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1일 서울 강남구 코엑스에서 열린 반도체 산업 전시회 ‘세미콘코리아 2018’에서 삼성전자(005930)와 SK하이닉스(000660) 등 국내·외 반도체 업체들은 주요 공정에서 사용하는 화학 물질의 변화 추세에 대한 사례를 공유했다.
업계는 환경 영향 문제와 생산 효율이라는 두 가지 요소를 모두 쫓기 위해 새로운 물질 활용에 주목하고 있다. 업계에서는 우선 산도(pH)를 낮춰 강한 산성에서 보다 중성에 가까운 물질을 활용하는 방안을 연구하고 있다. 또 기존의 물을 사용하는 습식 세척(Wet Cleaning)과 함께 새로이 건식 세척(Dry Cleaning)에 대한 방안에도 역시 주목하고 있다.
유해성 낮추고 새로운 방식 도입 활발
유럽의 반도체 연구소인 아이멕(imec)의 기 베렉케 선임연구원은 미세공정인 나노미터(nm) 단위의 ‘나노 구조’에서 “칩의 설계가 더 깊어지는 등 기술 난이도가 높아지고 있다”며 “pH를 낮추고 소재 비율에 변화를 주며 다양한 방식이 시도되고 있다”고 설명했다.
메모리 제조 공정에서 강점을 가진 국내 업체들도 역시 이런 요소에 주목하고 있다. 우선 D램의 경우 생산과정에서 날로 복잡해지는 CMP(화학적 기계 연마) 공정에서 갈수록 부담이 증가하면서, 이를 고려한 공정 개선 작업에 매진하고 있다. 김상수 SK하이닉스 책임은 세리아(Ceria, 산화세륨) 관련 방안에 주목하며 “생산 비용 절감도 고려해야 하기 때문에 비용도 고려한 연구가 필요하다”고 설명했다. 이어 새로운 화학 물질 사용 시 고려해야 할 사항으로 ‘낮은 산도(pH)’와 ‘높은 산화(oxidation)’를 꼽았다.
낸드플래시의 경우 기존의 습식 세척 대신 건식 세척 방식에 주목하고 있다. 신재진 삼성전자 수석은 건식 세척이 “반도체 표면(surface)의 부산물(by-product) 제거를 촉진하고 있다”며 습식 대비 건식이 갖는 여러 장점에 주목해야 한다고 설명했다. 특히 수직 적층 방식의 3D(3차원) 낸드 개발 과정에서 비용을 절감할 수 있어 우위를 갖는다고 밝혔다.
추가 비용 부담 해소하고 새 기술 선점 추진
여기에 미세공정 발달과 3D 낸드 등 새로운 형태의 기술이 등장하면서, 식각 등 주요 공정에 사용하는 물질의 특성도 변화해 이 부분 기술을 발빠르게 확보하려는 목적도 있다는 것이 업계의 전언이다.