반도체 공정에서 사용되는 화학물질과 안전한 처리 방법
반도체 제조 과정에서는 다양한 화학물질이 사용되며, 이들의 안전한 처리는 환경 보호와 작업자 안전을 위해 필수적입니다. 이번 글에서는 반도체 공정에서 사용되는 주요 화학물질과 이를 안전하게 처리하는 방법을 살펴보겠습니다.
1. 반도체 공정에서 사용되는 주요 화학물질
반도체 제조 과정에서는 웨이퍼 세정, 식각, 증착 등 다양한 공정에서 여러 가지 화학물질이 사용됩니다.
✔ 1) 웨이퍼 세정 공정에서 사용되는 화학물질
- 황산(H₂SO₄) – 유기물 제거 및 세정
- 불산(HF) – 실리콘 산화막 제거
- 과산화수소(H₂O₂) – 강력한 산화제로 웨이퍼 표면 세정
✔ 2) 식각(Etching) 공정에서 사용되는 화학물질
- 염화수소(HCl) – 실리콘 식각
- 플라즈마 식각용 불화가스(PFCs) – 미세 패턴 형성
✔ 3) 증착(Deposition) 공정에서 사용되는 화학물질
- 실란(SiH₄) – 박막 형성을 위한 전구체
- 암모니아(NH₃) – 질화막 형성
✔ 4) 포토리소그래피(Photo Lithography) 공정에서 사용되는 화학물질
- 포토레지스트(Photoresist) – 빛을 이용한 패턴 형성
- 현상액(Developer) – 포토레지스트 제거
2. 반도체 공정에서 발생하는 화학물질의 위험성
반도체 공정에서 사용되는 화학물질은 환경 오염 및 인체 유해 가능성이 높아 엄격한 관리가 필요합니다.
✔ 1) 환경 오염
반도체 공정에서 발생하는 화학 폐기물은 대기, 수질, 토양 오염을 유발할 수 있습니다.
- 불화가스(PFCs)는 온실가스로, 이산화탄소보다 수천 배 강한 온실효과를 가짐
- 세정 폐수에는 강산 및 중금속이 포함될 수 있음
✔ 2) 작업자 건강 위험
일부 화학물질은 발암성, 신경 독성, 호흡기 질환을 유발할 수 있습니다.
- 불산(HF) – 피부에 닿으면 심각한 화상을 유발
- 포토레지스트 – 유기 용매 포함, 장기간 노출 시 신경계 손상 가능
3. 반도체 공정에서의 안전한 화학물질 처리 방법
반도체 기업들은 환경 보호와 안전 관리를 위해 화학물질의 안전한 처리 기술을 도입하고 있습니다.
✔ 1) 폐수 처리 및 재활용 시스템
반도체 공장은 강산, 강염기 및 중금속이 포함된 폐수를 정화하여 재사용하는 고급 수처리 시스템을 운영합니다.
- 불소 처리 시스템 – 불산을 안전한 상태로 중화
- RO(역삼투압) 시스템 – 초순수(UPW) 재활용
✔ 2) 유해 가스 처리 시스템
반도체 공장에서 발생하는 유해 가스는 스크러버(Scrubber) 시스템을 통해 정화됩니다.
- 불화가스(PFCs) – 촉매를 이용한 분해 처리
- 휘발성 유기화합물(VOCs) – 활성탄 필터를 이용한 흡착 제거
✔ 3) 작업장 안전 관리
반도체 제조 현장에서는 화학물질의 위험성을 줄이기 위해 다양한 안전 장치를 도입합니다.
- 정기적인 화학물질 안전 교육
- 유해 물질 자동 감지 센서 설치
- 안전 보호복 및 방독 마스크 착용
✔ 4) 친환경 화학물질 개발
삼성전자, SK하이닉스, 인텔 등 반도체 기업들은 친환경 화학물질을 연구·개발하여 환경 영향을 최소화하고 있습니다.
- 친환경 포토레지스트 개발
- 재사용 가능한 화학물질 활용