국산 반도체 가스 품질 객관적으로 가린다…표준연, 평가체계 구축

식각·세정·증착용 가스별 순도분석 기술·시험절차 확립

현장 분석장비 정확성 확인할 인증표준물질 6종 개발

시험서비스 34건 제공…민간 평가센터 2030년 구축 목표

연구진이 반도체 가스소재 순도분석실에서 불화수소 분석 시스템의 운전 상태를 실시간으로 모니터링하고 있다 ⓒ한국표준과학연구원

공급업체의 자체 성적서에 의존해 온 반도체 공정용 가스의 품질을 국내 독립 시험으로 확인할 수 있게 됐다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 식각·세정·증착용 고순도 가스 15종의 순도분석 기술과 시험절차를 확립하고, 측정 정확성을 점검할 인증표준물질 6종을 개발했다고 6일 밝혔다.

반도체는 수백 단계의 공정을 거쳐 생산된다. 공정용 가스에 포함된 극미량의 불순물이나 품질 편차도 수개월 뒤 수율 저하와 제품 불량으로 이어질 수 있어 새로운 소재나 공급처를 도입하려면 장기간의 검증이 필요하다.

지난 2019년 일본 수출규제와 글로벌 공급망 불안을 계기로 국산 제품과 신규 공급처를 검토하는 기업이 늘었지만, 품질을 객관적으로 비교할 독립적인 시험 결과는 부족했다.

표준연은 지난 2020년 불화수소 품질평가 서비스를 시작한 뒤 염화수소·암모니아·삼불화질소·사불화탄소 등으로 대상을 확대했다. 가스별 시험절차도 마련해 15개 품목에 대한 시험분석 체계를 갖췄다.

순도 99.9999%인 ‘6N급’ 가스를 평가하려면 나머지 0.0001%에 포함된 수분·산소·탄화수소·금속성분 등을 구분해 측정해야 한다. 연구진은 독성·부식성·폭발성이 강한 가스를 다루기 위해 특수 배관과 안전 캐비닛, 누출 감지 센서, 배출가스 후처리·공조설비와 금속성 불순물 분석용 클린룸을 구축했다.

인증표준물질은 정확한 인증값과 측정불확도가 부여된 기준물질이다. 분석 장비와 시험방법이 유효한지 확인하고 서로 다른 기관이나 시점에서 측정한 결과를 비교하는 데 활용된다.

표준연은 구축한 분석 시스템을 활용해 현재까지 34건의 시험서비스를 제공했다. 시험 결과는 가스 제조기업의 자체 분석법 검증과 제조·정제공정 개선, 수입·국산 제품 간 품질 비교 등에 쓰였다. 반도체 제조기업이 신규 가스를 실제 공정시험 대상으로 검토하는 근거로도 활용된다.

민간 시험기관을 통한 서비스 확대도 추진한다. 표준연은 FITI시험연구원이 2030년을 목표로 구축하는 ‘반도체 가스 품질·안전 평가지원센터’의 시설·설비 구성과 분석방법, 시험절차 개발을 자문하고 있다.

오상협 표준연 가스측정그룹 책임연구원은 “반도체 소재 국산화가 실제 산업 현장으로 이어지려면 제품의 품질을 신뢰할 수 있는 객관적 데이터로 입증하는 과정이 필수적”이라며 “세계 최고 수준인 KRISS의 가스 측정표준과 분석 역량을 바탕으로 국내 기업의 품질관리와 공급망 대응을 적극 뒷받침하겠다”고 말했다.