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출처 : https://www.youtube.com/watch?v=K_NeomzAyls

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이번 일본의 수출규제 관련하여 논란이 되는 포토레지스트, 고순도 불산, 폴리이미드 등에서 대해서 한번에 모든 내용을 설명드릴 수 없으므로 연재를 통하여 자세히 설명드리고 있습니다.

포토레지스트 및 폴리이드에 국산화 및 소재 수입다변화 관련하여서는 반박할 여지가 없기 때문에 별다른 말이 없는데 고순도 불산에 대해서는 다른 의견 들이 많습니다.

우선 우리나라 기업에서 반도체에 사용하는 고순도 불산을 생산 가능하다 불가능하다에 대한 논란에 대해서 이전 글과 영상 에서 현재 중국으로 부터 형석을 수입하고 황산과 반응시켜 저순도 불산을 만든후 실제 반도체 식각에 사용하는 고순도 불산까지 만들 수 있는 국내 기업 들이 있다는 것을 알려드렸고 이미 삼성과 하이닉스에 납품하고 있다는 것도 확인 드렸습니다.

첫번째는 우리나라 기업들이 정제 가능한 반도체 식각용으로 사용하는 불화수소는 순도는 99.99% 포나인이고 ,일본은 12나인 99.9999999999 % 이다 이기술은 일본이 백년동안 연구한 거라서 죽어도 못따라간다라는 주장들이 인터넷상에 돌아다니며 신문기사에도 자주 등장하고 있습니다.

두번째는 우리나라 화학기술로는 아직 일본처럼 트웰브 나인 급의 고순도의 불화수소를 만들지 못하기 때문에 반도체 미세화공정이 진행될 수록 더 고순도로 정제된 불화수소가 필요하기 때문에 일본의 의존도가 더 높아질수 밖에 없다.

일본이 수출을 규제하는 고순도 불산은 반도체 제작 과정에서 식각공정에 사용됩니다. 식각공정은 이전 영상에서 자세히설명 드린 웨이퍼에 미세한 패턴을 그리는 포토리소그래프 공정 에서 필요없는 부분을 선택적으로 깍아내는 것을 막합니다.

우선은 식각공정을 설명드린데로 나노미터 단위가 작아질수록 불산용액의 습식 식각 또는 불산가스로 시각을 하게되면 등방성 때문에 정밀한 식각이 되지 않습니다. 또한 등방성 식각으로 포토레지스트 아래가 무너져 내립니다.

이에 따라 미세화 선폭식각에서 비등방성 식각을 실행할수도 없지만 실행한다해도 포토레지스트 아래가 무너지지 않게 식각 공정에서만 막질을 씌우는 원자증착 공정을 한번 더 거쳐야 합니다. 이중 비용이 발생하므로 반도체 미세화가 진행될수록 비등방성의 습식식각 또는 가스 식각은 사용되기 어렵습니다.

이에 따라서 선폭이 미세화 될수록 건식식각인 스퍼터링 방식이 선호되고 그이후 RIE 기술이 쓰이는데 플라즈마상태에서 아르곤 으로 웨이퍼를 때러서 원자 및 분자를 식각해내는 물리식각을 과함께 화학적인 식각은 플루오린 F , 산소 O 염소 CI 등 원소단위의 물질로 웨이퍼 표면을 반응시키는 플라즈마 화학 식각을 합니다.

결론적으로 나노미터 단위가 미세해지는 미세화 공정으로 진행될수록 습식 또는 가스 식각 보다는 건식식각의 스퍼터링 과 RIE 방식 또는 그 이후 방식이 사용되기 때문에 습식 식각 및 가스식각의 등방성 식각 으로 인하여 불화수소 사용량이 감소할 가능성이 높습니다.

따라서 순도가 반도체의 미세화 공정이 더 진행될 수록 더 높은 순도로 정제된 일본산 불화수소의 의존성이 높아진다는 주장은 반도체의 식각 공정을 잘 모르고 있을때 할수 있는 이야기 입니다.

일반적인 공업용 불산을 제조하면 99.99%의 순도의 불산이 만들어집니다. 불화수소 = 불산 입니다. 혹시 다른것이라 혼동 하시면 안됩니다.

이렇게 불산의 제조 과정에서 미세하게 유입 되거나 남아있는 불순물은 비소 트라이플루 오라이드,삼불화 붕소,플루오린화 인,사플루오린화 규소 등의 미량의 불순물 0.01% 수준으로 남아 있게 됩니다.

이러한 아주 미세한 수준의 불순물 들이 남아 있을 경우 반도체의 식각의 공정에서 웨이퍼에 잔류 또는 패턴형성 과정에서 반응하여 문제를 일으킨다고 알려져 있습니다.

하지만 둘다 % 로 표현하기 때문에 불산의 순도와 농도 개념을 몰라서 단순히 신문만 보시는 분들의 경우 우리나라는 불산 55% 정도까지 밖에 못만들고 일본은 99.999를 넘어서 트웰브 나인이라고 하니 순도가 강해서 반응성이 높을 수록 반도체 식각을 잘하는구나 착각을 하는 것이죠

순도가 높아야 식각이 정밀하게 되는 문제가 아니라 어느 단계의 미세화의 과정이든 순도가 낮아서 불순물이 많이 포함된 불화수소를 사용하면 불량률이 높아지고 순도가 높은 불화수소를 사용하면 불량률이 낮아져서 원가가 감소하여 제품의 가격이 낮아지는 것입니다.

문제는 거의 불순물자체가 없는 불산을 사용하면 좋겠지만 너무 고순도라서 반도체 제작중 식각공정에서 한번쓰고 버리는 식각액 불산의 가격이 최종 생산되는 완제품 보다 가격이 더 비싸다면 생산비용이 더 비싸서 반도체 생산을 하지 않는게 이득이겠죠?

이에 따라 반도체 생산 업체들은 일정순도 불산을 구입하고 불량률 과의 경제성을 따져서 그것에 맞게 불산을 구입하여 쓰는 것입니다.

결론적으로 애초에 불산의 순도 문제는 포함된 불순물에 의한 불량률 과 연관이된 부분이기 때문에 가장 이익이 많이 남는 순도로 정제된 가격의 불산이 투입될 뿐 수지타산도 맞지않는 초고순도 불산을 쓸 이유가 없다는 것입니다.

신뢰의 문제입니다. 그동안 일본 제품을 계속 사용하여 왔는데 불량률 데이터가 있는데 다른 회사 제품이나 신제품을 사용할때 발생할 불량률에 대한 데이터가 없기 때문에 삼성이나 하이닉스 입장에서는 제품을 바꾼다는 것을 상상하기 어렵습니다.

그러나 지금은 삼성이나 하이닉스가 손실을 감내하고서라도 국산 또는 해외 업체의 불화수소를 사용해야할 이유가 생겼지요?

하지만 지금 처럼 일본정부 때문에 일본기업들은 더 이상 믿을 수 있는 거래처가 아니고 언제든지 제품 공급을 중단하여 반도체사업을 위기에 내몰 수 있다는 것을 알았습니다. 때문에 삼성과 하이닉스는 어느정도 손실을 감내 하고라도 수율 테스트를 진행할 수밖에 없는 상황이며 국산화 및 소재 수입 이원화를 반드시 수행할 것으로 예상되는 이유 입니다.

제가 참고한 대부분의 자료는 실무에서 근무하시는분들의 의견 과 참고서적 등의 근거합니다 실무에 근무하시는 분들도 의견이 조금씩달라서 뭐가 맞는지 혼동되는 경우도 있습니다. 혹시 실무에서 근무하시는 분이 보신다면 분명이 잘못된 부분도 있을 것입니다.

상담메일:hyup2910@naver.com

네이버 카페 그월급에 잠이오니 : https://cafe.naver.com/hyup4674

출처 : https://www.youtube.com/watch?v=oPCfmIxZ8uU

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