ㅇ 반도체 산업에 사용되는 온실가스는 반도체 제조 공정에서는 식각(etching)과 증착(CVD) 후의 클리닝을 위해 PFC 가스가 사용되며 CF4, C2F6, C3F8, C4F8, SF6, CHF3, 그리고 NF3 등은 대표적 온실가스이며, 이중 carbon-rich PFC인 C4F8, etc. 가스들은 마스크 및 Silicon nitride와의 선택비가 요구되는 산화물 식각에 주로 사용되고 있음.

ㅇ 특히, 반도체 소자 구조는 미세화, 집적화의 심화에 따른 3D 공정 (High Aspect ratio contact, 3D XPoint, PRAM, RERAM)의 난이도가 증가하고 DPT, QPT 등으로 Patterning 공정 Step이 증가하며, 이로 인하여 Wafer 당 선택적인 산화물 및 금속간 절연막 식각을 위한 GWP가 높은 carbon-rich PFC 사용은 계속 증가할 것으로 예상됨.

ㅇ 이들 carbon-rich PFC 가스는 화학적으로 매우 안정한 상태로서 지구 온난화 지수인 GWP도 매우 높아 향후 수십, 수백년 동안 기후변화에 큰 영향을 미치므로 국가 온실가스 감축을 위한 대체물질 합성 및 생산 공정 개발 능력을 높여 우리나라의 국제적 책임을 다하고 GWP가 높은 PFC 가스들의 배출 비중을 낮추어야 함.

ㅇ 또한, 최근 식각 공정 기술 중에는 웨이퍼 기판을 영하 수십도로 냉각하여 carbon-rich PFC를 사용하지 않고도 고종횡비 컨택(HARC, High Aspect Ratio Contact) 식각 성능을 얻고 있는 극저온 식각기술이 부각되며 VNAND의 Channel Hole공정에서 시작하여 타공정까지 확산되는 추세임. 그러나 이 공정에 사용되는 가스들 역시 CF4, NF3, SF6 등 GWP가 높은 가스들로서 저 GWP 가스로 대체가 필요함.

ㅇ 이와 같이 반도체 산업의 GWP가 높은 carbon-rich PFC를 사용하는 공정에 대하여 GWP가 150 이하인 다양한 PFC 및 HFC, 대체 공정 개발을 통하여 친환경적인 산업적으로 활용할 수 있는 기초가 되는 carbon-rich PFC를 사용하는 공정 및 식각 효율 개선을 위한 극저온 식각과 같은 신규 공정 개발 및 그에 적용 가능한 식각가스를 개발하는 연구임.

ㅇ 본 연구개발의 구성은 크게 후보 대체가스를 합성, 정제하는 부문과 상기 대체가스를 식각설비에 적용하여 기존 PFC를 대체할 공정을 개발하고 최적화하는 부문으로 나눌 수 있으며 전체과제의 전문적, 효율적 운영을 위해 2개 세부과제로 나누되, 1세부과제는 가스 합성, 정제 부문으로, 2세부과제는 식각공정, 설비, 분석 부문으로 개발 진행하는 연구임.