와이엠씨 사업보고서 (2021.12)
2. 주요 제품 및 서비스

당사는 디스플레이 Panel 제조시 Glass에 전류를 흐르게 하는 배선소재인 Target 과 디스플레이 Panel 제조를 위한 공정장비의 부품을 생산 판매하고 있습니다.

(2021년 12월 31일) (단위 : 백만원)

품 목	매출액(비율)	제 품 설 명

디스플레이소재	49,018(27.37%)	Target	ㆍ패널 제조시 Glass에 전류를 전도하는 배선재 역할을 하는 주요 원자재

B/P	ㆍTarget을 Chamber에 고정, 전극과 Target 의 전류를 전달 하며 Bonding 면의 온도를 유지

반도체 및디스플레이부품	27,822(15.53%)	ㆍ유리기판을 지지하며 균일한 온도를 유지하고, 반응가스를 유리기판에 균일 하게 확산도포하게 하는 부품ㆍ기타 패널 제조시 설비를 구성하는 부품

용역	84,352(47.09%)	ㆍ 디스플레이 제조설비 이설, 디스플레이 제조설비 유지보수등

기타및상품	17,919(10%)	ㆍ반도체 등

주) 연결기준 매출액입니다.

(1) Sputtering Target

디스플레이 제조공정 중 증착공정은 박막을 형성하는 공정이며, 일반적으로 두 가지로 분류됩니다. 하나는 PVD(Physical Vapor Deposition)이고 다른 하나는 CVD(Chemical Vapor Deposition)입니다. 이 둘의 차이는 증착 시키려는 물질이 기판위에서 기체 상태에서 고체 상태로 변태될 때 어떤 과정을 거치는지에 따라 구분됩니다. 공정상의 뚜렷한 차이점은 PVD는 진공환경을 요구하는 반면에 CVD는 수십~수백 torr내지의 상압의 환경에서도 충분히 가능하다는 것입니다. 다만 CVD는 PVD보다 일반적으로 훨씬 고온의 환경을 요구하고 있습니다.

[박막형성 방법]

구 분	기 법

화학적 박막 형성	분무법(SPRAY)

화학증착법(CVD) APCVD, LPCVD, PECVD, EPITAXY, MOCVD

SOL-GEL

DIPPING

물리적 박막 형성	진공증착법(evaporation)

SPUTTERING DC, RF, DC MAGNETRON, RF MAGNETRON BIAS, REACTIVE

ION PLATING

PVD는 고체상태의 물질을 기체상태로 만들어 기판에 직접 증착시키는 박막제조 방식으로 PVD방식으로 제조할 수 있는 박막재료는 금속, 합금을 비롯하여 화합물, 비금속 산화물 등이 있습니다. 이러한 PVD 방식중 스퍼터링(Sputtering)은 높은 에너지를 가진 입자, 주로 고체표면에 충돌할 때 타겟의 입자가 입사 이온으로부터 에너지를 얻어서 물질 밖으로 튀어나오는 원리를 이용하여 상기 입자를 피목물질에 증착하는 방법입니다. 스퍼터링을 이용한 박막형성은 PDP, LCD, OLED, 반도체 등에 보편화 되어 있습니다. PDP 및 LCD의 생산에서 Color Filter 공정에서는 전도성을 가진 투명전극이 채용되고 있으며 그중 가장 대표적인 것이 ITO(Indium tin Oxide) Target이 사용되고 있습니다.

그리고 PDP, LCD, OLED 생산 중 TFT-Array 공정에서 사용되는 타겟은 회로를 구성하기 위한 Metal Target이 주로 사용되고 있습니다.

위 그림과 같이 스퍼터링(Sputtering)은 높은 에너지(> 30 eV)를 가진 입자들이 Target에 충돌하여 Target 원자들에게 에너지를 전달해줌으로써 Target 원자들이 방출되는 현상을 말하며, 스퍼터링(Sputtering)용 타겟은 반도체 직접회로, 디스플레이용, 저장매체(HDD)의박막구조 소재로 사용되고 있으며, 소재의 종류 및 박막형성의 기술에 따라 품질 및 성능을 좌우하는 고부가가치 소재로 여겨지고 있습니다.

당사는 PVD 증착 방법 중 스퍼터링(Sputtering) 방법에서 박막제로 사용되는 TFT-Array용 Metal Target 개발을 2008년 시작하였습니다. 타겟의 소재는 위 그림에서 제시한 바와 같이 여러 가지가 있으나, Al 소재로 개발을 시작하여 현재는 Cu, Ti, Mo 로 확대하여 삼성디스플레이에 납품하고 있습니다.

삼성디스플레이의 디스플레이 TFT-Array 공정에서 2009년까지는 주로 Target의 소재로 Al이 사용되었으나, 현재는 Cu가 높은 비중으로 사용되고 있습니다. 이는 Cu가 Al보다 전도성이 좋음에 따라 배선재의 두께를 얇게 할 수 있으며 화면의 선명도가 높아지게 됩니다. 이러한 타겟의 기능은 패널에서 회로 패턴을 생성하여 패널에서 화면이 생성될 수 있도록 합니다.

박막용 고정기술은 국내에서 기술 우위를 선점하고 있으나 박막을 위한 타겟재는 대부분 해외에 의존하고 있습니다. 타겟의 경우 스퍼터링 장비에 장착됨에 따라 우선 장비와의 정합성이 중요합니다. 과거 국내 반도체, 디스플레이 등 스퍼터링 장비는 대부분 외국에서 수입된 장비이며 이러한 장비와의 Matching이 우선적으로 이루어져야 합니다. 장비의 Spec에 대한 기술적 한계로 인하여 초기 단계의 접근이 어려웠으며, 고객이 요구하는 장비의 정합성및 신뢰성 확보에 많은 어려움이 있었습니다. 또한 타겟의 경우 박막을 형성하기 위하여 스퍼터링 장비를 최종 고객이 어떤 장비와 어떠한 소재를 사용하느냐에 따라 변경이 되기 때문에 공정장비에 대한 이해가 중요합니다.

(2) 스퍼터링 타겟용 Backing Plate

PVD(Physical Vapor Deposition) 기상증착법에서 스퍼터링 공정에는 배선재료로 타겟이 필요하며, 이러한 타켓을 고정시키기 위해서는 일종의 장치가 필요하게 됩니다. 박막형성은 플라즈마를 이용하는데 이러한 플라즈마를 형성하기 위해서는 일정의 고온과 조건이 형성되어야 합니다.스퍼터링은 높은 진공상태의 챔버(Chamber)내에 불활성기체인 아르곤가스 등을 주입하여 DC Power나 RF Power를 챔버 내에 유도하면 아르곤가스가 이온화하여 챔버 내에 플라즈마가 형성되고, 플라즈마 속의 아르곤이온이 타겟(Target)에 충돌하면서 타겟 물질이 튀어나와 달라붙게 되며, 이때 박막이 형성하게 됩니다. Backing Plate는 타겟을 고정시켜주는 역할을 하는 일종의 고정장치라 할 수 있습니다. 그런데 타겟면과 Backing Plate를 고정시키는 방법은 Indium으로 접합(Bonding)하는 방법이 현재까지는 유일한 방법입니다. 스퍼터링 챔버 내부의 Target 온도는 약 200℃이상을 유지하지만 Indium의 융점은 156.63℃로 챔버 내부의 온도보다 낮기 때문에 단순 Bonding만으로는 접착면을 유지할 수 없습니다. 즉 Backing Plate는 Target과의 접합면의 온도를 70~80℃ 정도로 일정하게 유지하여 주어야 합니다. 7세대이상 대형 패널생산에 사용되는 Backing Plate의 경우2009년까지 대부분 일본에서 제작되었습니다. 당사에서는 삼성전자와 구매조건부 협약을통하여 2009년 개발에 착수하여 장시간의 실험과 고객사와의 협력을 통해 대면적 BackingPlate 설계 기술, 장비와의 정합성 확보 설계기술 등을 통해 기술의 한계를 극복하여 국산화에 성공할 수 있었습니다.

Backing Plate는 스퍼터링 챔버에서 사용되는 부품으로 사용 교체 주기는 약 8~9년 정도(가동률에 따라 차이가 발생)로 추산하고 있습니다. line별 챔버수에 따라 장착된 수량에는 차이가 있으나 매년 일정량의 교체수요가 있을 것으로 예상하고 있으며, 신규 line 투자시에도 수요가 발생합니다.

(3) FPD 공정 장비 부품

- ESC(정전척) TFT 제조 공정 중 건식 Etching 공정(Dry Etching)의 진행을 위해서 대형 기판을 평탄하고 균일하게 하부 전극에 밀착 시키는 것이 필요합니다. 기판을 하부 전극에 고정하는 방법으로 과거에는 기계적인 방법이 주류를 이루었으나, 기판의 대형화와 더불어 정전척을 이용하는 것이 필수적인 조건이 되었습니다. 정전척은 문자 그대로 피 흡착체와 척(Chuck) 사이에 정전력을 발생시켜 흡착시키는 제품입니다. 대면적인 LCD에서 먼저 적용이 이루어 졌으며, AMOLED Panel도 대형화 되면서 하부전극으로 ESC를 사용하고 있으며, 핵심 제작 기술은 플라즈마를 이용한 용사(Plasma Spray)입니다. 용사(Plasma Spray)란 세라믹 코팅에 필수적이며 유일한 기법으로 Ar, He, N2 등의 가스가 전기아크로 이온화되면서 플라즈마가 형성되고, 이것을 노즐로 배출시켜 초고온, 고속의 플라즈마 제트를 열원으로 하는 피막형성 기술입니다. LCD, LED. OLED등 디스플레이 관련 Panel이 대형화됨에 따라 용사 방법을 이용한 ESC의 수요는 증가 추세에 있습니다.

- 상ㆍ하부 전극(Dry Etcher 공정부품)

유리기판을 식각하는 방법에는 건식식각(Dry Etching)과 습식식각(Wet Etching)이 있으며, 각각의 방법에는 장단점이 존재하여 필요공정에 따라 식각 방법을 달리합니다. 습식 식각은 화학적 반응을 이용하여 식각하는 방법으로 넓은 면적의 식각에 유리하고 건식 식각은 플라즈마를 이용하여 식각하는 방법으로 적은 면적의 식각에 유리합니다. 두 가지 식각 방법 중에 현재는 디스플레이 패널의 흐름인 초박막, 경량화의 추세에 따라 미세공정에 유리한 건식식각이 많이 사용되고 있으며, 건식식각에는 패널을 중심으로 아래위에 존재하는 상하부전극이 존재하는데 상하부전극의 용도와 특성은 다음과 같습니다.상부전극은 Plasma 발생을 위한 전극의 역할을 하며 전기적 특성이 매우 중요합니다. 또한 Etching Gas의 투입구로서의 역할을 수행하는 상부전극은 Gas를 일정하게 분배함으로써 Etching Uniformity 에 영향을 주게 되므로 사용중 Particle 발생을 최소화 할 수 있는 Hole 가공, 표면처리 기술이 매우 중요합니다. 하부전극은 Glass를 지지하는 받침으로서의 역할을 수행하게 되므로 정전기 발생을 최소화하고 Glass에 전달되는 열을 균일하게 할 수 있는 구조 설계 및 표면처리가 요구됩니다. 또한 플라즈마 상태에서 Glass가 식각되는 동안 대면적의 Glass가 변형되는 것을 방지해주기 위한 지지대 역할을 위한 평탄도도 중요합니다. 현재 당사에서는 Anodizing에 의한 표면처리뿐만 아니라, 정전기 발생 차단 및 제품의 수명을 늘리기 위해 계속적인 연구개발을 진행하고 있으며 내열성과 내식성 등에서 탁월한 성능을 발휘하는 코팅을 통하여 고객사에 제공하고 있습니다. 상하부전극은 CVD 공정의 디퓨져(Diffuser) 및 서셉터(Susceptor)와 같은 역할을 하며 Dry Etcher 장비의 소모성 부품으로 일정한 양의 Panel을 양산하면 교체가 필요한 부품으로 재생 및 제작의 꾸준한 수요가 발생하고 있습니다.

- 서셉터(CVD 공정 장비부품)

디스플레이 Panel 제조시 CVD공정 장비의 부품으로 서셉터의 열전달 능력에 따라서 Panel의 성능이 영향을 받는 중요한 부품이라 할 수 있습니다. 서셉터의 주요 역할은 균일한 온도전달로 Panel 제조시 대면적에서 고온 플라즈마 상태를 유지하여 Glass가 균일한 온도를 유지하여 향상된 성능을 발휘할 수 있는 조건을 이루는 것입니다. 그리고 내구성에 따라서 Glass의 생산량에 따라 교체주기가 결정됩니다. 당사는 이를 위해서 고온에서 장시간 사용해도 제품 수명을 유지할 수 있게 하는 열처리 기술, 컴퓨터 시뮬레이션 적용을 통한 시스히터(sheath heater)설계기술을 연구개발하고 Panel을 제조하는 Chamber 내의 오염을 방지하기 위한 양극산화 표면처리 기술을 제품에 적용하여 우수한 내열성과 내식성을 확보하여 제품 수명을 연장하였습니다. 또한 서셉터는 디스플레이 산업뿐만 아니라 반도체산업에서도 웨이퍼상에 박막을 형성하는 경우 서셉터의 온도균일성의 역할로 웨이퍼상에 형성되는 박막의 두께 균일성을 유지하는데 사용되는 장비로 디스플레이 산업과 반도체 산업에서 필요로 하는 중요한 부품이라 할 것입니다. - 디퓨져(CVD 공정 장비부품) 디퓨져(Diffuser)는 디스플레이 Panel 및 반도체 제조 공정 중 CVD 공정 장비 부품으로 증착 대상물인 유리기판에 균일하게 Gas를 배포하는 역할을 합니다. Gas를 균일하게 배포함으로써 유리기판에 Gas를 고르게 확산시켜 Panel의 균일한 성능을 유지시켜주며, 안정된 수율을 갖도록 하는 역할을 합니다.CVD 공정의 높은 온도 350~400℃내에서 견딜 수 있는 Anodizing 기술 및 Demo 형성을 위한 열처리 기술과 Gas 균일 배포를 위한 미세 가공 기술이 요구됩니다. 이러한 디퓨져는 디스플레이 뿐만 아니라 반도체 제조공정에서도 사용됩니다. 반도체 제조공정상 디퓨져(Diffuser)는 확산된 가스 또는 액적(Liquid Drop) 등을 진공챔버 내에서 확산시켜 하부의 피처리물 표면에 얇은 막을 균일하게 형성하거나, 균일한 식각현상을 유발시킴으로써 반도체 공정이 진행됩니다.