반도체용 초고순도 가스 15종 국내 검증 기반 완성

한국표준과학연구원(KRISS)이 반도체 식각·세정·증착 공정에 사용되는 고순도 가스 15종의 순도분석기술과 시험절차를 확립했다. 측정 정확성을 확인할 수 있는 인증표준물질 6종도 함께 개발했다. 이로써 공급업체가 발급한 성적서에 의존하지 않고 국내에서 반도체 공정용 가스의 품질을 객관적으로 시험·평가할 수 있는 기반이 마련됐다.

분석 대상은 불화수소(HF), 염화수소(HCl), 암모니아(NH₃), 일산화탄소(CO), 황화카보닐(COS), 사염화규소(SiCl₄), 삼불화질소(NF₃), 사불화탄소(CF₄), 삼불화메탄(CHF₃), 이불화메탄(CH₂F₂)이다. 여기에 트리플루오로아세틸 플루오라이드(C₂F₄O), 옥타플루오로프로판(C₃F8), 헥사플루오로-1,3-부타디엔(C₄F6), 헥사플루오로-2-부텐(C₄H₂F6), 옥타플루오로사이클로부탄(C₄F8)이 포함된다. 연구팀은 현재 15개 전 품목의 시험분석 서비스 체계를 갖췄다.

반도체 제조 소재는 공정 검증에 많은 비용과 시간이 필요해 새로운 소재를 도입하거나 공급처를 변경하기가 쉽지 않았다. 특히 2019년 일본의 수출 규제와 글로벌 공급망 불안은 국내 업체들이 겪는 조달 부담을 키웠다. 연구팀은 이런 환경에서 2020년 불화수소 품질평가 서비스를 시작한 뒤 분석 대상을 단계적으로 확대해 주요 공정용 가스 전반의 순도분석 기반을 구축했다.

연구팀이 개발한 인증표준물질 6종에는 주요 불순물 분석에 필요한 정확한 기준값이 부여됐다. 이를 활용하면 산업 현장 분석 장비의 측정 정확성을 검증하고 결과의 신뢰성을 확인할 수 있다. 순도 99.9999%인 6N급 가스는 나머지 0.0001%에 든 수분·산소·탄화수소·금속 성분 등 극미량 불순물을 성분별로 구분해야 한다. 오상협 가스측정그룹 책임연구원은 이번 성과가 축적된 가스 분석 기술과 정밀측정 역량을 토대로 완성됐다고 설명했다.