CO2 초임계 방식을 이용해 반도체 생산공정에 사용되는 ‘패턴 웨이퍼 건식 세정기술’이 세계 최초로 산학협동으로 개발돼 주목을 받고 있다.
산업자원부는 최근 서강대학교 화학생명공학과 유기풍 교수 연구팀이 (주)신성이엔지, (주)동우화인켐 등 반도체 장비업체들과 협력해 세계 최초로 반도체산업의 세정라인에 활용되는 초임계 유체기술을 이용한 ‘차세대 패턴 웨이퍼 건식 세정기술’을 개발했다고 발표했다.
유기풍 교수 연구팀이 개발한 ‘초임계 건식 세정 기술’은 현재 반도체 생산공정의 세정기술로 대부분 사용되는 ‘습식 세정법 기술’에 비해 60% 이상 에너지를 절감하고 연간 1,380억원을 절약할 수 있는 세계적 수준의 기술로 미래 성장 동력산업으로 발전시킬 수 있는 획기적인 기술이라고 평가되고 있다.
현재 전세계 반도체 산업은 반도체 생산공정상 팹라인(Fabrication Line)에서 불순물(포토레지스트 등)을 제거하는 고도 세정과정을 초순수(UPW : Ultrapure Water)를 사용하는 습식 세정법으로 대부분 처리하고 있으며 이는 에너지 사용 및 오염물질을 많이 배출하는 대표적 에너지 다소비 공정인 것으로 알려져 있다.
현재 사용되는 습식세정시스템은 고집적 반도체 칩을 생산하기 위한 1개 팹라인 당 약 300억원 정도 투자되고 있으며 엄청난 양의 초순수, 황산, 불산 등의 유해케미컬의 사용과 함께 과다 에너지 소비 등으로 치명적 기술적 문제를 안고 있었다.
그러나 금번 유교수 연구팀이 개발한 ‘초임계유체 건식 세정기술’은 초임계 상태의 CO2를 이용한 것으로 지금까지의 과학·기술적 제반 문제를 완전히 해결했으며 현재 습식세정에 의한 세정효과와 동일한 효과를 거둘 수 있는 국제적으로도 가장 앞선 기술의 개가라고 할 수 있다.
특히 우리나라의 반도체 산업은 국제적인 신기술을 선도하고 있어 동 신기술이 반도체 제조 팹라인에 설치, 신개념의 건식 세정장비로 사용되면 곧바로 국제적 표준기술로 자리매김할 것으로 기대되는 동시에 이같은 기술력을 바탕으로 국제시장에서 선점할 경우 인프라 구축 사업규모는 실로 천문학적인 액수가 될 것으로 예상되고 있다.
CO2 초임계유체 건식 세정기술은 현재 국내특허 2편, 미국특허 2편을 제출한 상태로 국내·외 반도체 장비회사들과 상업용 초임계 세정장비 개발을 협의 중에 있다.
그 동안 국제적 반도체 장비회사들은 초임계유체 건식 세정기술의 상용화를 위해 社運을 걸고 연구경쟁을 하고 있으나 초임계 CO2와 첨가제가 세정이 진행되는 전 과정동안 균일한 초임계 상으로 유지되어야 하는 과학적 난제가 있어 실용화가 지연돼 왔다.
국제 반도체 기술 로드맵(ITRS)에서는 현재 습식세정을 대신할 수 있는 가장 유망한 기술로 초임계 유체 세정 기술을 선정하고 있어 향후 2010년내에는 실제로 이러한 기술이 시장에 보급될 것으로 전망하고 있다.
그동안 습식 세정법을 대신하는 건식 후보 기술로는 초임계유체 세정법, 플라즈마법, 메가소닉법, 레이저법 등이 있으나 초임계유체 세정법이 가장 유망한 후보기술로 인정받고 있다.
<용어설명>
초임계유체 : 순수한 물질(물, CO2 등)에 온도와 압력을 높여주면 기체나 액체로 머물 수 없는 초임계 상태가 되며 이때 기체와 액체의 양면적인 물성을 나타내는 유체로 변화
