온실효과는 이산화탄소 수만배
대기중 수명은 5만년까지 지속

반도체 제조 공정에는 여러가지 가스와 화학물질이 필요하며, 현재 약 60여종의 물질이 쓰이고 있다.
이들 가스 중 PFCs는 지구온난화 유발지수가 이산화탄소에 비해 수천~수만 배에 이르고 일부 물질의 경우 대기중 수명이 5만년에 이르는 등 배출량 저감 및 처리가 세계 반도체 산업계의 가장 큰 환경 문제로 대두되고 있다.
PFCs는 반도체 제조 과정에서 챔버 세정과 건식 식각 공정에서 널리 사용되며 연간 사용량은 이산화탄소톤으로 환산할 경우 2000년 기준 450만톤이나 됐다. 이는 1995년의 215만톤의 2배가 넘는 증가율이다.
WSC(세계 반도체 협회)에서는 ESH(Environment, Safety & Health)T/F 분과를 만들어 각 국가별로 2010년까지 자발적 배출량 감축기준을 마련하고 매년 정기회의를 통해 배출량 자료를 발표하고 있다.
우리나라도 한국반도체협회(KSIA)를 통해 각 사별로 매년 발표와 동시에 감축 활동을 전개 중이다. 삼성전자의 경우 이미 오는 2010년까지 온실가스의 하나인 PFCs 배출량을 1997년 대비 10% 감축하겠다는 계획을 세웠다.
이를 위해 2001년 이후 신규 건설한 반도체 생산라인에는 PFCs를 90% 이상 처리할 수 있는 연소·세정 시설을 갖췄으며 기존 생산라인에도 저농도 PFCs를 통합 처리할 수 있는 분해시설을 확대할 계획이다.
PFCs를 처리하는 기술은 △직접 연소 △열분해 △흡착 △플라즈마 방식이 있다.
직접 연소 방식은 가연성 가스를 이용해서 화염을 만든 후, 화염에 직접 PFCs를 통과시켜 연소 반응을 일으키는 방식이며, 열분해 방식은 전기 히터를 이용하여 PFCs를 처리하는 방식이다.
흡착방식은 적은 에너지를 이용하여 촉매를 활성화시킨 후, 가스를 처리하는 방법인데 PFCs를 처리하기 위해서는 적정온도로 가열해야 한다. 지금까지 가장 안전성이 높은 기술로 알려져 있다. 플라즈마 방식은 플라즈마의 높은 온도와 에너지를 이용해서 처리하는 방식이다.
PFCs를 분해·제거하는 기술의 경우 환경적, 경제적인 측면에서 적지 않은 문제점을 갖고 있다. 반면 PFCs를 회수해서 다시 쓸 수 있게 한다면 비용도 절감되고 환경적으로도 바람직한 방법이라 할 수 있다.
회수 기술은 크게 막 분리법, 초저온 증류법으로 나뉘는데, 막 분리법은 분리막을 통해 PFCs 성분을 분리해내는 방법으로 최대 99% 이상 포집이 가능하다고 한다.
그러나 활성물질이나 기체에 포함된 입자에 의해 막이 손상되고 수명이 단축되는 문제가 있고, 초저온 증류법과 다른 방법을 병합해야 하는 문제점이 있다.
초저온 증류법은 PFCs를 응축시켜 직접 증류하는 방법이다. PFCs 혼합가스를 직접 초저온 증류를 하는 경우 질소까지 함께 냉각시켜야 하는 등 에너지 소비가 많은 것이 문제로 지적된다.

/남준기 기자 jknam@naeil.com
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