반도체 식각에 사용되는 CF 계열 가스가 높은 온난화 지수로 인해 사용량 제한에 직면할 수 있다며 공급제한에 대한 대비가 필요하다는 의견이 제시됐다.

한국SEMI는 지난 18일부터 31일까지 온라인으로 ‘SMC korea 2022’를 개최했다.

이번 행사에서 삼성전자 조윤정 마스터는 ‘차세대 반도체 소재의 도전과 기회’를 주제로 발표했다.

조윤정 마스터는 CF 계열 특수가스의 사용량 증가는 불가피하지만, 온난화 지수가 높기 때문에 향후 어느 순간 사용이 중단될 수 있어 이에 대한 대비가 필요하다고 언급했다.

조윤정 마스터는 CF 계열 특수가스의 경우 3D 낸드 3D 스택에서 하크(HARC) 공정시 종회비 조절을 위해 반드시 사용해야 하기 때문에 현재로서는 대체물질도 없고, 향후에도 지속적으로 사용량이 증가할 것이라고 밝혔다.

현재 식각공정에 사용되는 5대 온난화지수(GWP)가 높은 특수가스는 CF4, CHF3, C4F6, C4F8, SF6 등인데 CF4는 CWP가 6,500, CHF3는 GWP가 11,700, C4F6는 GWP가 9,200, C4F8은 GWP가 8,700, SF6는 GWP가 23,900으로 모두 GWP가 높다.

이에 업계는 이 특수가스들을 대체 할 수 있는 가스를 개발 중이나 이 경우 반도체 공정을 전환해야 하는 어려움이 있기 때문에 상당한 시간이 걸릴 것으로 보인다.

특히 현재 연구되는 방법으로는 이들 가스의 사용량은 유지하면서 처리 시설을 통한 배출을 극소화하는 방법인데, 이 경우 최근의 국제적인 ESG 확산에 따라 글로벌 정치적으로 유럽 등에서 사용량 또는 생산량을 제한 할 경우 공급문제가 발생할 가능성이 매우 높다.

조윤정 마스터에 따르면 현재 대체 물질이 개발된 것도 있고, 개발이 진행 중인 것도 있지만 현재로서는 완전대체는 불가하며, 대체에 걸리는 시간도 상당할 것이라고 밝혔다.

또한 향후 저온 공정이 확산되며, 극저온 식각가스가 많이 사용 될 것으로 전망했으며, 극저온 식각가스가 사용된다고 하더라도 CF 계열 가스가 모두 대체되기는 힘들 것이고, 사용량이 줄지는 않을 것으로 내다봤다.

이에 소재, 장비사와 대체 가스 개발에 대한 협업이 필수적이며, 소재 문제 해결이 앞으로 반도체 공정에서 중요한 핵심 키가 될 것 이라고 언급했다.

한편 본지 e4ds는 오는 6월10일 코엑스 327호에서 ‘2022 e4ds 반도체 트렌드 DAY’ 행사를 진행한다. 이번 세미나에서는 반도체 최신 동향과 함께 프리커서, 특수가스, 차세대 메모리 반도체 등에 대해 발표할 예정이다.