[SEMICON JAPAN] 삼성전자 반도체, 대체가스 개발 협업으로 온실가스 배출 감축 추진

삼성전자 반도체와 일본 다이킨사가 공동 개발한 G2 가스가 12월 17~19일 개최된 SEMICON Japan 2025 행사에서 소개되었다.

반도체 공정 가스를 생산해 온 다이킨사는 3일간 부스 전시를 통해 새롭게 개발한 가스와 공정 레시피 등을 소개하였으며, 이 중 삼성전자 반도체와 공동 개발한 대체가스인 G2 가스를 반도체 업계 관계자들에게 처음으로 공개하였다. 

삼성전자 반도체는 Scope 1 배출량 감축을 위해 소재사·설비사와 파트너십을 체결하여 지구온난화 지수(GWP, Global Warming Potential)가 낮은 대체가스 개발을 위한 협업을 지속적으로 이어오고 있다.

온실가스 감축 효과를 증대하기 위해 제조 공정에 사용되는 공정 가스 중 온실가스 배출량이 많은¹⁾ CF₄²⁾, CHF₃³⁾, C₄F₈⁴⁾ 등을 우선 개발 과제로 선정하였다. 안정적인 대체가스의 확보를 위해 협력사와 함께 다양한 가스의 평가와 분석을 진행했고, 소재사 평가 - 설비사 평가 - 삼성전자 연구소 도입 평가 - 양산 라인 평가 등의 프로세스를 거쳐 대체 가스를 선별하였다.

선별된 대체가스는 반도체 제조공정 중 식각 공정에 적용되며, C₄F₈를 대체하는 G1 가스는 2018년부터, CF₄의 대체가스인 G3 가스(GWP 100% 감소)는 2025년부터 현장에 적용하고 있다. 이에 더해 2026년부터는 CHF₃의 대체가스인 G2(GWP 약 90% 감소)를 적용하여 온실가스 배출량 감축을 지속해나갈 예정이다.

삼성전자 반도체는 개발한 대체가스를 자체 라인에서 활용하는 데에 그치지 않고, 반도체 업계에도 개방하여 반도체 공정 가스로 인한 탄소배출량 감축에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다. 이에 더해 지속적인 기술 개발 및 장비사와의 협업을 통해 기존 장비의 액세서리를 고효율로 변경하고, 새 설비에 적용할 저전력 부품을 개발하는 등 협력사와의 다양한 활동을 통해 온실가스 간접 배출량(Scope 2) 역시 절감하기 위한 노력을 계속 이어가고 있다.

삼성전자 반도체는 2022년 신환경경영전략을 통해 2050 탄소중립(Scope 1, 2) 달성을 선언한 이래, 반도체 제조공정에서 사용하는 공정 가스 및 LNG와 같은 연료로 인한 온실가스 직접 배출량(Scope 1)의 최소화를 위해 노력 중이다.

공정 가스는 삼성전자 반도체의 Scope 1 배출량의 약 70% 수준이며, 이의 감축을 위해 반도체 업계 최초로 공정 가스 대용량 통합 처리 시설인 RCS(Regenerative Catalytic System)를 개발하였다. 2024년, 1개 생산 라인에 4대의 RCS를 추가 설치하여 총 누적 52대를 운영하고 있으며, 3세대 촉매의 개발 및 현장 적용을 통해 PFCs⁵⁾의 처리 효율이 97%까지 개선되었음을 검증하였다. 

삼성전자 반도체는 앞으로도 신규 라인뿐 아니라 기존 라인에도 RCS 설치를 확대⁶⁾하고, 사업장에 적용할 수 있는 대체가스 개발에 대한 연구에도 지속적으로 투자할 예정이다.

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_{¹⁾ 2025년 기준
²⁾ Carbon Terafluoride, IPCC AR6 기준 GWP = 7,380
³⁾ Trifluoromethane, IPCC AR6 기준 GWP = 11,700
⁴⁾ Octafluorocyclobutane, IPCC AR6 기준 GWP = 10,200
⁵⁾ Perfluoro Compounds
⁶⁾ 설치 불가능한 일부의 경우 제외}