풍원정밀 사업보고서 (2021.12)
1. 사업의 개요

가. 회사 현황(1) 사업 개황

회사는 금속박판가공기술을 이용한 첨단 디스플레이 부품 제조 회사로 1996년 1월에 설립되었습니다. 회사가 보유하고 있는 금속 박판 가공 기술은 디스플레이,반도체제조 과정에서 꼭 필요한 핵심 부품을 얇은 철판에 정밀한 가공을 하는 고부가 가치 기술로 지난 26년간 금속 박판 가공 기술을 이용해 총 1만 4천여 종류의 제품을개발,생산하여, 총 180여기업에 공급해왔습니다. 회사는 이러한 금속 박판 가공분야의 축적된 기술을 활용하여 2000년대초부터 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 증착용 메탈마스크 및 OLED용 금속박막봉지(Encapsulation Metal Foil)을 제작해왔으며, 현재는 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 증착 공정에 사용되는 금속 마스크인 오픈메탈마스크(Open Metal Mask, OMM), 스틱바마스크(Stick Bar Mask, SBM), 악세서리 스틱 (Accessory Stick, ACC), 파인메탈마스크(Fine Metal Mask, FMM)를 주력으로 개발 및 양산하고 있습니다.

회사는 파인메탈마스크 시장의 가능성을 보고 2010년부터 FHD(Full HighDefinition)급 파인메탈마스크 기술개발을 진행해 왔습니다. 이후 2016년에는 양산라인을 구축하고, 2017년에는 FHD급 파인메탈마스크, 2018년에는 QHD(Quad High Definition)급 파인메탈마스크를 개발하였습니다. 회사가 보유하고 있는 핵심기술은 단면 2회 에칭으로 기존 Two-step 에칭 공정과 차별화되는 공정기술, 메탈의 변형을 보정하는 설계 기술, 전처리부터 에칭까지 각 공정을 제어하는 공정 제어 기술이 있습니다. 현대비앤지스틸과 10여년간 공동개발을 통해 두께 20㎛ 이하의 박판소재를 개발하였으며, 2020년에는 양산물량 확대 위한 투자로 노광기를 추가 도입하여 월45K의 생산능력을 갖추었습니다. 또한 산업통상자원부가 공모한 'AMOLED용 FMM 제조기술개발' 국책과제에서 수행 기관으로 선정되어 국책 과제를 수행 중에 있습니다.

2019년 일본의 수출규제 이후, 디스플레이 산업계에서 일본 다이닛폰인쇄(DaiNippon Printing, DNP)가 독점하고 있는 파인메탈마스크 시장의 중요성이 부각되면서 파인메탈마스크가 정부가 주도하는 국산화 핵심품목으로 선정되었습니다. 또한 회사의파인메탈마스크 개발 노력 및 성과를 인정받아 2019년 12월에는 중소벤처기업부가 주관하는 소재부품장비 강소기업 100에 선정되었습니다. 파인메탈마스크의 수요업체는 일본 다이닛폰인쇄와의 독점 계약 때문에 2019년 일본 수출규제 이후 파인메탈마스크의 국산화에 대한 심도있는 고민을 하고 있습니다. 회사는 축적된 INVAR 박판금속 및 이에 대한 습식 에칭 미세 가공 기술을 바탕으로 고해상도 AMOLED용 파인메탈마스크를 양산화함으로써 일본 다이닛폰인쇄가 독점하고 있는 파인메탈마스크 시장에서 국산화(자립화)를 달성하고 국내 AMOLED 사업의 Global 시장 경쟁력을 강화하는데 일조하고자 합니다.

(2) 제품 설명회사의 주력 제품은 크게 AMOLED 증착용 금속 마스크인 오픈메탈마스크, 스틱바마스크, 파인메탈마스크로 구분됩니다. AMOLED는 기판 위에 여러 종류의 유기막을 증착한 후 전류를 흘려서 빛을 내는 디스플레이입니다.

[유기물 증착공정 및 메탈마스크]
유기물 증착공정 및 메탈마스크.jpg 유기물 증착공정 및 메탈마스크
(출처 : 풍원정밀)

유기막 증착 공정은 증착재료에 열을 가하여 유기재료를 기화시킨 후, 기화가 된 유기물질이 얇은 메탈마스크의 개구부를 통과하여 기판에 선택적으로 증착됩니다. 유기층은 크게 전기기능적인 역할을 하는 공통층과 빛을 내는 발광층으로 구분되며, 증착공정에 사용되는 메탈마스크는 크게 오픈메탈마스크와 파인메탈마스크의 두 종류가 있습니다. 공통층은 디스플레이 화면 전체에 증착되기 때문에 해당 증착 공정에서는 디스플레이 화면 크기의 개구부를 갖는 오픈메탈마스크가 사용되고, 발광층은 화소별로 증착이 되어야 하기 때문에 미세한 화소크기의 개구부가 화소수만큼 형성되어 있는 파인메탈마스크를 사용합니다.

1) 오픈메탈마스크

오픈메탈마스크는 6세대 제품의 경우 두께 약30mm, 크기 약1,700 X 1,100mm의 는 INVAR 재질의 프레임(Frame)에 수십 개의 개구부가 형성된 얇은메탈마스크가 인장/용접되어 있는 형태입니다. 개구부 Cell은 고객사가 생산하고자 하는 디스플레이 화면의 크기 및 형태에 따라 결정되며, 프레임과 메탈마스크의 설계는 고객사가 요구하는 사양에 따라 결정됩니다.

[오픈메탈마스크]
오픈메탈마스크.jpg 오픈메탈마스크
(출처 : 풍원정밀)

오픈메탈마스크에서 요구되는 사양 중 가장 중요한 것은 Cell PA(Position Accuracy, 위치정확도)입니다. Cell PA는 제작된 개구부의 위치가 얼마나 정확하게 구현되었는가를 의미하며, Cell PA가 우수할수록 베젤이 작은 디스플레이를 제작할 수 있습니다. 오픈메탈마스크는 Frame에 금속 마스크를 인장/용접하여 조립체(Assembly)로 제작되는 제품이기 때문에 PA를 만족하기 위해서는 에칭 공정의 정확도 외에도 정밀한 인장 과정을 요구합니다. 회사는 조립체에서의 최적 Cell PA를 구현하기 위해 에칭 공정과 인장 공정에서 발생되는 오차값을 설계에 반영하여 제작하여, 고객사에 우수한 수준의 Cell PA를 갖는 제품을 공급하고 있습니다.

2) 스틱바마스크 스틱바마스크는 TV용 AMOLED를 제조하는 데 있어 증착시 사용하는 긴 막대기 형태의 금속 마스크 제품입니다.

[스틱바마스크]
스틱바마스크.jpg 스틱바마스크
(출처 : 풍원정밀)

TV용 OLED 패널 제작에 사용하는 기판은 8세대(2,200㎜ X 2,500㎜) 크기로 증착에 사용하기 위한 오픈메탈마스크 Sheet를 한 장으로 생산하기가 어렵고, 만든다고 하더라도 중량 및 운반의 이슈로 비효율적입니다. 이 때문에 고객사와 OLED TV개발 초기부터 회사와 OLED TV용 메탈마스크를 공동개발하였고, 스틱바 형태의 금속마스크를 개발하게 되었습니다.

스틱바마스크는 폭 30~40㎜, 길이 2,600~3,000㎜의 크기를 갖는 INVAR 금속으로 형성되며, 일부 모델의 경우 INVAR 대신 Stainless Steel이 사용되기도 합니다. 회사가 고객사에 스틱바마스크를 납품하면, 고객사가 Frame에 스틱바마스크를 인장/용접하여 증착공정에 사용합니다.

스틱바마스크는 길이가 길어 인장을 하더라도 쳐지면서 증착대상인 기판에 닿게 되고 증착 공정에서 불량을 유발할 가능성이 있습니다. 이 때문에 개발 단계에서 스틱바마스크와 기판과의 간격을 유지하기 위한 Spacer가 개발되었습니다. Spacer는 수 ㎜의 작은 INVAR 제품으로 스틱바마스크의 한 쪽 면에 일정한 간격으로 배치되게 됩니다.

3) 파인메탈마스크파인메탈마스크는 두께 0.025㎜ 이하의 얇은 INVAR 박판에 Pixel에 해당하는 20~30㎛의 미세 개구부들이 디스플레이 해상도에 따라 수백만 개에서 수천만 개가 구현되어 있는 형태입니다.

기판 접촉면의 경우 증착면적에 해당되는 미세 Hole이 구현되어 있고, 증착 소스면(반대면)은 증착의 효율성을 위해 미세 개구부를 중심으로 하는 마치 분화구같은 형태로 이루어져 있습니다.

파인메탈마스크는 증착 유기물이 TFT 화소 영역에만 정밀하게 증착될 수 있도록 하는 주요 부품의 역할을 하게 됩니다. 그렇기 때문에 파인메탈마스크의 ① 미세 개구부사이즈의 균일도(Uniformity), ② 형성된 개구부의 단면 각도(Taper Angle) ③ 둔턱(Step Height) ④ 위치 정밀도(Position Accuracy)는 증착 수율에 영향을 줄 수 있는 요소이자, 파인메탈마스크 제조에 있어 가장 중요하게 관리되는 항목입니다.

더불어 파인메탈마스크 외관 검사에서 변형, 찍힘, 막힘, 고착, 이물 등 어떠한 결함도 허용되지 않습니다.

파인메탈마스크의 개구부 사이즈는 픽셀의 크기를 Define하는 요소로서, QHD급의 경우 20㎛ 크기의 수천만개의 개구부을 1㎛ 이내의 오차로 균일하게 형성해야 합니다 . 단면 각도(Taper Angle)은 OLED 제작업체에서 증착공정을 진행할 때 증착 물질이 퍼지는 각도를 고려하여 증착물질의 사용효율을 높이기 위해 45° 이하의 각도로 구현이 되어야 합니다.

[파인메탈마스크 및 미세 개구부의 형상 예]
파인메탈마스크 및 미세 개구부의 형상 예.jpg 파인메탈마스크 및 미세 개구부의 형상 예
(출처 : 풍원정밀)

회사는 일본 다이닛폰인쇄(DNP)가 독점하고 있는 파인메탈마스크의 국산화를 통하여, OLED 디스플레이 시장을 리딩하고 있는 국내 디스플레이 기업에 파인메탈마스크 공급을 목표로 하고 있습니다. 파인메탈마스크의 불안정한 수급을 우려하고 있는 국내 디스플레이 기업에 안정적인 공급을 통해 국내 디스플레이 기업들의 수급 안정화로 인한 원활한 생산이 운영될 수 있도록 기여할 계획입니다.

회사는 2000년 초반 삼성SDI에서 OLED를 개발하는데 있어 Metal Mask를 공동개발하여, 2003년에는 PMOLED용 파인메탈마스크를 전량 공급하였고, 2005년에는 파인메탈마스크 분할 마스크를 개발하였으며, 2010년에는 AMOLED TV용 파인메탈마스크인 SMS(Small Mask Scanning)를 공급하였던 이력이 있습니다. 그 이후로 파인메탈마스크 사업화를 위하여 연구개발을 지속하여 진행해왔으며, Full-HD, Quad-HD 해상도를 갖는 파인메탈마스크를 개발하였습니다. 현재 OLED 디스플레이 패널업체에 6세대용 파인메탈마스크 제품을 공급하여 평가를 진행 중입니다. (3) 사업구조회사는 소재 회사로부터 금속 박판을 공급받아, 포토에칭공정을 이용하여 메탈 마스크 시트를 제작한 후, 이를 금속 프레임에 인장용접하여 조립체형태로 완성하여 고객사에 납품하고 있습니다.

[오픈메탈마스크 제조공정]
오픈메탈마스크 제조 공정.jpg 오픈메탈마스크 제조 공정
(출처 : 풍원정밀)

나. 시장 현황(1) 시장의 특성

회사의 목표 시장은 우선적으로 OLED 디스플레이 시장을 선도하고 있는 국내의 디스플레이 제조 업체에 집중하되, 장기적으로는 성장하고 있는 중국 디스플레이 업체에도 진입할 계획을 가지고 있습니다. 2020년 AMOLED 시장은 금액 기준으로 한국이 85.8% 의 점유율을 보이고 있습니다. 그 뒤로는 중국이 13.2%를 차지하고 있으며, 이는 BOE, CSOT 등 중국의 기존 LCD를 주력으로 생산하던 디스플레이 업체들도 수익성이 높은 차세대 디스플레이 시장에서의 입지를 확보하기 위해 AMOLED 개발과 함께 생산 능력을 공격적으로 늘려가고 있는 추세입니다.

AMOLED는 모바일 등 중소형 패널 시장에서 가장 활성화 되어 있습니다. 중소형 패널 시장에서 국내업체들이 Flexible, Foldable 및 Rollable AMOLED 등 고난이도 기술이 적용된 제품을 상용화하였고, 생산효율 및 원가경쟁력이 우월하여 중소형 패널 시장을 선도하고 있습니다. 중국의 업체도 AMOLED 개발에 집중하고 있지만, 국내 업체와는 달리 기술력에 대한 시장의 검증을 아직 받지 못하였기에 당분간 국내 업체의 독주가 계속될 것으로 예상됩니다.

[국적별 AMOLED 시장 점유율]
국적별 amoled 시장 점유율.jpg 국적별 amoled 시장 점유율
(출처:머니투데이 기사(2021.3.14)/OMDIA, 한국디스플레이산업협회)

[국가별 스마트폰용 OLED출하량 추이 및 전망]
국가별 스마트폰용 oled출하량 추이 및 전망.jpg 국가별 스마트폰용 oled출하량 추이 및 전망
(출처: OMDIA, 하이투자증권)

초기의 평판디스플레이는 LCD의 완성도가 높지 않았고 비싼 가격으로 인하여 수요가 많지 않았기에 대형 TV 중심의 PDP 시장이 형성되었습니다. 하지만 PDP 제품은TV 이외의 다른 제품으로의 응용이 제한적이었던 반면 LCD는 휴대폰, 노트북, 모니터 등 중소형부터 대형의 TV까지 다양한 디스플레이를 적용할 수 있었으며, 기술 표준화와 범용화로 인하여 점차적으로 가격 경쟁력을 갖추게 되어 평판디스플레이 중에서도 지난 수년간 모바일 및 TV용 디스플레이 시장을 점유할 수 있었습니다. 최근에는 LCD 대비 화질, 응답속도 및 소비전력 등의 면에서 우수한 OLED 디스플레이로의 시장 변화가 일어나고 있습니다. 특히 OLED 관련 산업은 대한민국 디스플레이제조업체들의 기술 선도 아래 세계 최초로 상용화 되었으며, 지속적으로 성장하여 디스플레이 시장을 선도하고 있습니다. 중소형 OLED는 이미 스마트폰, 테블릿, 노트PC 등에 상용화 되어 여러 메이커로 확산되는 등 OLED 패널 채택율이 증가하는 추세이며, TV용 OLED는 대중화를 바탕으로 대형 디스플레이 부문의 성장을 주도할것으로 전망됩니다.

디스플레이 산업은 전후방 파급력이 큰 중간재 산업인 동시에 수직적 분업구조의 시스템 산업에 해당합니다. 모니터, TV 등 전방산업에 속하는 완제품의 경쟁력에 디스플레이가 상당한 영향을 미치며, 후방산업인 핵심 제조장비와 소재의 기술력이 패널의 경쟁력을 결정하는 밀접한 연관성을 지닙니다. 디스플레이 산업은 대기업이 설비투자를 하고, 중소기업으로부터 장비 및 부품, 소재를 조달받는 전형적인 분업형 생산 구조여서, 소수의 대기업과 수직 협력관계를 형성하는 다수의 중견, 중소기업으로구성됩니다. 패널 생산자 입장에서는 우수한 부품 및 재로, 장비 생산기업의 확보가 중요하고, 중견, 중소기업은 안정적으로 부품을 공급할 수 있는 패널 업체를 확보하는 것이 중요합니다. 디스플레이 산업의 경쟁력에 영향을 미치는 핵심요인은 신기술 개발력, 대량생산 기술력(수율 확보), 핵심소재 확보 등입니다. 특히 신기술개발력은 초고화질, 색재현성, 플렉시블 등으로 기술진화를 선도하는 핵심역량 축적이 필요한데, 회사는 선도적 기술 개발을 선도하는 국내 디스플레이 업체와 다년간 기술 협력을 해 오고 있습니다.

(2) 시장 규모 및 전망(가) 디스플레이 시장 전망

2021년 1분기 한국디스플레이산업협회의 통계에 따르면, 세계 디스플레이 시장은 2021년 1,573억불 규모에서 2027년에는 약 1,550억불의 시장으로, 매년 평균 약 1,540억불의 시장 규모가 형성될 것으로 예상됩니다. 디스플레이 시장에서 LCD 시장은 역성장하며, OLED 시장에서는 AMOLED 디스플레이에 대한 수요가 지속적으로 증가하여 AMOLED 디스플레이가 전체 디스플레이에서 차지하는 비중이 2021년 24.0%에서 2027년에는 30.8%로 매년 증가하는 추이를 보입니다.

[세계 디스플레이 시장 전망(수량)]
(단위:억개)
세계 디스플레이 시장 전망(수량).jpg 세계 디스플레이 시장 전망(수량)
(출처: 한국디스플레이산업협회)

세계 디스플레이 시장 전망(금액)
(단위:억$)
세계 디스플레이 시장 전망(금액).jpg 세계 디스플레이 시장 전망(금액)
(출처: 한국디스플레이산업협회)

OLED의 성장성은 스마트폰에서 두각을 나타냅니다. 스마트폰 시장의 성장 정체에도 불구하고, OLED 스마트폰의 침투율은 2019년 32%, 2020년 36%, 2021년 40%, 2022년 41%로 상승할 전망입니다.

글로벌 스마트폰 출하량 추이 및 전망
(단위:백만대, %)
글로벌 스마트폰 출하량 추이 및 전망.jpg 글로벌 스마트폰 출하량 추이 및 전망
(출처: 업계자료, 하나금융투자)

이는 기존 삼성전자 주도의 OLED 스마트폰 출하가 애플과 중화권 Set 업체들의 OLED 채용 확대로 이어져 OLED 스마트폰 출하가 본격 확산되었기 때문입니다. 애플은 아이폰 12 시리즈 4개 모델 모두에 OLED 패널을 탑재하는 것을 시작으로 향후 전부 OLED 패널을 채용하게 되며, 중화권 업체들도 주요 Set 업체들(화웨이, 샤오미, 오포 등)을 중심으로 지난해 20% 수준에서 올해 30% 초중반 수준까지 OLED 탑재율을 높일 계획입니다.

OLED는 성능 우위 및 자유로운 Form Factor 등으로 인해 소비자들에게 고급 디스플레이로 인식되어 선호도가 높은 것 외에도 5G 기반의 플렉시블 OLED 모델이 LTE 기반의 LCD, Rigid OLED 모델을 대체함(전력소비, 해상도, 주사율 등 여러 기술적 측면에서 유리)으로써 OLED 수요 변수에 영향을 줄 것입니다. 폴더블폰의 경우에는 플렉시블 OLED 위에서만 구현이 가능한 Form Factor로, 수요 변수에 영향을 줄 뿐만 아니라 Set당 채용 면적이 증가하게 됩니다.

전문 시장 조사 기관인 OMDIA(OLED Flexible Display Technology Tracker - 2Q21 Analysis(June 2021))에 따르면, AMOLED는 제품적용 확대로 시장규모가 2021년 43조원($38,273,911,000, 환율 1,130원/$ 기준)에서 2025년 53조원($46,969,990,000, 환율 1,130원/$ 기준)으로 연평균 약 5%의 성장성이 예상되며, 대형 OLED 또한 글로벌 OLED TV 출하량이 2021년 7백만대에서 2025년 12백만대로 증가하면서 연평균 14% 지속 성장될 것으로 예상되어 전체 시장규모에 있어서 꾸준히 상승이유지될 것으로 예상하고 있습니다.

[AMOLED 출하량 전망] [AMOLED 시장규모 전망]
(단위:백만대) (단위:백억원)
amoled shipment forecast(수량).jpg amoled shipment forecast(수량) amoled shipment forecast(금액).jpg AMOLED 시장규모 전망
(출처: OMDIA)

(나) 오픈메탈마스크 시장 전망

오픈메탈마스크 시장은 AMOLED 시장 성장에 따라 2025년에는 2만 7천장의 시장규모를 형성할 것으로 예상됩니다. 이는 주로 전방 산업 업체 중심으로 AMOLED 탑재율이 증가하면서 디스플레이 업체의 AMOLED 생산이 증가되어 수요가 급증될 것으로 판단되기 때문입니다.

OMDIA에 제시한 오픈메탈마스크 시장규모는 2025년 147억원으로 예상되나, 이는 Mask Sheet만의 금액이며, 오픈메탈마스크는 주로 오픈메탈마스크의 Mask Sheet와 프레임을 인장용접 후 납품하는 오픈메탈마스크 조립체 형태로 거래가 되므로, 2025년 실제 시장규모는 약 1,469억원 수준으로 연평균 13% 성장세가 지속될 것으로추정됩니다.

[오픈메탈마스크 출하량 전망] [오픈메탈마스크 시장 규모 전망]
(단위:천장) (단위:억원)
오픈메탈마스크 출하량 전망(수량).jpg 오픈메탈마스크 출하량 전망(수량) 오픈메탈마스크 출하량 전망(금액).jpg 오픈메탈마스크 시장 규모 전망
(출처: OMDIA)

(다) 파인메탈마스크 시장 전망

파인메탈마스크 시장은 오픈메탈마스크와 마찬가지로 전방 산업 업체 중심으로 AMOLED 탑재율이 증가하면서 AMOLED 시장의 성장에 따라 2025년에 42만6천장의 시장 규모를 형성할 것으로 예상되며, 2021년에 약 3,910억원에서 2025년 1조633억원으로 연평균 28% 성장세가 지속될 것으로 전망됩니다.

[파인메탈마스크 출하량 전망] [파인메탈마스크 시장 규모 전망]
(단위:천장) (단위:억원)
파인메탈마스크 출하량 전망(수량).jpg 파인메탈마스크 출하량 전망(수량) 파인메탈마스크 출하량 전망(금액).jpg 파인메탈마스크 시장 규모 전망
(출처: OMDIA)

다. 시장 경쟁요인 및 회사의 경쟁력

파인메탈마스크는 현재 일본 다이니폰인쇄(DNP)가 사실상 시장을 독점하고 있는 상황입니다. 국내업체들이 시장진입을 위해서 여러가지 형태의 기술을 기반으로 파인메탈마스크개발을 진행하고 있습니다. 오픈메탈마스크는 픽셀에 해당하는 작은 개구부를 형성해야 하는 파인메탈마스크와 달리 오픈메탈마스크는 좀더 여유있는 가공정밀도를 요구하고 있습니다. 현재 국내 몇 개 업체가 시장을 점유하고 있는 상황입니다. 가공정밀도는 파인메탈마스크보다 낮으나, 프레임에 인장용접을 정밀하게 구현하는 기술력과 노하우가 필요하여 해외 업체들은 아직 시장진입을 하지 못하고 있습니다.

디스플레이 패널 업체들의 요구 수준이 지속적으로 상승하고 있어 이를 충족하기 위한 기술개발 및 투자가 지속되어야 하며, 공급실적이 없으면 신규 공급업체로 진입하기 어려워 신규 업체들이 메탈 마스크 산업에 진출하는 데 있어 진입장벽이 높은 편입니다.

(가) 안정적인 매출처

회사는 2000년대 초부터 OLED용 메탈 마스크를 공급하기 시작하여, PMOLED의 오픈메탈마스크 및 파인메탈마스크를 전량 공급하였으며, AMOLED와 관련하여 현재의 분할 스틱형태의 파인메탈마스크도 고객사와 같이 개발한 경험이 있습니다.이러한 업력을 바탕으로 현재 세계 AMOLED 산업을 과점하고 있는 국내 AMOLED 패널 업체 모두에게 오 픈메탈마스크와 스틱바마스크 등을 안정적으로 공급하고 있습니다.

(나) 차별화된 기술 경쟁력

1) Edge Define Technology

습식 에칭을 이용한 메탈마스크 제작은 일반적으로 INVAR 박판을 Roll 형태로 장비에 연결하여 연속적으로 생산 공정이 가능한 Roll-to-Roll 방식이 적용됩니다.

20㎛ 이하의 얇은 INVAR 박판을 Roll-to-Roll로 진행하는 과정에서 박판 금속은 미세하게 변형이 발생하게 되고, 이를 그대로 가공할 경우 설계도와는 달리 Hole 사이즈나 위치가 다르게 구현되어 불량이 발생하게 됩니다.

또한 에칭 과정에서도 박판 중앙부와 외곽부의 에칭 속도가 약간 차이가 있기 때문에같은 설계를 반영할 경우 제품의 위치마다 미세 Hole 사이즈의 오차가 발생하게 됩니다. 이를 해결하기 위해 제품의 설계 과정에서 위치별 에칭 속도차를 보정하기 위한 단계보정(Gradation) 설계, 철판의 장력 차이나 중력 등으로 인한 제품의 형상을 보정하기 위한 경사(Slope) 보정, 휨(Bending) 보정 등 다년간의 에칭 공정 운용 및 제품 형상에 대한 분석을 통한 설계 보정기술의 노하우를 축적하여 제품 설계에 적용하고 있습니다.

현재 상용 설계 Tool 중에는 메탈마스크 제조에 필요한 이러한 여러가지 설계 보정기능을 지원하는 제품이 없고, Hole이 수천만개에 달하는 메탈마스크 스틱 설계에서 이러한 보정을 각각 적용하는 것은 사실상 불가능합니다.

이에 회사는 이러한 보정을 일괄적으로 설정하여 설계할 수 있는 프로그램을 독자적으로 개발하여 제품의 형상 보정에 적용하고 있습니다.2) 독자개발 Etching Resist 파인메탈마스크의 공정 특성상 Two-step 에칭 전 One-step 에칭면의 부식을 방지하기 위하여 액상 Resin을 도포하게 됩니다. 이를 Etching Resist(이하 ER) 코팅 공정이라고 칭하며, 이러한 ER 코팅 공정에서 중요한 관리 항목은 Resin의 배합, 코팅 두께, 건조 조건입니다. 특히, Resin의 배합조건에 따라 Resin의 기본 특성인 내에칭성이 결정되며, 건조 조건에 따라 Two-step 에칭 진행 시 One-step 에칭면이 만나는 경계지점에서의 에칭액 침투를 막아 둔턱 높이 확보 및 패턴의 형상을 결정짓는 중요한 역할을 합니다.

[ER코팅을 통한 One-Step 에칭면 부식 방지 모식도]
er코팅을 통한 one-step 에칭면 부식 방지 모식도.jpg er코팅을 통한 one-step 에칭면 부식 방지 모식도
(출처: 풍원정밀)

회사는 내에칭성이 우수한 ER를 자체개발하여 특허를 확보하였으며, 공정에 반영하고 있습니다.

3) H-PR Technology

파인메탈마스크 제조에 있어서 PR 선정은 공정설계 및 기술개발의 시작점이 되는 중요한 재료입니다. 메탈마스크 생산시에는 일반적으로 PR로서 DFR(Dry Film Photo Resist)을 사용하고 있습니다.

그러나 DFR은 5~10㎛ 두께를 가지기 때문에 1~2㎛ 두께로 코팅이 가능한 액상PR(LPR, Liquid Photo Resist)에 비해 고해상도 패턴 구현에 한계가 있습니다.

회사는 INVAR 표면과 코팅면의 접착력 향상을 위해, 액상 PR 코팅하기 전 INVAR 표면 개질 및 거칠기를 조절할 수 있는 약품을 풍원화학과 공동 개발하여 코팅 공정에 적용하고 있어, 높은 밀착력을 통한 미세 패턴 형상 구현 및 액상 PR의 장점을 극대화할 수 있는 공정 조건을 수립하였습니다.

(다) One-Stop Solution

회사는 오픈메탈마스크 공급망에서 기존에 외주로 진행되던 공정들을 내재화하여 제공하고 있습니다. 기존에는 오픈메탈마스크 제작 후, 외부의 세정업체에서 세정과정을 거쳐 고객사에 공급하는 구조였으나, 회사가 세정공정을 내재화하여 오픈메탈마스크 제작 후 클린룸내에서 바로 세정하여 고객사에 공급할 수 있도록 하였습니다.

또한 봉지공정에 사용되는 오픈메탈마스크의 경우, 오픈메탈마스크의 인장용접 공정 후에 절연층을 증착하여 고객사에 공급하게 됩니다. 기존에는 절연층 증착공정을 외부의 Sputter 업체에서 진행하였는데, 회사는 이 공정을 내재화하여 오픈메탈마스크의 인장용접 후 클린룸내에서 바로 세정을 진행하고 이어서 절연층 증착을 진행할 수있도록 하였습니다.

상기 과정을 통해 오픈메탈마스크의 물류비용과 시간, 포장/이동 등에서 발생할 수 있는 손실 및 리스크를 줄여 고객사에 Quality, Cost, Delivery측면의 Value를 제공하고 있습니다.