[석대건 기자]

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[디지털투데이 석대건 기자] 메모리 반도체 제조 공정이 길어지고 세밀해지면서 웨이퍼 보관함인 '풉(FOUP)'이 수율을 좌우하는 핵심 변수로 떠올랐다. 웨이퍼가 팹 내부에 머무는 시간이 100일을 넘기면서 오염 관리 중요성도 함께 커졌다. 국내 장비사들의 풉 세정·습도제어 장비 수주가 급증하고 있다.

24일 관련업계에 따르면 최근 반도체 웨이퍼 보관함인 풉의 전략적 가치가 급부상하고 있다. 풉은 웨이퍼 25장을 담아 공정 장비 사이를 이동하는 보관함이다. 단순한 플라스틱 용기처럼 보이지만, 풉 내부 오염을 관리하지 못하면 수율이 떨어지고, 수천억원대 장비가 멈춰 서는 상황까지 발생하게 된다.

고대역폭메모리(HBM) 등 첨단 반도체는 공정 단계가 늘어나 웨이퍼가 팹 내부에 머무는 시간이 100일을 넘기는 경우가 많아진 것도 원인이다. 업계에 따르면 28나노 공정의 사이클타임은 약 40일이었으나 5나노·3나노 공정에서는 100일 이상으로 늘어났다. 게다가 HBM은 TSV(관통전극)와 적층 공정이 추가돼 체류 시간이 더 길다. 웨이퍼는 전체 제조 주기의 70% 이상을 풉 안에서 대기하게 되는 셈이다.

문제는 웨이퍼가 풉 안에 오래 머물수록 오염 위험이 커진다는 점이다. 풉 내부 습도가 높으면 웨이퍼 표면에 산화막이 형성되고, 공정을 마친 웨이퍼에서 발생하는 가스 미립자가 다른 웨이퍼에 영향을 주기도 한다. 이를 AMC(대기분자오염)라고 하는데, 10나노 이하 미세 공정에서는 나노미터 단위의 미세한 오염도 수율에 치명적이다. 게다가 풉 오염이 발견되면 세정이나 교체하는 과정에서, 고가인 EUV 노광기 같은 수천억원대 장비가 가동을 멈추고 대기해야 한다.

이에 따라 풉 내부 환경을 제어하는 기술이 핵심으로 떠올랐다. 풉은 단순한 보관함이 아니라 웨이퍼 품질을 좌우하는 '이동형 클린룸'인 셈이다. 습도와 오염을 얼마나 정밀하게 관리하느냐가 곧 수율과 직결된다. 반도체 제조사들이 풉 세정·습도제어 장비 확보에 나서는 이유다.


풉 관련 장비 부품 수주 소식도 속속 나오고 있다. 아이에스티이는 지난 20일 SK하이닉스로부터 풉클리너 추가 수주를 받았다고 밝혔다. 청주 신규팹과 이천팹에 적용되는 물량이다. 아이에스티이에 따르면 올해 1월부터 현재까지 누적 수주금액은 지난해 같은 기간 대비 300% 이상 증가했다. 아이에스티이 관계자는 "HBM과 DDR5 디램 증산이 추진되면서 신규팹과 기존팹을 아우르는 장비 수요에 대응하고 있다"고 설명했다.

풉 내부 관리 솔루션도 수요도 늘고 있다. 저스템은 1세대 솔루션인 N2퍼지로 풉 내부에 질소를 주입해 습도를 45%에서 5%까지 낮추는 솔루션을 제공하고 있다. 게다가 공정이 더 미세해지면서 5% 습도로도 부족해졌다. 저스템의 2세대 솔루션 JFS는 수직층류 제어 기술을 적용해 습도를 1% 이하로 낮춘다. 웨이퍼 이송 장비인 EFEM에서 풉으로 유입되는 고습도 기류를 차단하는 방식이다. 업계에 따르면 회사는 해당 기술 솔루션을 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 등 주요 메모리 3사에 모두 공급했다.

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◆HBM 캐파 급증에 후공정 장비 부품 수요까지 키워

메모리 3사의 HBM 캐파가 급격히 늘어남에 따라 후공정 설비 투자가 이어지면서 풉 관련 시장은 더욱 주목받을 전망이다. 대신증권에 따르면 디램 3사의 HBM 캐파는 2025년 말 월 36만장에서 2026년 말 월 49만5000장, 2027년 말 월 58만장으로 확대될 전망이다. 수율 확보가 어려운 HBM4 램프업이 본격적으로 진행됨에 따른 영향이다.

이에 대응해 반도체 제조사들은 후공정 투자를 확대하고 있다. SK하이닉스는 청주에 7만평 규모의 차세대 첨단 패키징 공장(P&T 7공장)을 짓는다. 총 19조원을 투자해 2027년 말 완공을 목표로 한다. 미국 인디애나주에도 약 38억7000만달러를 투입해 AI 메모리용 첨단 패키징 공장을 건설 중이며, 2028년 하반기 양산을 목표로 하고 있다. 마이크론 역시 싱가포르에 70억달러를 투자해 후공정 신공장을 짓고 있으며 2027년부터 본격 가동에 들어간다.

후공정 신증설이 본격화될수록 풉 세정·습도제어 장비 등 공정 환경 관리 솔루션의 중요성은 더욱 커질 전망이다. 대신증권은 "HBM 침투 확대 속에 후공정 팹 스페이스 부족 현상이 심화될 것"이라며 "후공정 장비와 OSAT에 주목할 필요가 있다"고 분석했다.

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