[딜사이트 김주연 기자] 삼성디스플레이의 8.6세대 유기발광다이오드(OLED) 라인(A6)이 정전척(ESC) 관련 공정 안정화 문제로 지난해 홍역을 앓은 것으로 밝혀졌다. 정전척이 원활히 작동하지 않아 유리 원장이 파손되는 사례까지 발생한 것으로 전해지면서다. 다만 올해들어 개선되면서 수율이 오르고 있지만 BOE 등 디스플레이 업체들이 8.6세대 공정에서 안정적인 수율 확보까지 어려움을 겪고 있는 것으로 알려졌다. 

업계에 따르면 삼성디스플레이는 지난해 연말까지 8.6세대 OLED 라인 구축 과정에서 정전척으로 인한 대형 기판의 탈·부착 공정에서 어려움을 겪은 것으로 알려졌다. 정전척은 정전기 힘을 이용해 유리 기판을 하단 플레이트에 밀착시키는 장치로, 대면적 기판의 평탄도를 유지해 정밀한 증착을 가능하게 하는 핵심 부품이다. 그 외 헬륨 가스와 온도 등을 조정해 온도 균일도, 탈착 안정성 등을 지원한다. 

특히 8.6세대 OLED 공정에서는 정전척이 양산 안정성을 좌우하는 핵심 변수로 부상하고 있다. 기존 6세대(1500mm×1850mm) 대비 8.6세대(2290mm×2620mm)로 기판이 대형화되면서 중력에 따른 처짐을 제어해야 하기 때문이다. 여기에 OLED는 진공 환경에서 유기물을 증착하는 공정 특성상 기판의 평탄도와 온도 균일도, 정전기 제어가 동시에 요구되기 때문에 정전척의 중요도가 높아졌다는 평가다. 

업계 관계자들은 증착 전후로 정전척에서 기판을 탈·부착하는 과정에서 문제가 발생하고 있다고 지적한다. 정전척에 부착된 기판이 전압을 제거한 이후에도 원활하게 떨어지지 않거나, 반대로 초기 흡착이 불안정해 공정 과정에서 기판이 흔들리면서 파손되는 사례가 발생하는 것으로 알려졌다. 기판을 안정적으로 부착하려면 정전력과 헬륨 압력, 온도 조건 등을 정밀하게 제어해야 하는데, 만약 부착력을 높이기 위해 전압을 올릴 경우 잔류 정전기로 인해 박막트랜지스터(TFT)에 악영향을 줄 수도 있다. 일본 캐논도키 증착기 문제라는 이야기도 나온다. BOE 역시 이 문제로 고민 중인 것으로 전해졌다. 

일각에서는 이를 해결하지 못할 경우 양산 일정 전반에 영향을 미칠 수 있다는 우려도 제기된다. 업계에 따르면 삼성디스플레이는 올해 2분기 양산을 시작해 하반기에는 애플의 맥북 프로에 탑재될 OLED 패널 약 200만대를 납품할 계획이다. 이에 공정 안정화 과정이 지연될 경우 고객사 일정에 맞춘 패널 공급에도 변수가 생길 수 있다는 분석이다. 업계에서는 초기 양산 이후 수율을 끌어올리는 과정이 병행되더라도 일정 지연 가능성을 완전히 배제하기는 어렵다는 시각이 나온다.

한 업계 관계자는 "삼성디스플레이가 지난해 연말까지 정전척 문제를 해결하는 과정에서 유리 기판이 파손되는 사례가 발생한 것으로 안다"고 말했다. 또 다른 업계 관계자도 "지난해 정전척 관련 문제를 겪은 것으로 안다"며 "삼성디스플레이는 원장을 반으로 자르는 하프컷(Half Cut) 방식으로 증착하는데, 그럼에도 원장 크기가 1미터 이상이다. 그 정도 크기의 원장을 정전척으로 고정하는 것 자체가 매우 어려운 기술"이라고 했다.

다만 현재 삼성디스플레이는 헬륨 압력과 정전력 조건, 온도 균일성 등을 종합적으로 조정하며 공정 안정화를 진행 중인 것으로 알려졌다. 수율이 70%대까지 다다른 것으로 전해졌다. 개선은 이뤄지고 있지만 안정적인 양산 수율 확보까지는 끝까지 긴장을 늦추면 안된다는 분석이다. 

다른 업계 관계자는 "현재 압력, 헬륨 가스 등을 조정하며 공정 안정성을 끌어올리는 것으로 알고 있다"며 "꼭 수율 80%를 달성해야 양산을 시작하는 것은 아닌 만큼 양산에 돌입하더라도 점차적으로 수율을 끌어올려 문제를 잡아낼 수 있다고 생각해 지속적으로 8.6세대 라인에 투자하는 것으로 판단된다"고 말했다. 

이와 더불어 IT OLED 시장 자체의 성장 속도도 변수로 작용하고 있다. 시장이 기대만큼 빠르게 확대되지 않으면서 삼성디스플레이 역시 양산 속도를 보수적으로 가져갈 수밖에 없는 환경이라는 분석이 나온다.

업계에 따르면 최근 고화질 디스플레이 수요 증가로 IT OLED 시장에 대한 기대감이 제기되고 있지만 실제 확산 속도는 더딘 상황이다. 이에 BOE, 비전옥스 등 중국 업체들도 8.6세대 OLED 투자에 나서고 있으나 시장 확대가 이를 뒷받침하지 못할 경우 공급 부담으로 이어질 수 있다는 지적도 나온다.

특히 시장 침투율이 여전히 낮은 수준에 머물러 있다는 점이 한계로 꼽힌다. 유비리서치에 따르면 OLED 채용 비율은 태블릿 5.9%, 노트북 4.4%, 모니터 2.0%에 그치며 프리미엄 제품 중심으로만 적용되고 있다. 유비리서치는 "가격 경쟁력 측면에서 LCD 대비 부담이 여전히 크다"고 분석했다.

디스플레이 업계 관계자는 "IT OLED 시장 규모가 예상보다 제한적인 수준에 머물고 있어 양산 속도 조절을 검토하는 것으로 안다"며 "IT 시장의 OLED 전환 필요성은 분명하지만 아직은 프리미엄 제품에 제한돼 있어 시장 상황을 감안할 수밖에 없는 단계"라고 말했다.

삼성디스플레이 관계자는 "공정 문제로 양산 일정에 차질이 생겼다는 일각의 주장은 사실 무근"이라며 "현재 IT용 OLED 라인 구축은 순항하고 있고, 당초 계획에 맞춰 양산을 시작할 것"이라고 말했다.