을 차지하는 선두 업체다.

22일 반도체 업계에 따르면 최근 HBM 세대가 진화하고 하이브리드 본딩 공정이 도입됨에 따라 계측 부문에서 AFM의 수요가 증가하고 있는 것과 관련, 파크시스템스 역시 자체 R&D(연구개발) 역량을 강화하는 동시에 다양한 글로벌 고객사들과의 협업을 진행하고 있다.

이에 증권가에서는 최근 파크시스템스의 목표주가를 30만원 선으로 잡으며 현재가 대비 약 40% 상승한 목표가격을 제시했다. 3분기 다소 부진했던 매출과 영업이익이 4분기 소폭 회복될 것이라는 기대에 더해 고부가가치 제품 매출이 확대될 것이라는 이유에서다. 파크시스템스는 22일 장중 21만1500원 기록하고 있으며 시가총액은 1조4798억 원이다.

그간 반도체 분야에서는 다양한 종류의 현미경과 계측 장비가 사용돼 왔다. 광학 현미경(OM)부터 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM)까지 공정 단계와 목적에 따라 장비군이 나뉜다. 주로 웨이퍼 외관검사, 리소그라피 공정에서 선폭 및 패턴 형상 확인, 결함 분석 등을 수행한다.

AFM은 오랫동안 '니치(niche) 장비'로 반도체 양산 라인에서는 SEM이 절대적 주력이었다. 파크시스템스가 AFM 분야에서 절대적인 입지를 갖고 있음에도 일본 JEOL과 같은 SEM 전문 기업에 비해 매출이 작았던 배경이다. 2024년 말 기준 JEOL의 매출은 약 1조 7900억 원, 파크시스템스의 매출은 1418억 원이다.

하지만 하이브리드 본딩이 업계 표준이 되면 AFM의 수요가 대폭 늘어날 것으로 보인다. OM, SEM, TEM과 같은 장비들은 초미세공정 및 하이브리드 본딩 영역에서는 사용이 불가능하기 때문이다.

하이브리드 본딩은 기존 마이크로범프 방식과 달리 구리 금속 접합과 산화막(SiO₂) 접합을 동시에 구현하는 기술이다. 범프를 사용하지 않기 때문에 신호 지연과 전력 손실을 줄일 수 있지만 그만큼 표면 조건에 극도로 민감하다.

업계에 따르면 하이브리드 본딩 공정에서 허용되는 표면 거칠기는 0.5~1nm 이하 수준이다. 수십 나노미터까지 허용되던 기존 패키징 공정과 비교하면 관리 난이도가 완전히 달라진다. 이 영역은 OM이나 SEM 등 기존 프로파일러로는 측정 자체가 불가능해 AFM이 사실상 유일한 실측 수단으로 꼽힌다.

파크시스템스 관계자는 <녹색경제신문>과의 통화에서 "하이브리드본딩에 실질적으로 AFM을 제외하고는 솔루션이 없다. 추후 하이브리드 본딩과 유리기판이 초미세나노 반도체 패키징에서 표준으로 자리잡게 되면 산업용 제품군 매출의 최대 50%가 하이브리드 본딩 및 어드밴스드 패키징 영역에서 이뤄질 것으로 보고 있다"고 말했다.

하이브리드 본딩용 제품을 추가로 개발해야하는 것은 아니라는 것이 관계자의 설명이다. 관계자는 "현재 자사에서 출하하고 있는 산업용 AFM 장비들은 대부분 하이브리드 본딩에 사용할 수 있다. 사이즈에 따라서 제품군이 달라질 뿐"이라고 말했다.

다만 현재 반도체 업계에서 하이브리드 본딩이 아직 범용으로 이뤄지지 않고, 유리기판 역시 양산 페이즈까지 시간이 걸리는 만큼 파크시스템스가 직접적인 수혜를 시점은 1~2년 이상 걸릴 것으로 보인다.

파크시스템스 관계자는 “구체적인 고객사명과 협업 진행 상황은 공개하기 어렵지만, 하이브리드 본딩용 장비를 중심으로 고객사와의 제품 개발이 활발히 진행되고 있는 것은 맞다"면서 "인텔이 'NX-Hybrid WLI’ 모델을 한 번에 6대 구매한 사례가 있는데, AFM 분야에서 글로벌 IDM을 중심으로 파크시스템스에 대한 수요는 명확하다”고 강조했다.

파크시스템스는 하이브리드 본딩 수혜 구간이 오기 전까지 기존 메모리 및 HBM 공정용 계측 장비를 납품해 성장을 도모하겠다는 방침이다. 파크시스템스가 주력으로 판매하는 제품은 'Park NX-Wafer'로, 해당 장비는 웨이퍼 엣지, 디싱, 트렌치 등의 영역에서 계측 장비로 활용되고 있다.

HBM이 세대를 거듭하며 적층 밀도가 높아짐에 따라 웨이퍼 레벨에서 표면 거칠기와 단차를 nm 단위로 관리할 수 있는 계측 수단의 필요성이 커지고 있다. 광학 현미경이나 SEM 중심의 기존 계측 체계만으로는 이러한 요구를 충족하기 어렵다는 점에서, AFM의 활용 범위가 확대될 것으로 보인다.

이와 관련 파크시스템스 관계자는 "HBM 4세대, 5세대에 들어가는 계측은 기존 장비로 커버 가능하며 6세대 HBM4에 들어가는 장비 스펙을 고객사와 협력해 조정 중"이라고 말했다.