APS, 삼성D가 인수한 이매진처럼 실리콘 기판 기반 섀도마스크도 개발 계획
올레도스 섀도마스크로 레이저 패터닝 방식 FMM을 개발해온 APS가 실리콘 기판 기반 섀도마스크도 병행 개발한다. 삼성디스플레이가 지난해 실리콘 기판 마스크를 사용하는 미국 올레도스 업체 이매진(eMagin)을 인수한 것이 영향을 미친 것으로 추정된다.
9일 업계에 따르면 APS머티리얼즈는 확장현실(XR) 기기에 사용할 수 있는 올레도스(OLEDoS:OLED on Silicon)용 섀도마스크 개발 방향과 관련해, 기존 레이저 패터닝 방식 파인메탈마스크(FMM)와 함께, 실리콘 기판 기반 섀도마스크도 함께 개발하는 것으로 결정했다.
올레도스는 실리콘 기판 위에 유기발광다이오드(OLED)를 증착한 마이크로디스플레이를 말한다. 올레도스 중에서도 적(R)녹(G)청(B) 서브픽셀을 같은 층에 증착하는 RGB 올레도스를 구현하려면 FMM 같은 섀도마스크가 필요하다. FMM은 금속(Metal) 재질의 미세한 마스크(Fine Mask)를 말하고, 실리콘(Si) 재질의 미세한 마스크(Fine Mask)는 파인실리콘마스크(FSM)라고 부를 수 있다.
APS머티리얼즈가 개발을 검토 중인 실리콘 기판 기반 섀도마스크는 여럿이다. 건식 식각 방식을 사용하는 'FDM'(Fine Dry etching Mask), 그리고 'FHM'(Fine Hybrid Mask) 등이 대표적이다. 회사에선 이러한 실리콘 기판 기반 방식 섀도마스크를 묶어 'FXM'이라고 부르는 것으로 알려졌다.
지난해 업계에 알려진 FDM은 실리콘 기판 위에 인바(Invar·니켈-철 특수합금)를 코팅하고, 노광 공정과 건식 식각 공정을 통해 패턴을 만든 다음, 후면 식각(Back Etch)으로 패턴이 형성된 부문에 있던 실리콘 기판을 깎아내는 기술이다. FDM은 반도체 노광 공정을 사용해서 초고해상도 화면 구현을 위한 마스크 구멍을 정교하게 뚫을 수 있다.
APS머티리얼즈에서는 패턴(마스크 구멍) 아래에 있는 실리콘 기판을 제거하면 금속 재질 인바가 남기 때문에 마스크 강성을 확보할 수 있다고 기대한 것으로 알려졌다. 이론적으로 마스크 강성을 확보하면 반복 세정이 가능해 경제성을 높일 수 있다.
삼성디스플레이가 지난해 5월 인수한 미국 올레도스 업체 이매진이 사용하는 실리콘 기판 마스크는, 실리콘 기판 위에 실리콘 나이트라이드를 증착하고 반도체 노광 공정으로 패턴을 만든 뒤 실리콘 기판을 깎아낸다. 이매진 방식이 실리콘 소재 마스크를 사용하기 때문에 FSM이라고 표현할 수 있다. 이 방식은 마스크 재질이 금속이 아니라 실리콘 나이트라이드여서 세정과 반복 사용이 어렵다는 단점이 있다. 이매진의 RGB 올레도스는 경제성보다는 신뢰성이 중요한 미국 국방부에 납품 중이다.
하지만, APS머티리얼즈 구상처럼 금속 재질 마스크를 사용하는 FDM에서도 초고해상도 화면을 구현하려면 마스크 두께가 1~2마이크로미터(um) 수준으로 얇아져야 하는데, 이때도 반복 세정이 얼마나 가능할지는 현재로선 불확실하다. APS머티리얼즈에서는 FDM을 비롯한 실리콘 기판 기반 마스크를 개발한다는 방침을 세웠지만 아직 삼성디스플레이에 실리콘 기판 기반 마스크 샘플을 납품하진 못한 것으로 알려졌다. 샘플 납품까지 진행하려면 추가 투자와 연구개발이 필요할 것이란 관측도 나온다.
APS머티리얼즈가 레이저 패터닝 방식 FMM을 고집하지 않고, 실리콘 기판 기반 마스크 병행 개발을 결정한 것에는, 지난해 삼성디스플레이의 이매진 인수가 영향을 미친 것으로 추정된다. 삼성디스플레이는 다른 패널 업체보다 앞서 RGB 올레도스를 개발하고 있다. 삼성디스플레이는 이번주 미국에서 열리는 CES에서도 화소밀도 3500PPI(Pixels Per Inch) 1.03인치 RGB 올레도스를 전시한다.
한편, APS머티리얼즈가 주관기관으로 참여한 4000PPI 증강현실(AR) 글래스 시제품 제작 국책과제는 올해까지 진행된다. 산업통상자원부가 주관하는 이 국책과제 이름은 '증강현실용 고휘도와 고해상도를 갖는 자발광 OLED용 마이크로 디스플레이 기술 개발'이다. APS는 지난 2022년 12월 화소밀도 3000PPI 수준 RGB 방식 올레도스를 공개한 바 있다. 3000PPI급 RGB 올레도스 구현을 위한 레이저 패터닝 방식 FMM을 개발했다는 점을 알리는 것이 목적이었다.
APS머티리얼즈는 지난해 8월 부산에서 열린 IMID 발표에서도 기존 레이저 패터닝 방식 FMM만 소개했다. 당시 IMID에 참석했던 이들 중에는 APS머티리얼즈 발표에서 실리콘 기판 기반 섀도마스크 개발 소식을 기대한 이들도 있었지만, 회사 측에선 별다른 언급이 없었다.
디일렉=이기종 기자 [email protected]
《반도체·디스플레이·배터리·전장·ICT·게임·콘텐츠 전문미디어 디일렉》
