국내에서 활동하고 있는 디스플레이 및 반도체 분야 장비 업체들을 꼽으라면? 사실 디스플레이나 반도체를 만드는 공정은 복잡하다. 따라서 각 부문에 공급되는 장비들은 각기 다르고, 그 장비를 만드는 업체들 또한 다르다. 그만큼 다양한 업체들이 다양하게 활동하고 있다는 말이다. 그렇지만 업계에서 나름 이름을 알리며 활동하는 업체들은 있게 마련이다. 그들을 살펴봤다.
>>> OLED용 주요 장비 업체들
어느 산업군에서든 시장을 이끌어가는 메이저 업체들은 존재하기 마련이다. OLED 장비의 경우 ① 산업군에서의 독점성 ② 장비의 중요도 ③ 수주규모 등을 종합적으로 고려하여 메이저로 불리는 업체를 꼽으라면 AP시스템, 비아트론, 테라세미콘, 에스에프에이(SFA), 원익IPS 등이 거론된다.
① 결정화 장비의 절대강자 | AP시스템
AP시스템은 LTPS 결정화 장비(ELA, Excimer Laser Annealing)의 절대 강자다. ELA는 유리기판 위에 증착된 a-Si 층을 p-Si로 결정화하는 장비로, LTPS TFT 제조과정에서 가장 중요도가 높은 공정이다. AP시스템은 삼성디스플레이의 ELA 장비를 독점하는 가운데 중국 시장에서도 지배력을 높여가고 있다. LTPS LCD용 ELA는 일본의 JSW가 강력한 경쟁자이지만, LTPS OLED 영역에서는 AP시스템이 독보적인 양산 경험을 갖고 있다.
② 열처리 장비의 리더 | 비아트론· 테라세미콘
비아트론과 테라세미콘은 열처리 장비 시장의 리더다. LCD와 달리 OLED에서는 고온의 열처리(Annealing) 공정이 필요하다. 특히 플렉시블 OLED는 폴리이미드 소재의 플라스틱 기판을 형성하기 위한 PIC(Polyimide Curing) 공정이 추가된다.
두 업체는 OLED 열처리 장비 시장에서 선두권의 기술력과 양산경험을 확보하고 있다. 테라세미콘은 삼성디스플레이에서 점유율이 높고, 비아트론은 LG디스플레이 및 중화권 시장에서 지배력이 높다.
③ 증착장비 | 에스에프에이(SFA)
에스에프에이는 OLED 생산 공정에서 물류·후공정 장비가 주력이다. OLED 증착/봉지 공정은 진공 환경에서 진행해야 하기 때문에 물류 시스템도 진공 기술이 필요하다. 이 회사는 삼성디스플레이의 진공 물류시스템을 사실상 과점하고 있다. 수주 규모에서 단연 최대다. 에스에프에이는 2015년에 OLED 발광층 증착장비(Evaporator) 시장에도 진입했다.
④ OLED 핵심장비 라인업 | 원익IPS
원익IPS는 드라이 에처·메탈 증착기 등을 공급하고 있다. 드라이 에처 시장은 경쟁자가 많은 레드오션이다. 그러나 메탈(Cathode) 증착기는 이 회사가 리더 역할을 하고 있다. OLED TV용 패널은 중장기적으로 디스플레이 업체들이 가야 할 방향인데, 이를 위해선 음극을 투명하게 형성하는 기술이 필요하다. 이 지점에서 원익IPS는 역할을 할 수 있다.
아울러 6세대 이하 중소형 OLED는 증착기술로 FMM 방식을 쓰지만, 8세대 이상 WOLED는 오픈마스크 증착 기술이 적용된다. 원익IPS는 2010년부터 WOLED 증착기를 개발하고 있다.
⑤ OLED 증착장비 | 에스에프에이, 선익시스템, 에스앤유
OLED 발광층을 위한 유기물질 증착장비 업체로는 에스에프에이, 선익시스템, 에스앤유 등이 있다. OLED 증착장비 시장에서는 일본 캐논도키의 지배력이 절대적이다. 그러나 이 회사는 애플의 아이폰용 플렉시블 OLED의 수요를 감당하기에도 벅차다.
⑥ 마스크공정 | 주성엔지니어링, 아바코, 인베니아, 아이씨디, 케이시텍, DMS
OLED의 경우 TFT 소자 기술로는 전자 이동도가 높은 LTPS 또는 메탈 옥사이드(Metal Oxide)를 사용한다.
a-Si TFT는 마스크 공정의 수가 4~5회인데 비해 Oxide TFT는 6~9회, LTPS TFT는 8~14회로 높다. 이는 증착 PR코팅 노광 현상 식각 박리 세정 등으로 이어지는 반복공정의 횟수가 늘어남을 뜻한다.
이에 따라 PECVD, Sputter, Coater, Scanner, Developer, Etcher, Stripper, Cleaner 등의 장비 수요가 증가할 수밖에 없다. 이들에 대응할 수 있는 업체로는 주성엔지니어링, 아바코, 인베니아, 아이씨디, 케이씨텍, DMS 등이 있다.
⑦ 검사장비 | HB테크놀로지, 기가레인, 영우디에스피, 디이엔티, 케이맥
OLED는 아직 공정이 표준화되지 않았고, 불량률을 관리해야 할 포인트가 많기 때문에 검사장비의 수요가 LCD에 비해 커진다. HB테크놀로지가 관련 대표업체이다. 더불어 OLED 패널의 고해상도화에 따라 미세 피치의 패턴 검사기도 중요해진다. 여기에는 기가레인이 활동한다. 기가레인은 미세 피치 프로브유닛(Probe Unit) 분야에서 독보적인 경쟁력을 갖추고 있다. 중소형 OLED 비전(Vision) 검사기 점유율이 높은 영우디에스피, 대형 디스플레이의 비전 검사 장비 전문업체인 디이엔티, 막질 두께 및 파티클 측정기를 주력으로 하는 케이맥 등도 OLED 검사장비 시장에서 주목받는 업체들이다.
>>> OLED용 주요 소재업체
OLED 패널의 핵심소재 | 발광층 유기물질
OLED는 자체적으로 발광하는 유기물질을 이용하는 디스플레이 기술이다. 휘도, 명암비, 시야각, 색재현성, 주사율(Refresh Rate) 등 거의 모든 광학적 특성이 유기물질에 의해 좌우된다. 따라서 발광층 유기물질은 OLED 패널에서 가장 핵심이 되는 소재다. OLED는 전자(Electron)와 정공(Hole)이 결합할 때 발생하는 에너지를 유기물질 고유의 색깔로 발광하는 원리를 이용한다. 양극(Anode)에 전압을 걸어 음극(Cathode)으로 전류가 빠져나갈 때, 발광효율을 높여주기 위해 다층 구조의 발광층을 형성한다.
RGB OLED의 발광층 구조: 중소형 OLED에서 표준화된 RGB 기술의 경우, 양극에서 음극 방향으로 정공주입/수송층(HIL/HTL), 발광층(Emission Layer: Red, Green, Blue), 전자수송/주입층(ETL/EIL)을 순차적으로 배치한다. 아울러 발광층의 간섭을 막아주기 위한 격벽 역할을 하는 PDL(Pixel Defining Lay)이 RGB 사이에 형성한다. 또한 유기물질을 보호하고, 막을 평탄화하는 CPL(Capping Layer)도 핵심 소재 가운데 하나다.
White OLED의 발광층 구조: White OLED는 Blue와 Yellow-Green을 2~3단계로 수직 적층(Tandem)하는 구조가 상용화되어 있다. RGB 방식과 가장 큰 차이점은 FMM(Fine Metal Mask) 공정을 이용한 수평적 패터닝이 필요없고, 오픈 마스크 공정으로 쌓아 올리기만 하면 된다는 점이다. 발광 효율을 높여주기 위해 각 발광층 사이에 CGL(Charge Generation Layer)을 배치한다. 이 구조에서 전류를 흘려주면 흰색 빛이 나오며, 빛의 진행 방향에 RGB(W) 칼라 필터를 배치함으로써 색상을 구현한다. 즉, WOLED는 OLED 소자를 백라이트로 활용하는 것이 기본 컨셉이다.
OLED는 태생적으로 한국에서 가장 먼저 상용화됐기 때문에 LG화학, 삼성SDI, 두산, 덕산네오룩스 등 국내 업체들이 발광층 소재 분야에 다수 포진해 있다.
필름 업체들의 무대
플렉시블 OLED가 대량 양산시대에 진입하는 과정에서 주목해야 할 분야가 필름이다. TFT 기판, 보호, 봉지, 커버 윈도우 등에 글라스를 대신하여 필름 소재가 들어가야 하기 때문이다. 대표적인 소재가 폴리이미드다.
① 폴리이미드 소재 | SKC코오롱PI, 코오롱인더스트리
폴리이미드는 플라스틱 소재 가운데 내열성·유연성 및 강도가 가장 뛰어나다. 이 때문에 플렉시블 OLED 패널에서 TFT 기판 소재로 글라스 대신 폴리이미드가 적용되고 있다.
아울러 공정 중에 캐리어 역할을 한 글라스를 LLO(Laser Lift Off) 공정으로 떼낸 뒤에 보호용으로 붙이는 베이스 필름도 폴리이미드가 적용될 확률이 높다. 평면이나 곡면 등 고정된 폼펙터에서는 원가가 낮은 PET 계열의 필름을 써도 무방하지만, 폴더블·롤러블 등 움직이는 형태에서는 TFT 기판의 폴리이미드와 열팽창 계수 등 물리적 특성이 동일한 필름이 필요하기 때문이다.
모듈 맨 위에 붙는 커버윈도우도 강화유리를 대체할 수 있는 유연한 소재가 필요하다. 투명하고, 스크래치에 강하면서도 휘어지는 소재가 있어야 하는데, 여기에도 역시 폴리이미드 계열인 CPI(Colorless Polyimide) 필름이 적용될 수 있다.
결론적으로 폴더블 OLED에는 ▶TFT 기판 ▶커버 윈도우 ▶베이스 필름 등 총 3가지 레이어에 폴리이미드 소재가 적용될 것으로 보인다. 이와 관련된 업체로는 SKC코오롱PI, 코오롱인더스트리 등이 있다.
② 봉지용 필름 | 이녹스, 아이컴포넌트
OLED 발광층 소재는 유기물질의 특성상 수분·산소 등에 노출되면 안 된다. 따라서 봉지(Encapsulation) 공정의 중요도가 높다. 딱딱한 OLED에서는 글라스를 봉지용 소재로 쓰면 된다. 그러나 플렉시블 및 대형 OLED에서는 유연성·발열·원가 등의 문제로 인해 필름 소재의 쓰임새가 늘어난다. WOLED TV 및 플렉시블 OLED 패널에 들어가는 봉지용 필름을 공급하는 업체로는 이녹스, 아이컴포넌트 등이 있다.
③ 공정용 케미칼 | 솔브레인, 원익머트리얼, SK머트리얼, 이엔에프테크놀로지, 엘티씨, 동진쎄미켐
OLED에서는 증착 PR코팅 노광 현상 식각 박리 세정 등으로 이어지는 반복공정의 횟수가 LCD에 비해 늘어난다. 이에 따라 식각액, 현상액, 박리액, 세정액 등 공정용 케미칼과 특수가스 업체들도 주목된다. 관련 업체로는 솔브레인, 원익머트리얼, SK머트리얼, 이엔에프테크놀로지, 엘티씨, 동진쎄미켐 등이 있다.
>>> 반도체 공정 장비업체
반도체 공정 과정은 전공정과 후공정으로 나누어지지만 이들을 막론한 채 크게 중요한 8가지가 따로 분류된다. 흔히 8대 공정이라 불리며, 일부 반도체 업체들의 입사면접에서 단골로 등장하는 질문이기도 하다.
반도체의 8대 공정은 ① 웨이퍼 제작 ② 산화공정(Oxidation) ③포토공정(Photo Lithography) ④식각공정(Etching) ⑤박막 및 증착 공정(Thin flim, Deposition) ⑥금속화과정(Metallization) ⑦EDS(Electrical Die Sorting) ⑧패키징(Packaging) 등이다.
① 웨이퍼 공정
웨이퍼란 반도체의 기본 재료이다. 규소(Si, 실리콘)나 갈륨비소(GaAS, 갈륨아세나이드)로 만든 원기둥을 디스크모양으로 얇게 잘라 만든 것을 말한다. 비용 및 전기적 요소 등을 고려하여 Si가 쓰인다. 웨이퍼 공정에 필요한 장비를 공급하는 주요업체로는 LG실트론, MEM코리아, 동부하이텍 등이 있고, 유관 업체로는 비아이이엠티(웨이퍼보관), 3S(웨이퍼캐리어), 싸이맥스(반송장치) 등이 있다.
② 산화공정(Oxidation)
웨이퍼를 산화시켜 웨이퍼 표면에 산화막(SiO2)을 만드는 것으로, 폴리싱 직후의 웨이퍼는 전기가 통하지 않는 순수상태이다. 따라서 전기적 특성을 띠게 하기 위해 불순물을 주입하는 등의 과정을 거쳐야 하는데 그 전에 작업해주는 것이 산화공정이다. 산화공정 장비 업체로는 테라세미콘(열처리), AP시스템 등이 있다.
③ 포토공정(Photo Lithography)
회로를 웨이퍼 표면 위에 그대로 현상하여 원하는 패턴을 형성하는 과정이다.
④ 식각공정(Etching)
포토공정에서 나타낸 감광막 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 선택적으로 제거하는 과정이다.
식각에 필요한 장비 업체로는 원익IPS, 주성엔지니어링, 테스 등이 있고, 유관 업체로는 한솔케이칼(식각액), 램테크놀러지(식각액), 이엔에프테크놀러지(식각액), 월덱스(실리콘 및 쿼츠), 피에스케이(드라이스트립) 등이 있다.
⑤ 박막 및 증착 공정(Thin flim, Deposition, 전기적 특성을 갖게 하는 공정)
반도체 칩은 하나의 회로로 구성된 게 아니라 여러 개의 회로가 층층이 쌓인 구조로 제작된다. 따라서 전기적 특성을 띠는 물질을 얇게 형성시켜야 한다. 이를 박막이라고 한다.
증착은 웨이퍼 위에 전기적 특성을 띠는 물질을 박막으로 밀착시키는 방법이다. 증착은 CVD(Chemical Vapor Deposition, 화학적 기상 증착)와 PVD(Physical Vapor Deposition, 물리적 기상 증착)로 구분된다. 증착과 관련된 주요 장비업체로는 테스(PECVD), 원익IPS(PECVD), 주성엔지니어링(SD ALD), 테라세미콘(LPCVD), 유진테크(LPCVD) 등이 있다. 그리고 유관 업체로는 솔브레인(TEOS), 엠케이전자(EMV Electric Alloy), 한솔케미칼(CVD 및 ALD) 등이 있다.
⑥ 금속화과정(Metallization, 금속 배선 공정)
산화·포토·식각·증착 과정을 통해 만든 소자들을 연결하여 회로의 기능을 갖도록 하는 과정이다. 회로 패턴을 따라 전류가 흐를 수 있게 금속선을 이어주는 과정이기도 하다. 주로 금속 배선막의 재료로 알루미늄을 사용한다.
⑦ EDS(Electrical Die Sorting)
웨이퍼 상태에서 여러 검사를 통해 각각의 칩 상태를 확인하는 과정이다. 이 과정에서 웨이퍼제조 및 설계상의 문제점을 조기에 발견하게 된다.
⑧ 패키징(Packaging)
검사가 끝난 웨이퍼에서 각각의 칩들을 분리시키고(이 과정을 통해 분리된 칩들을 ‘다이’라 부른다) 도선을 접착 시킨 후, 몰딩 화합물로 밀봉하는 공정을 말한다. 이 과정을 통해 완제품의 칩이 생성된다.
>>> 반도체·디스플레이용 주요 장비업체 소개
이제부터는 국내에서 활동하고 있는 반도체 및 디스플레이용 장비업체들을 간략하게 보자.
원익IPS www.ips.co.kr
이 회사는 종합 장비 업체다. 메모리/비메모리 반도체 증착 장비 외에도 디스플레이(LCD/OLED) 식각 장비, 특수 가스 등을 모두 영위하는 메이저 종합 장비 업체다. 원익IPS는 9월 9일, 테라세미콘에 대한 흡수합병을 공시한 바 있다. 주주들의 큰 반대가 없다면 12월 21일 합병된다. 테라세미콘은 반도체·디스플레이의 열처리 장비 전문 업체다. 주요 장비로는 AMOLED 공정에 필수적인 PI Curing 장비와 LTPS 열처리 장비 등을 생산하고 있으며, 주요 고객사는 삼성디스플레이, 삼성전자다.
AP시스템 www.apsystems.co.kr
1994년 9월 설립된 회사로, 사업영역은 디스플레이 및 반도체 장비 (AMOLED 90%, 반도체 6%, LCD 1%, 기타 3%)이고, 주요고객은 삼성디스플레이를 비롯하여 삼성전자와 EDO·Tianma 등이다. 자료에 따르면 AP시스템의 주력 거래선은 OLED 글로벌 1위 업체인 삼성디스플레이다. AP시스템은 FAB장비 사업부, FPD장비 사업부, 레이저장비 사업부 등 3개 사업부를 갖고 있다. 1999년 RTP장비의 국산화를 시작으로, 2002년 ODF장비의 국산화를 이루었으며, 2005년에는 레이저 어닐링 장비의 국산화를 이루었다. 이들 장비의 적용 분야로는 반도체·LCD·AMOLED 등의 산업이다.
비아트론 www.viatrontech.com
2001년 12월 설립된 회사로, 사업영역은 TFT 열처리 장비(2014년 기준: LTPS 76%, Oxide 16%, 플렉시블 7%, 기타 1%)이다. 그리고 주요고객은 삼성디스플레이, LG디스플레이, BOE, CSOT 등이다. 비아트론의 사업은 디스플레이 장비를 제조하는 것인데, 구체적으로 보면 LTPS TFT 또는 Oxide TFT를 이용한 AMOLED나, 고해상도 LCD·플렉시블 디스플레이 같은 차세대 디스플레이 패널의 전공정 중에서 기판(Backplane) 제조에 적용되는 열처리 장비를 생산하는 것이다.
에스엔유 www.snuprecision.com
1998년 2월 설립된 회사로, 삼성디스플레이가 지분 5.3%를 갖고 있다. 사업영역은 디스플레이 검사 및 증착 장비(LCD 94%, OLED 6%) 등을 제조한다. 주요고객은 삼성디스플레이, BOE, GVO 등이다. 설명에 의하면 이 회사는 OLED 증착 장비의 하드웨어 및 소프트웨어를 아울러 모두 공급할 수 있다.
로체시스템즈 www.rorze.co.kr
1997년 11월 설립된 회사로, 사업영역은 LCD 및 반도체 이송장비(77%), GCM(레이저 글라스 컷팅) 장비(11%) 등이다. 주요고객은 삼성디스플레이, BOE, GVO 등이다.
LIG인베니아 www.inveniacorp.com
2001년 1월 설립된 회사다. 지분율은 구자준 20.1%, LGD 12.9%, LG전자 5.8% 등이다. LIG인베니아는 디스플레이 장비(LCD/OLED)를 공급하며, 주요고객은 LG디스플레이·BOE·AUO 등이다. 설명에 의하면 이 회사는 Dry Etcher, OLED 증착장비, 합착기, 검사장비 등 LCD와 OLED를 위한 장비 라인업이 다양한 것이 강점이다. 더불어 중소형 패널뿐 아니라 8세대 이상의 대면적 패널향 장비도 보유하고 있다.
아이씨디 www.icd.co.kr
2000년 2월 설립된 회사로, 사업영역은 디스플레이 장비(AMOLED 75%, LCD 3%, 부품 22%)를 공급하는 것이다. 주요고객은 삼성디스플레이, LG디스플레이, CSOT, Tianma 등이다. 외부 조달에 의존했던 ESC(건식각 공정에서 기판 고정 및 온도 제어의 핵심 부품)의 자체 개발을 이루어낸 이 회사는 AMOLED 장비에 상당한 애정을 갖고 투자를 지속한 것으로 알려졌다.
유진테크 www.eugenetech.co.kr
2000년에 설립된 유진테크는 반도체 제조용 장비를 공급하는 회사이다. 주력 거래처는 삼성전자와 SK하이닉스이다. 이 회사는 최근 삼성전자와 반도체 제조장비 공급계약을 체결했다고 밝히기도 했는데 계약 금액은 38억 3800만원이다. 이는 이 회사의 2015년 매출액 대비 4%에 해당한다.
한미반도체 www.hanmisemi.com
이 회사의 주력 장비는 V&P(Vision & Placement)이다. 이 분야에서만큼은 업계에서 막강한 힘을 과시한다. 한미반도체는 더불어 신규 장비인 FC-Bonder 시장도 눈여겨보고 있다. FC-Bonder는 반도체의 소형 패키징에 쓰이는 장비로 비메모리 반도체에 주로 사용된다.
에스에프에이 www.sfa.co.kr
에스에프에이(SFA)는 1998년 설립된 회사로 디스플레이장비, 태양전자장비, 반도체장비 FA시스템, 자동차설비 및 항공우주설비용 장비 등을 제조하고 있다. 이 회사는 최근 반도체 패키징 전문 업체인 STS반도체를 인수한 바 있다. 이를 통해 반도체 후공정 사업의 성장성을 확보한 것으로 평가된다.
STS반도체는 국내 OSAT 업체 중에서 가장 큰 생산 설비와 고부가 패키징(Bumping, Flip Chip, 16단 스테킹 기술 등) 기술을 보유하고 있다.
케이씨텍 www.kctech.com
케이씨텍은 디스플레이 장비를 주로 생산하다가 최근에는 반도체 장비로 비중을 이동하고 있다. 주요 고객으로는 삼성전자, LG디스플레이, SK하이닉스, 해외 업체(BOE, CSOT 등) 등이 있다.
주성엔지니어링 www.jseng.com
주성엔지니어링은 반도체 뿐만 아니라 디스플레이·태양광·조명 등의 분야까지 그 영역을 넓혀 장비를 개발하고 있다. 주성엔지니어링은 반도체의 막 증착 장비 중 선택적 반구형 실리콘 증착 및 원자층 증착 분야 같은 특정 공정에서 독자적인 기술력을 보유하고 있다.
테스 www.hites.co.kr
테스(TES)는 2002년 설립된 반도체, 태양전지, 디스플레이, 화합물반도체 등의 장비를 제조하는 회사이다. 높은 기술력을 기반으로 한 PECVD 장비를 삼성전자와 SK하이닉스에 공급하고 있다.
유니테스트 www.uni-test.com
유니테스트는 반도체 후공정 검사장비 업체다. 스피드테스터와 고속 번인장비를 생산한다. 스피드테스터는 규격에 맞는 스피드를, 고속 번인장비는 반도체의 신뢰성을 테스트하는 장비이다.
톱텍 www.toptec.co.kr
톱텍은 자동화 설비 및 대체에너지, 신재생에너지 관련 회사이다. 취급품목으로는 클린공정설비, 디스플레이설비, 벨트제조설비, 태양광모듈 등이다. 주요사업은 디스플레이(LCD. OLED), 2차전지, 자동차부품, 반도체 등의 제조 장비를 공급하는 공장 자동화 분야이다.
영우디에스피 www.ywdsp.com
디스플레이 검사장비 전문업체다. OLED, LCD, LED, 반도체 장비를 제조한다. TV나 모니터, 휴대전화 액정 같은 제품의 화면에 이용되는 디스플레이가 제 역할을 할 수 있는지 검사하는 기기를 생산한다.
신성FA www.shinsungfa.kr
FAB 공정자동화 장비 제조업체이자 2008년 8월, 신성이엔지의 인적분할(신성홀딩스, 신성이엔지, 신성에프에이 3개회사)로 설립된 회사이다. 주요사업은 반도체, 평판디스플레이 및 태양광 생산라인의 공정 자동화장비를 생산하는 것이다.
저작권자 © MSD(Motion System Design) 무단전재 및 재배포 금지
