머크가 성능을 높이면서도 친환경 반도체 패키징 식각가스를 개발한다. 첨단 패키징 공정이 확산되면서 함께 급증한 온실 가스 배출을 줄이려는 포석이다.
김성호 한국머크 스페셜티가스 총괄은 17일 전자신문과 반도체 패키징 발전전략 포럼이 공동 주최한 '반도체 한계를 넘다' 콘퍼런스에서 “식각 공정 기술 발전을 이끌어온 것은 장비였지만, 친환경까지 고려하면 장비만으로는 발전에 한계가 있다”며 “가스와 같은 재료 혁신이 더욱 중요해졌다”며 이같이 밝혔다.
식각 가스는 웨이퍼나 기판에 증착된 물질을 깎아 미세 회로를 구현할 때 쓰인다. 가스 재료나 분자 구조에 따라 성능이 좌우되는데, 최근에는 성능 뿐 아니라 친환경 요소도 고려되고 있다. 분자 구조와 재료 구성을 바꿔 온실 가스 배출을 최소화하기 위해서다. 이 때문에 효율성을 이유로 지속 유지됐던 식각 가스 혁신이 시급한 상황이다.
김 총괄은 “애플, 마이크로소프트 등 공급망 최상단 업체들은 2030년 탄소중립을 목표로 추진하고 있지만 반도체 제조사 대부분은 2050년을 목표로 하고 있다”며 “20년이라는 격차를 해소하기 위해서는 패키징 공정에 사용되는 가스 배출과 전력 소모 문제를 해결해야 한다”고 밝혔다.
식각 공정은 웨이퍼 공정(전공정)과 패키징 등 후공정의 요구 조건이 서로 다르다. 회로 형성에 식각이 적용되는 전공정과 달리 후공정에서는 대량 식각이 주로 이뤄져서다. 패키징용 식각 가스 재료 구성이 단순했던 이유다. 반면 식각 속도를 높이기 위해 플루오린(F) 함량이 많은 사불화탄소(CF4), 육불화황(SF6)을 주로 사용해왔다. 플루오린은 지구온난화를 야기하는 가스로 손꼽힌다.
머크는 이를 해결하기 위해 새로운 분자 구조의 식각 가스를 개발하고 있다. 특히 CF4 경우 탄소(C)와 플루오린 결합이 강해 분해되지 않는다는 문제를 해결하는데 초점을 맞추고 있다. 산소(O)나 다른 작용 요소와 반응 시키는 새로운 분자 구조를 연구 중이다.
김 총괄은 “머크는 각 소재의 데이터를 공유하고 최적의 조합을 찾는 머신 러닝 기술이 확보하고 있다”며 “새로운 분자 구조를 개발하는데도 머신 러닝 기술을 활용하고 있다”고 밝혔다.
또 “건식 식각가스는 새로운 시대에 접어들었고 재료 구성이 바뀔 가능성도 있다”면서 “향후 첨단 패키징 공정 도입이 가속화하면 이같은 재료 혁신은 더 중요해질 것”이라고 부연했다.
김영호 기자 lloydmind@etnews.com
