표준연, 반도체 공정용 가스 품질평가 체계 구축

[이데일리 강민구 기자] 반도체 주요 공정에 필요한 가스의 품질을 국내에서 객관적으로 평가할 수 있는 체계가 구축됐다.

한국표준과학연구원은 고순도 가스 15종의 순도분석기술과 시험절차를 확립하고, 측정 정확성을 확인하는 인증표준물질 6종을 개발했다고 6일 밝혔다.

반도체 공정용 고순도 가스 순도분석 기술을 개발한 한국표준과학연구원 연구진.(사진=한국표준과학연구원)

2019년 일본 수출규제와 글로벌 공급망 불안 등을 거치며 반도체 소재의 국산화와 공급망 다변화 필요성이 대두됐다. 하지만 수백 단계의 고난도 공정에 수많은 소재가 투입되는 반도체 제조 특성상, 특정 가스에 포함된 극미량의 불순물이나 미세한 품질 편차도 수개월 뒤 수율 저하나 제품 불량으로 이어질 수 있다. 이 때문에 신규 소재를 도입하려면 장기간의 공정 검증과 상당한 비용이 소요돼 공급처를 바꾸기가 쉽지 않다.

업계에서는 기존 공급업체가 발급한 자체 성적서와 오랫동안 축적된 사용 실적이 사실상 품질보증 역할을 했다. 그러나 최근 공급망 재편으로 국산 제품이나 신규 공급처의 제품 도입을 검토해야 하는 사례가 늘면서 이들 제품의 품질을 객관적으로 입증할 독립적인 시험 결과가 필요해졌다.

표준연은 지난 2020년 불화수소 품질평가 서비스를 시작한 이래, 단계적으로 대상을 늘려 식각·세정·증착용 고순도 가스 15종에 대한 순도분석 기반을 구축했고, 가스별 표준 시험절차를 마련해 15종 전 품목에 대한 시험분석 서비스 체계를 갖췄다.

특히 정확한 기준값이 부여된 주요 불순물 분석용 인증표준물질 6종을 개발해 현장 분석 장비의 측정 정확성을 검증하고, 측정 결과의 신뢰성과 비교 가능성을 높였다.

이 같은 분석 인프라를 구축하려면 위험가스를 다룰 안전한 시험 환경 조성이 필수적이었다. 표준연은 독성·부식성·폭발성이 강한 반도체용 가스를 취급할 특수 배관과 안전 캐비닛, 누출 감지 센서, 배출가스 후처리·공조설비를 구비하고, 금속성 불순물 정밀 분석을 위한 전용 클린룸도 구축했다. 극미량 불순물 분석에는 표준연의 가스 분석 기술력과 수십 년간 축적한 경험된 경험도 활용했다.

표준연은 확립된 분석 시스템을 바탕으로 현재까지 총 34건의 시험서비스를 제공했다. 국산화와 공급 다변화가 진행 중인 불화수소 품목을 중심으로 시험 수요가 이어지고 있다. 시험 결과는 가스 제조기업의 자체 분석법 검증과 제조·정제공정 개선, 수입·국산제품 간 품질 비교 등에 활용되고 있다.

한편, 표준연은 시험서비스의 민간 확산과 기업 지원 확대를 위해 민간 시험기관과 협력한 후속 인프라 구축도 추진하고 있다.

오상협 표준연 가스측정그룹 책임연구원은 “반도체 소재 국산화가 실제 산업 현장으로 이어지려면 제품의 품질을 신뢰할 수 있는 객관적 데이터로 입증하는 과정이 필수”라며 “표준연의 가스 측정표준과 분석 역량을 바탕으로 국내 기업의 품질관리와 공급망 대응을 뒷받침하겠다”고 전했다.