ㅇ 대형 OLED TV 디스플레이 등의 대면적 디스플레이 산업의 경우, 기판의 대형화에 따른 장비 사이즈가 증가 및 제품 전환(LCD→OLED)에 따른 소자 안정화 구조 강화로 무기막 형성을 위한 화학기상증착(CVD) 공정 비중이 증가하고 있음. 화학기상증착 공정 비중 증가는 공정 가스 소비를 확대시키고 있으며, 사용되는 가스들이 가지는 높은 온난화 지수(GWP)로 인하여 디스플레이 산업의 탄소 배출량 증가가 산업계 및 국가적 문제로 대응이 요구되고 있음.

※ 화학기상증착 공정 가스(N2O) 소비량 : 2021년 기준 2014년 대비 6.6배 이상 증가 (출처:WDICC, KDIA)

ㅇ 특히 디스플레이 제조 공정에서 TFT 소자 절연막(Gate Insulator)의 화학기상증착 장비 챔버 유지관리를 위한 내부 세정 가스로 NF3를 사용하고 있음. NF3의 경우 높은 GWP를 지닌 온실가스로, 탄소 배출 저감을 위해 저 GWP 지수를 가지는 대체 가스 개발 및 이에 필요한 핵심 재료/공정 개발이 필요함. 또한 TFT 소자 절연막(SiOx) 형성에 사용되는 가스 중 산소 라디칼 발생 가스 (N2O)의 경우 높은 온난화 지수(GWP)와 낮은 공정 분해율을 지닌 온실 가스임.

ㅇ 더 나아가 TFT소자의 보호막도 외부환경에서 소자를 보호하기 위한 단순한 용도에서 소자의 특성과 신뢰성을 확보하기위해 다양한 기능을 부여받게 되어 단순한 구조에서 SiNx, SiOx, SiON 등의 다양한 복합막 구조로 발전되고 있음. 디스플레이 TFT소자내 보호막 성막은 현재 SiH4 가스와 NH3, N2, N2O 등 다양한 가스를 반응시켜 진행되고 있음. 이 중 SiOx와 SiON을 형성하기 위한 N2O 가스는 GWP 지수가 높고 분해가 잘 되지 않음. 디스플레이 패널구조가 복잡해지고, 생산량이 늘어날수록 보호막 막의 두께와 층수도 증가하여 N2O 가스의 사용량도 증가될 수 밖에 없으므로 이를 대체할 수 있는 대체가스 개발이 필요함