아래 내용은 반도체 제조용 플루오로카본 가스 시장 보고서를 요약 정리한 것입니다.
1. 서론
- 플루오로카본(C–F 결합) 계열 가스와 NF₃, SF₆ 같은 불소계 가스는 반도체 공정에서 필수 재료입니다.
- 플라즈마 식각, 감광액(PR) 스트리핑, CVD 챔버 세정 3단계에서 핵심 역할을 수행합니다.
2. 핵심 공정별 역할
- 플라즈마 식각
- CF₄, C₂F₆, C₄F₈, CHF₃ 등 가스를 플라즈마로 해리해 CFₓ 라디칼·F 원자를 생성
- 비등방성 식각(수직 식각)·고선택성 확보에 기여
- 챔버 세정
- NF₃·SF₆·PFC(CF₄·C₂F₆ 등)로 플라즈마 세정해 실리콘 침전물 제거
- 높은 GWP(온실가스지수) 가스 배출 제어가 과제
- 감광액 스트리핑
- 주로 NMP, TMAH, O₂ 플라즈마 사용
- CF₄·C₂F₆ 소량 첨가해 경화된 레지스트·불소화 잔류물 처리
3. 주요 플루오로카본 가스와 특성
| 가스 | 화학식 | 끓는점 | GWP (AR5) | 용도 |
|---|---|---|---|---|
| 사불화탄소 | CF₄ | −127.8 °C | 6 630 | SiO₂·Si₃N₄ 식각, 챔버 세정 |
| 육불화에탄 | C₂F₆ | −78.2 °C | 11 100 | 선택적 식각·스트리핑 |
| 옥타플루오로사이클로부탄 | c-C₄F₈ | −5.8 °C | 9 540 | HAR 식각·세정 대안 |
| 헥사플루오로부타디엔 | C₄F₆ | 5.5 °C | (낮음) | 고종횡비 식각 |
| 삼불화메탄 | CHF₃ | −82.1 °C | 12 400 | 미세 식각·혼합물 |
| 질소 삼불화물 | NF₃ | −129.0 °C | 17 200 | 챔버 세정 |
| 육불화황 | SF₆ | −63.7 °C | 23 500 | 식각·세정(감축 추세) |
순도 99.999% 이상(UHP) 사양이 일반적이며, ppm/ppb 수준 불순물 관리가 필요합니다.
4. 주요 공급업체
- Linde plc: 글로벌 UHP 가스·현장 생산(ASU/SPECTRA™)
- Air Liquide: enScribe™ 저GWP 식각 재료, Voltaix™ 전구체
- Merck KGaA (EMD): C₄F₆ VLSI 등급, 저GWP 솔루션 협업
- SK Materials: NF₃ 시장 점유 40% 이상, 다양한 플루오로카본 국산화
- Daikin: 통합 생산체계, 5N+ 순도 식각 가스
- Solvay: Solvaclean® F₂/N₂ 혼합물, 저GWP 세정제
아시아·북미·유럽에 걸친 팹 근접 입지 확보가 경쟁 포인트입니다.
5. 시장 동향 및 과제
- 시장 규모:
- 2024년 고순도 플루오로카본 가스 약 1.48 억 USD
- 2025–2031년 CAGR 7.3% 예상
- 성장 동력:
- AI·5G·자동차 전장 등 메가트렌드로 칩 수요↑
- 3D NAND·EUV·GAA 전환으로 고정밀 공정 필요
- 환경 이슈:
- 高GWP PFAS 규제 강화
- 저GWP 대체 가스·공정 최적화·배출 저감 기술 확대
- 공급망 리스크:
- 대형 공급사 집중·지정학적 변수
- 가스 부족 시 팹 가동 차질
6. 전망 및 시사점
- 저GWP 대안 강화: COF₂, 플루오로케톤(C₃F₆O) 등 비PFAS 솔루션 개발 가속
- 공정 최적화: 가스 사용량·세정 주기 효율화
- 공급망 다각화: 지역별 생산투자 확대, 다중 소싱 체계 구축
- 산업 협력: 칩 메이커·가스사·장비사 간 공동 R&D 늘어날 전망
