[한국기술뉴스] 서강대학교 화학과 허남회 교수 연구팀의 ‘고수율 반도체 공정 화학 소재 기술 사업화’ 과제가 2021년도 과학기술정보통신부 연구산업육성사업의 ‘중대형 융합형 성과 확산 지원사업’에 선정되었다.

해당 정부 지원사업은 한국 이공계 산업의 연구개발 효율을 증진하고 과학기술 분야의 일자리를 창출하기 위하여 기획되었다. 특히 융·복합 기술 분야에서의 사업성이 높은 기술을 선정하여 그 실용화 R&D, 제품 허가와 사업화 전략의 구체화에 이르기까지 기술의 사업화에 필요한 제반 과정을 지원한다.

사업에 선정된 기술은 친환경/고효율 물질인 고체 ‘하이드라진’을 이용하여 반도체를 다듬는 기술(식각공정기술)이다. 반도체를 이용하기 위해서는 불순물을 제거하고 다듬는 과정이 필요한데, 식각공정소재를 합성하기 위해서는 ‘하이드라진’이라는 물질이 필요하다. 하이드라진은 수화물(분자 형태로 결합되어 있는 물을 포함하는 화합물) 형태의 액체이며 농약, 의약의 중간체나 반도체 공정에 활용되는 정밀 화학 소재이다. 하지만 액체 하이드라진은 쉽게 증발하거나 산화 반응을 일으켜 안정적으로 사용하기 어렵다.

이에 허남회 교수 연구팀은 국내 최초로 보관 및 운반이 쉽고 정량적으로 사용할 수 있는 고체 형태의 하이드라진을 개발하였다.

이후 연구팀은 하이드라진 수화물과 고체 하이드라진을 비교하는 실험을 진행하였다. 그 결과, 고체 하이드라진을 이용했을 때는 99% 이상의 가능성으로 다양한 화합물을 합성할 수 있었지만(사진), 액체 하이드라진은 40-75% 정도의 합성률을 보여주었다. 고체 하이드라진을 이용하여 반도체 제조 과정에서 불순물을 제거하는 데 사용되는 화학물질을 높은 수율로 합성할 수 있는 것이다.

고체 하이드라진을 이용하여 반도체 식각액을 제조할 경우, 기존의 액체 하이드라진에 비해 5~10% 더 많은 양의 반도체 식각액 첨가제를 생산할 수 있다. 또한 우수한 가격 경쟁력을 가지고 있어 해당 기술이 상용화된다면 반도체 식각액 첨가제 시장에서 선두를 점할 것으로 보인다.

해당 기술은 정밀화학소재 기업인 ㈜천보에서 이전을 희망하였으며, 서강대학교 산학협력단은 이번 달 1일 ㈜천보와 기술료 2.8억 원의 ‘고수율 반도체 공정 화학 소재 개발을 위한 특허 권리양도 기술이전’ 계약을 체결하였다.

세계 반도체 시장은 2025년까지 673조 원 이상 규모로 성장할 것으로 전망되며, 반도체 재료 시장은 전체 반도체 시장의 약 13% 규모를 차지하고 있다. 하지만 고순도 불화수소와 같은 반도체 식각소재의 경우, 일본에 대한 의존도가 높다. 최근 일본에서 수출 규제를 단행하였고 이에 반도체 소재 국산화 필요성이 커지고 있다.

해당 상황에서 본 기술 적용을 통해 반도체 식각소재를 고품질, 저비용으로 합성할 수 있으며, 국내 수출의존도를 낮출 뿐만 아니라 세계 반도체 소재 시장에서 우위를 점할 수 있을 것으로 예상된다.