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[기획] 반도체 제조공정과 특수가스의 역할 – 아이가스저널
일반적으로 특수가스라 함은 산소(O2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 탄산(CO2), 수소(H2) 등 보통의 산업용가스와 달리 특수한 목적으로 사용되는 가스를 …
Source: www.igasnet.com
Date Published: 9/7/2022
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특수 가스 – 한국
Air Products 특수 가스 제품군은 초고순도 가스와 기기 보정, 공정 제어 및 화학 시장에 사용되는 혼합 가스로 구성됩니다. 이 제품에는 냉매, 희가스 및 염화수소, …
Source: www.airproducts.co.kr
Date Published: 3/17/2022
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“특수가스, 초정밀 첨단산업에 필수 소재… 국가적 투자·지원 …
특수가스는 희토류처럼 극히 희소한 가스 또는 고도로 정제했거나 다양한 가스를 혼합한 것을 말한다. 대기 중에 극미량만 존재해 양산이 어렵고, 인공 …
Source: www.seoul.co.kr
Date Published: 1/15/2021
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MS 가스
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Source: www.msgas.co.kr
Date Published: 4/9/2021
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특수가스 국내기업 지난해 실적 돋보여 – 가스신문
[가스신문 = 한상열 기자] 지난해 반도체 및 디스플레이 제조공정용 특수가스제조업체 중 특히 국내 기업들의 경영실적이 돋보였다.Source: www.gasnews.com
Date Published: 3/26/2021
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삼정가스공업(주)
SPECIALTY & MIXED GASES. 삼정특수가스는 반도체 및 디스플레이에 주로 쓰이는 특수가스, 혼합가스 및 연구용 표준가스를 제조, 공급하고 있습니다.
Source: sjgas.co.kr
Date Published: 9/23/2022
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한국산업특수가스협회
산업과 생활의 라이프 라인, 산업특수가스의 안전과 안정 공급을 지향하며!
Source: www.kisga.co.kr
Date Published: 10/19/2021
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기획 – 반도체용 특수가스 하반기 전망-‘지속성장’ – e4ds 뉴스
이와 함께 반도체 공정에서 필수적으로 사용되는 특수가스도 반도체 시장 성장에 따라 수요가 증가하며, 지속적으로 시장 확대가 이뤄지고 있다. 이에 …
Source: www.e4ds.com
Date Published: 7/30/2021
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전자산업용 특수 가스 – 린데코리아
전자제품 제조에 필요한 각종 특수가스를 제공하기 위해 전략적으로 핵심 제조허브에 위치한 글로벌 생산공장 네트워크를 운영합니다.
Source: www.linde-gas.kr
Date Published: 3/27/2022
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주제에 대한 기사 평가 특수 가스
- Author: 이리온 [이베스트투자증권]
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- Date Published: 2022. 2. 24.
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[기획] 반도체 제조공정과 특수가스의 역할
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구인구직 홈 > 기획/특집 [기획] 반도체 제조공정과 특수가스의 역할 2005년 전세계 반도체가스 시장 23억1천7백만달러 예상 i가스저널 | [email protected] 승인 2003.11.15 일반적으로 특수가스라 함은 산소(O2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 탄산(CO2), 수소(H2) 등 보통의 산업용가스와 달리 특수한 목적으로 사용되는 가스를 의미하는데 전자특수가스, 표준가스, 희귀가스, 고순도 및 초고순도가스, 혼합가스 등이 특수가스의 범주에 포함된다.
이러한 특수가스는 혼합비율에 따라 거의 무한대에 가까운 종(種)을 만들어낼 수 있는 혼합가스를 제외시킨다 해도 어느정도 표준화되어 있는 제품만 2백여종(???)에 이르고 있다.
그러나 수많은 특수가스들 중에서 우리나라는 물론 전세계 산업용가스 업계로부터 가장 뜨거운 관심을 받고 있는 가스는 역시 반도체용 특수가스이다.
가격측면에선 단연 정상을 차지하고 있지만 수요와 공급에 한계가 있는 제논(Xe), 크립톤(Kr), 헬륨(He) 등 희귀가스들과 달리 대부분의 반도체용 특수가스들은 고가(高價)인데다 수요도 많으며 공업적으로 대량생산이 가능하기 때문이다.
특히 반도체, TFT-LCD 등 전자특수가스 시장은 해당산업의 무한한 성장성에 힘입어 매년 괄목할 만한 시장확대를 나타내고 있기도 하다.
90년대 중반까지만해도 거의 수입에 의존해왔던 국내 특수가스 업계가 90년대말 이후 자체 제조.정제 능력확충에 힘을 쏟고 있는 것이나 산업용가스와는 직접적 연관관계가 없었던 대백신소재, 아토 등의 업체들이 속속 신규진입하고 있는 것도 특수가스시장의 탁월한 성장성에 기인한 결과이다.
하지만 이같은 높은 관심에도 불구하고 종류의 다양성과 반도체 공정의 복잡성으로 인해 각각의 반도체용 특수가스들이 실제로 어떠한 공정에서 어떻게 쓰여지고 있는지 정확히 이해하기란 결코 쉽지 않다.
많은 업계종사자들이 분위기용, 에칭용, CVD용 등으로 반도체용 특수가스를 분류하고 있지만 이 공정들이 반도체 제조에 어떠한 역할을 하는지는 잘 설명하지 못하는 것도 이러한 이유 때문이다.
이에 이글을 통해 반도체 제조공정별 특수가스의 종류와 역할에 대해 다소간의 이해를 돕고자 한다.
[반도체 제조공정별 특수가스]□ 다결정 실리콘 제조
반도체 제조공정은 D램, SD램, 플래시메모리, 실리콘반도체 등 반도체의 종류에 따라 상당한 차이가 있지만 가장 첫단계는 반도체의 기본재료인 웨이퍼를 만들기 위한 ‘단결정 성장 공정’이다.
이 공정은 고순도로 정제된 실리콘 용융액에 씨앗(seed)의 역할을 하는 결정(結晶)을 넣어 회전시키는 공정으로 이렇게 하면 조개에 작은 핵을 넣어 진주가 되듯 작은 결정을 중심으로 실리콘 용융액이 뭉쳐지면서 웨이퍼(wafer)이 기본이 되는 고체형 단결정 규소봉이 만들어진다.
이와관련 실리콘반도체의 경우 단결정 규소봉 대신 ‘단결정 실리콘’이 사용되는데 단결정 실리콘의 전단계인 다결정 실리콘의 제조에 고순도 수소(H2), 고순도 모노실란(SiH4) 또는 삼염화실란(SiHCl3)이 사용된다.
□ 에피텍시(epitaxy)
에피텍시(epitaxy) 공정은 단결정실리콘 위에 각종 반도체 관련 재료들을 올려놓기 위해 일종의 얇은 필름으로 실리콘의 표면을 덮는 코팅공정이다.
각 재료들이 특정 위치에 정확히 위치할 수 있도록 기초공사를 하는 것으로 이해하면 된다.
특수가스를 활용해 화학적으로 코팅물질을 증착시킨다하여 대개 CVD(Chemical Vapor Deposition)공정으로 불린다.
구체적으로 에피텍시 공정은 낮은 압력에서 특수가스와의 화학반응을 통해 증착시키는 LPCVD(Low Pressure CVD), 일반대기압에서 증착시키는 APCVD(Atmospheric Pressure CVD), 고압에서 증착시키는 HPCVD(High Pressure CVD), 강력한 전압으로 플라즈마를 발생시켜 증착시키는 PECVD(Plasma Enhanced CVD), 갈륨.인.알루미늄 등 금속유기물을 증착시키는 MOCVD(금속유기화학기상증착) 등으로 구분된다.
이 공정에는 고순도 SiH4, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, GeH4, B2H6, BBr3, BCl3, AsH3, PH3, TeH2, SnCl4, GeCl4, WF6, NH3, CH4, Cl2, MoF6 등의 특수가스가 사용되며 운반기체(carrier gas)로서 고순도 수소(H2)와 질소(N2)가 사용된다.
□ 에칭(etching)
에칭(etching)공정은 식각(蝕刻)공정이라고도 하는데 명칭에서도 알 수 있듯이 웨이퍼에 불필요한 부분을 화학물질이나 특수가스를 사용해 제거해내는 공정을 의미한다.
과거에는 화학 수용액을 사용했었지만 반도체의 정밀도를 낮춘다는 이유로 지금은 가스를 통한 건식 에칭(dry etching)이 일반적이다.
건식에칭은 다시 기상에칭, 플라즈마에칭, 이온빔에칭 등으로 나뉘는데 ‘기상에칭’의 경우 HCl, HF, HBr, SF6, Cl2 등의 기체가스를 사용하지만 기존의 습식에칭과 별다른 차이가 없기 때문에 건식에칭에 포함시키지 않는 경우도 있다.
‘플라즈마에칭’은 특수가스를 감압(減壓)시켜 방전함으로서 일반 대기압에서 얻을수 없는 강한 반응성의 물질을 생성, 에칭을 하는 방법으로 SiF4, CF4, C3F8, C2F6, CHF3, CClF3, O2 등이 사용된다.
마지막으로 ‘이온빔에칭’은 가스의 이온(ion)을 가속시켜 이를 웨이퍼 기판 표면에 부딪치게 함으로서 식각을 이뤄내는 방식으로 C3F8, CHF3, CClF3, CF4 등의 특수가스가 활용된다.
□ 클리닝(cleaning)
클리닝(cleaning)은 웨이퍼 등을 화공약품 및 순수한 물(De Ionized Water)로서 깨끗이 닦아내는 공정으로 일정부분에서는 에칭공정과도 유사한 개념이라고 할 수 있다.
클리닝 공정에는 NF3, CF4, C2F6, C3F8, SF6 등이 사용된다.
□ 이온주입 (ion implantation)
이온주입(ion implantation)공정은 반도체 소자의 전기적 특성을 의도한 수준으로 조절하기 위해 반도체 웨이퍼의 특정부분에만 수 keV～수백 keV까지 고전압으로 가속시킨 이온(ion)을 주입하는 공정이다.
이렇게 이온을 물리적으로 주입함으로서 전기저항 등과 같은 웨이퍼의 물리적 특성을 통제할 수 있다.
이온주입장치에 사용되는 특수가스로는 AsH3, PH3, PF5, BF3, AsF5, BCl3, SiF4, SF6 등이 있다.
□ 도핑(doping)
도핑(doping)공정은 반도체 웨이퍼에 붕소, 알루미늄, 인, 비소 등의 불순물(dopant)을 주입하는 것을 말한다.
이같은 도핑공정을 통해 웨이퍼의 전도(傳導) 특성을 향상시킬 수 있으며 주입되는 불순물에 따라 ‘P형(positive-type) 반도체’와 ‘N형(negative-type) 반도체’가 만들어진다.
이러한 도핑공정에는 AsH3, H2S, GeH3, SeH2, SbH3, AsCl3, AsF3, PH3, PCl3, B2H6, BF3 등의 특수가스가 쓰여진다.
□ 어닐링 (annealing)
어닐링(annealing)은 쉽게 말해 에칭공정, 이온주입공정 등 각종 공정에서 반도체 웨이퍼가 받았던 물리적.화학적 스트레스를 열처리를 통해 풀어주는 공정이다.
적절한 온도로 웨이퍼를 가열한후 충분한 시간동안 서서히 냉각시킴으로서 최초 웨이퍼가 지녔던 가장 안정된 상태로 물성을 되돌리게 된다.
이 과정에 질소(N2)와 수소(H2)의 혼합가스를 사용한다.
□ 패시베이션 (passivation)
패시베이션(passivation)공정은 반도체 칩의 표면에 보호막을 코팅하는 작업으로 반도체제조공정의 최후반부에 진행된다.
SiO2(산화규소)가 보호막의 역할을 수행하며 O2, SiH4, PH3 등이 공정용가스로 사용된다.
□ 블랜켓팅 (blanketing)
블랜켓팅(blanketing)은 담요라는 의미의 ‘blanket’에서 유래한 것으로 완성된 반도체를 포장하기 직전에 오염물질로부터 반도체를 보호하기 위한 공정이다.
보호용가스로 불활성가스인 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2) 등을 주입한다.
[특수가스의 재료비 비중]반도체용 특수가스는 산업용가스 업계의 입장에서 보면 가장 큰 매출비중을 차지하는 아이템의 하나이지만 반도체제조메이커들로서는 전체 제조원가의 1%에도 미치지 않는 미미한 원재료일 뿐이다.
하지만 에너지비용, 인건비, 운송비 등을 제외한 순수 반도체 전공정재료만을 대상으로 보면 가스(gas)는 상위 3위내에 들어가는 약 15% 정도의 가격비중을 점유하고 있는 것으로 나타났다.
<표-1>은 일반적인 반도체 전공정에서의 재료비 구성을 나타내는 도표이다.
이를보면 실리콘웨이퍼가 전체 전공정 재료중 가장 높은 45%의 가격비중을 차지하고 있으며 웨이퍼에 옮겨질 회로 패턴을 그린 유리판인 포토마스크(photomask)가 18%로 뒤를 잇고 있다.
이어 가스가 16%로 3위를 마크했으며 포토레지스트 10%, 케미칼 5%, 타켓(웨이퍼표면에 금속박막을 입힐 때 사용하는 금속 원재료) 3%, 기타 3%의 순이었다.
이와관련 세계반도체협회(SEMI)가 지난 2001년 발표한 반도체전공정재료 시장전망 자료에 따르면 반도체용가스의 시장은 2001년 19억8천2백만달러에서 2002년 23억2천만달러, 2003년 26억7천5백만달러, 2004년 29억달러 등으로 연평균 13.5%대의 고성장을 기록할 것으로 예견됐다.<표-2>
이보다는 다소 성장성이 낮아졌지만 지난 2002년 10월에도 SEMI는 벌크(bulk)가스와 특수가스로 구분한 전세계 반도체용 가스시장 전망자료를 통해 2002년 18억2천5백만달러에서 오는 2005년경 23억1천7백만달러의 시장이 형성될 것으로 내다봤다.<표-3>
이를 보면 2002년 반도체용 벌크가스와 특수가스 시장은 각각 8억3천3백만달러와 9억9천2백만달러로 큰 차이를 느낄 수 없지만 2003년에 벌크 8억7천5백만달러, 특수가스 11억4천1백만달러로 격차가 발생한데 이어 2005년에는 벌크 9억3천6백만달러, 특수가스 13억8천1백만달러로 매년 벌크와 특수가스의 격차가 커지고 있음을 볼 수 있다. <저작권자 © 아이가스저널 무단전재 및 재배포금지> i가스저널의 다른기사 보기 이 기사에 대한 댓글 이야기 (0) 자동등록방지용 코드를 입력하세요! 확인 – 200 자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte / 최대 400byte )
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특수 가스
Air Products 특수 가스 제품군은 초고순도 가스와 기기 보정, 공정 제어 및 화학 시장에 사용되는 혼합 가스로 구성됩니다. 이 제품에는 냉매, 희가스 및 염화수소, 일산화탄소 및 아산화 질소와 같은 시약도 포함됩니다.
초 고순도 제품군에는 업계 최고의 BIP® 실린더가 포함되어 있으며, 주요 불순물에 대한 최고의 사양을 보유하고 있습니다. 일반적인 순도는 99.9995 %에서 시작합니다.
혼합 가스는 기존의 리필용 실린더와 함께 리필이 불가능한 캐니스터의 두 가지 공급 모드로 제공됩니다.
기존 실린더의 혼합물은 최대 10 억 건의 부품 농도 및 최대 120 개월의 안정성 수준으로 최대 ISO 17025 인증을 포함하여 가장 엄격한 고객 사양으로 공급할 수 있습니다. 이러한 기능은 거의 모든 사용자 요구 사항 및 애플리케이션에 대한 적합성을 보장합니다.
리필이 불가능한 캐니스터는 일반적으로 적은 가스량이 필요한 경우 반응성 및 비 반응성 구성 요소에 대해 비교할 수없는 안정성 수준을 제공하며 납품 시간이 짧은 경우에 이용 가능합니다.
일반적으로 블로우 성형 산업의 불소화와 같은 산업 응용 분야에서 사용되는 공정 화학 물질과 에어컨 또는 냉동 장치에서 사용되는 R134a 및 R404a와 같은 냉매는 실린더에서 드럼까지 다양한 크기의 용기로 공급됩니다. 크립톤과 제논을 포함한 희가스는 다양한 순도 및 실린더 옵션으로 공급할 수 있습니다.
Air Products의 광범위한 제품 포트폴리오는 분석, 제약, 가스 감지, 화학 및 석유 화학을 비롯한 다양한 산업에 공급 될 수 있음을 의미합니다. 이는 응용 엔지니어링 경험과 결합하여 소규모 다국적 조직에서 소규모 독립 조직에 이르기까지 대규모 다국적 기업에 적합한 공급 업체라는 것을 의미합니다.
“특수가스, 초정밀 첨단산업에 필수 소재… 국가적 투자·지원 필요”
국내 가스 산업계 ‘맏형’ 심승일 삼정가스공업 회장
▲ 심승일 삼정가스공업 대표가 서울신문과의 인터뷰에서 “수입에 의존하는 특수가스를 국내에서 생산하기 위해서는 국가의 지원이 절실하다”고 말했다.
오장환 기자
이런 가운데 최근 만난 한국 가스 산업계의 ‘맏형’ 심승일 삼정가스공업 회장은 “유전에서 주로 생산되는 헬륨처럼 우리가 여건상 생산할 수 없는 희가스도 많지만 정부 당국의 투자와 지원이 있으면 산업용 특수가스나 대체 가능한 가스를 생산할 수 있다”고 강조했다. 공기 중에 희박하게 있는 제논과 크립톤, 네온 등을 생산하기 위한 기반을 갖춰야 하지만 설비를 갖추는 데 큰 비용이 든다. 그러나 대다수 가스 생산업체는 대규모 투자를 감당할 수 없을 정도여서 국가적 차원의 접근이 필요하다고 설명했다.●가스 수입 의존해 자생력 약해져기자는 앉자마자 도발했다. ‘바로 옆이 주거단지여서 위험하지 않느냐’는 자극성 질문에 심 회장은 “여기에 보관된 가스는 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소 등으로 위험하지 않은 것들”이라고 답했다. 회사 위치는 인천 서구 신현동에 있다. 그러면서 “사람들이 흔히 아는 액화석유가스(LPG)는 공기보다 무거워 노출되면 바닥에 가라앉는다. 그래서 불똥이 튀면 폭발이나 화재의 위험성이 있지만 여기에는 그런 유독성 가스는 없다”고 받아넘겼다. ‘고압 가스통도 많다’며 다시 한번 질척거리자 심 회장은 “가스통에는 압력을 스스로 조절하는 장치가 있어 고압으로 폭발할 위험은 전혀 없다”고 단언했다. 비슷한 질문과 단속을 수없이 받았을 터다.주력 사업에 대해 묻자 심 회장은 “특수가스 생산과 바이오의료 가스 강화”라고 강조했다. 특수가스는 희토류처럼 극히 희소한 가스 또는 고도로 정제했거나 다양한 가스를 혼합한 것을 말한다. 대기 중에 극미량만 존재해 양산이 어렵고, 인공적인 생산도 불가능한 산업용 가스를 희가스로 부른다. 아르곤, 헬륨, 네온, 제논, 크립톤 등이 대표적인 희가스다.또 우리가 흔히 듣는 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 염소, 불소, 산소, 질소 등도 99.999% 이상의 고순도로 정제하면 특수가스가 된다는 게 심 회장의 설명이다.특히 쓰임새에 맞게 이들 가스에 존재하는 바람직하지 않은 특성을 최소화하고, 바람직한 특성을 최대한 활성화하려고 다양하게 혼합하고 정제한 가스의 수요가 증가한다. 이런 혼합 특수가스는 부가가치도 높다. 반도체, LCD, 태양광 패널 등의 생산에 사용되는 삼불화질소, 모노실란, 육불화텅스텐, 디클로실란이 대표적 반도체 가스라고 설명한다. 문과 출신인 기자에게 가스 이름이 매우 어색하다.심 회장은 “특수가스를 혼합·제조하기 위해 인재도 영입하는 등 연구개발(R&D)에 투자할 계획”이라고 말했다. 산업이 첨단화하면서 고도의 정밀을 요구하는 산업에는 혼합가스와 같은 특수가스가 필수적이라는 설명을 곁들였다. “부가가치도 뛰어나 수출까지 염두에 두고 전략적으로 준비하고 있다.” 현실에 안주하지 않고 새로운 시장을 모색하는 스타트업과 같은 결기를 느낄 수 있었다.●의약품 제조·포장에도 가스 있어야특히 의료용 가스 생산에 박차를 가하고자 2017년 삼정바이오솔루션이라는 자회사도 설립했다. “의료용 가스는 환자의 생명과 직결되는 문제여서 의약품처럼 생산 단계마다 관리가 엄격하고 까다롭다. 그래도 새로운 사업이어서 재미있고 에너지가 쏟는다.” 99.9% 이상의 고순도 산소와 질소, 이산화탄소와 아산화질소가 병원에 공급되는 대표적인 의료용 가스다. 의약품 제조와 포장에도 이들 가스가 사용된다. 이들 가스는 공기를 포집해 산소와 질소, 아르곤 등으로 분리한다고 설명했다. “우리 가스는 이미 유럽 의약품제조 품질관리기준(GMP)을 받았기에 우리가 공급한 가스로 만든 의약품은 유럽으로 수출이 가능하다. 의약품 제조용 가스를 안정적으로 공급하고자 제약협동조합과 업무협약도 맺었다.”하지만 규제 문턱에 좌절할 때도 있다. “2018년쯤 미세먼지로 인한 호흡기 환자 등을 위해 휴대용 산소 흡입기인 캔산소를 준비했다. 그런데 산소는 무색·무취·무향이어서 소비자들이 일반 공기를 마시는지 산소를 흡입하는지 구별할 수가 없다. 이런 연유로 외국처럼 순수 산소에다 건강에 좋은 식용 향인 박하 향과 솔잎 향을 첨가했다. 물론 산소뿐만 아니라 첨가한 향은 국내 식품의약품안전처의 사용 승인을 받은 제품이었다. 하지만 산소와 이들 향을 혼합했을 때 인체에 미치는 영향이 규명되지 않았다는 이유로 식약처의 허가가 나지 않았다.”인체에 미치는 영향을 실증하기 위한 시설을 갖추는 데 80억원이 든단다. 시제품까지 만들었으나 식약처로부터 GMP 인증을 받지 못해 결국 출시를 포기했다. 그러는 사이 수입 캔산소가 국내 시장을 장악한 것이 현실이다.애로는 또 있다. 심 회장은 “탱크로리(탱크를 탑재한 트럭)를 이용해 탱크에 가스를 충전할 때 자연압을 허용하는 지역과 허용하지 않는 지역이 제각각”이라며 관련 기관의 일관성 있는 법 적용을 당부했다.●산업 첨단화할수록 기회 열려 있어보람 있는 일을 묻자 심 회장은 “특정고압가스 사용신고 대상 기준을 탱크 용량 250㎏에서 500㎏으로 상향 조정하는 고압가스안전관리법 시행 규칙 개정”이라고 답했다. 그동안은 보통 크기의 액체산소 용기 2개를 동시에 두고 사용할 수 없었다. 대다수 용기의 저장량이 168㎏이어서 2개면 250㎏을 초과하기 때문이다. 하지만 업계는 그동안 2개 이상을 두고 사용하는 것이 관행이었다.그런데 당국이 어느 날 갑자기 단속하자 업체들의 반발이 심했다. 특히 작은 병원이나 소상공인이 운영하는 어시장이나 활어장 등에서 반발이 컸다. 산소통 2기를 동시에 두지 못한 상태에서 하나에 문제가 생겨 산소를 공급하지 못하면 활어가 떼죽음하는 재산상의 피해를 넘어 환자의 생명이 위태로울 수도 있기 때문이다. “액화 산소는 전화만 하면 바로 배달되는 짜장면이 아니다. 전화 한 통이면 곧바로 교체 가능한 제품이 아니다.” 시행 규칙 개정으로 2기를 설치함으로써 하나에 문제가 생겼을 경우 곧바로 교체할 수 있게 됐다. “이 시행령 하나 고치는 데 3년이 걸렸다. 액화 산소 용기가 위험하다고 하지만 우리보다 지진이 훨씬 자주 발생하는 일본은 3t까지 설치할 수 있도록 규정하고 있다.”한국의 가스 산업, 연료용이 아닌 산업용 특수가스는 다른 산업보다 낙후돼 있다. 많은 특수가스를 수입에 의존하면서 자생력이 약한 데다 가스는 ‘3D(어렵고 더럽고 위험한) 업종’으로 치부되면서 인재가 길러지지 않은 탓이다. 이에 가스 분야 창업에 대해 묻자 심 회장은 “가스는 전문적인 화학 지식 없이 도전하기가 쉽지 않은 분야”라면서도 “산업이 첨단화할수록 더욱 필수적인 소재여서 기회는 열려 있다”고 말했다.이기철 선임기자
MS 가스
INTRODUCTION
(주)MS가스는 1974년에 설립된 가스 전문제조유통기업으로
가스 전 품목을 취급하고 있으며 전국적인 유통망을 구축하고 있습니다.
(주)MS가스는 산업용가스, 연료용가스, 특수가스, 의료용가스, 표준가스,
다성분 혼합가스의 지속적인 연구개발과 고객니즈에 따른 맞춤형 제품서비스를
제공함으로서 고부가가치형 가스산업을 주도하는 선도적 기업입니다.
특수가스 국내기업 지난해 실적 돋보여
[가스신문 = 한상열 기자] 지난해 반도체 및 디스플레이 제조공정용 특수가스제조업체 중 특히 국내 기업들의 경영실적이 돋보였다.이 가운데 지난해에 특수가스사업부문 일체를 물적 분할해 신설법인을 만들고 이와 동시에 존속 지주사업부문은 SK㈜와 합병한 SK머티리얼즈의 경우 제1기(2021년 12월 1일부터 12월 31일까지)의 1개월 간 매출액이 622억이고 영업이익이 102억원을 기록해 비교 분석하기는 어렵다.
다양한 반도체용 특수가스를 제조, 공급하는 원익머트리얼즈도 무난한 성장 기조를 보였다. 지난해 매출액이 3000억원에 육박했으며, 당기순이익은 465억원을 달성, 전년대비 38.1%나 증가했다.
반도체 세정가스로 잘 알려진 삼불화질소(NF3)를 제조, 공급하는 효성화학은 2조1088억원의 매출을 보였으나 이 가운데 특수가스부문의 매출은 낮은 비율을 차지하고 있으며, 최근 판매량을 지속적으로 늘려나가고 있다.
반도체 제조공정 중 식각공정에 사용하는 고순도 염화수소(HCl)를 비롯해 고순도 아산화질소(N2O) 등의 특수가스를 제조, 공급하는 백광산업도 매우 안정적으로 성장하고 있다. 지난해 1908억원의 매출을 올려 전년대비 11.6% 신장했으며, 영업이익 및 당기순이익의 경우 각각 186억원 및 150억원을 달성하는 기염을 토했다.
국내 특수가스기업 중 다크호스로 떠오르는 기업으로 티이엠씨를 꼽을 수 있다. 이 회사는 지난해 단숨에 902억원의 매출을 올려 전년대비 무려 31.7%나 신장했다. 영업이익과 당기순이익도 각각 44.6% 및 63.7% 증가라는 경이로운 기록을 내놓았다.
지난해 236억원의 매출을 올린 엠에스머트리얼즈도 완만한 증가률을 나타냈으며, 이밖에 칸토덴카코리아, 한국소화화학품, 버슘머트리얼즈코리아 등 해외기업들의 한국법인은 매출액, 영업이익, 당기순이익 등이 들쭉날쭉한 양상을 보였다.
반도체용 특수가스업계에서는 운송비가 많이 소요되는 특수가스의 특성 상 해외에서 수입하는 것 자체가 리스크로 작용하므로 국내 기업들과의 가격경쟁에서 밀릴 수밖에 없다고 분석하고 있다.
반도체용 특수가스 하반기 전망-‘지속성장’
반도체용 특수가스 하반기 ‘지속성장’
반도체·디스플레이 증설, 수요 급증
NF3 가격 인상·식각가스 출하량 ↑
▲반도체용 특수가스·전구체 관련 업체 32社 2020년 경영실적(별도재무제표 기준, 단위 : 억원,%) ▲반도체용 특수가스·전구체 관련 업체 32社 2020년 경영실적(별도재무제표 기준, 단위 : 억원,%)
▲SK머티리얼즈 연도별 NF3, WF6 실질 Capa 규모(자료 : SK 머티리얼즈, 하이투자증권)
▲원익머트리얼즈 매출 구분(자료 : 유진투자증권) ▲SK머티리얼즈 연도별 NF3, WF6 실질 Capa 규모(자료 : SK 머티리얼즈, 하이투자증권)▲원익머트리얼즈 매출 구분(자료 : 유진투자증권)
[편집자주]2020년 하반기부터 2021년 상반기 지속된 반도체 공급부족은 반도체 생산라인의 가동률 증가와 함께 신규 팹의 건설 등 반도체 생산량 확대를 위한 지속적 투자를 진행시켰다. 이와 함께 반도체 공정에서 필수적으로 사용되는 특수가스도 반도체 시장 성장에 따라 수요가 증가하며, 지속적으로 시장 확대가 이뤄지고 있다. 이에 반도체용 특수가스 전문업체들도 증설 및 신규 투자를 통해 적극적으로 시장 대응에 나서고 있으며, 변화하는 반도체 첨단 공정에 맞추기 위해 기술 개발에도 적극 나서고 있다. 이에 본지는 반도체용 특수가스 하반기 시장을 전망해 보는 자리를 마련했다.반도체 및 디스플레이용 특수가스 및 전구체 관련 기업들은 지난 3년간 꾸준한 성장을 지속해 왔다.반도체 및 디스플레이용 특수가스 및 전구체 관련 기업 32사의 2020년 경영실적을 살펴보면 2020년 매출은 전년동기대비 14% 증가한 7조7,370억원을 기록했고, 영업이익은 1조2,753억원을 기록해 전년동기대비 12% 증가했다. 당기순이익은 9,504억원으로 전년동기대비 12% 증가했다.매출은 2018년도 5조6,251억원, 2019년도 6조7,927억원, 2020년 7조7,370억원으로 연평균 17% 이상 지속 성장하고 있다.이와 같은 실적 증가는 삼성전자, SK하이닉스 등 고객사 가동률 증가로 인해 판매가 늘어났기 때문이다.특히 2020년에는 코로나19라는 악재에도 불구하고, 삼성전자 평택공장, SK하이닉스 M16, LG디스플레이 중국 광저우 OLED TV라인 가동 등으로 인한 특수가스 신규 수요가 큰 폭으로 증가하며 성장세를 지속했다.특히 2021년 상반기에는 갑자기 수요가 증가하며, 일부 품목에서는 공급이 타이트하기도 했다.반도체 도핑가스로 사용되는 디보란(B2H6)의 경우 캐파가 수요를 못 따라가며 재고가 없는 상태로 생산되는 즉시 판매되는 상황을 겪기도 했다.3D 낸드 에칭 공정에 사용되는 크립톤의 경우 3D 낸드 생산 확대로 인해 가격이 최고가를 기록해 크립톤 유통업체들이 재고 확보를 위해 과거보다 많은 비용을 지출했다.국내 특수가스 사용량의 상당량을 차지하고 있는 삼불화질소(NF3)의 경우 1분기 상당히 타이트했고, 2분기에도 업체별로 물량 조절에 나설 정도로 타이트한 상황을 보였다.반도체 및 디스플레이 공정에서 가장 많이 사용되는 초고순도 질소(N2)의 경우 주요 반도체 업체 증설과 함께 지속적인 증설이 이뤄지고 있다.에어프로덕츠 및 린데코리아는 평택 1, 2공장에 초고순도 질소 등을 공급하고 있고, 린데코리아 및 에어퍼스트 등은 삼성전자 평택 3, 4공장 지원을 위한 신규 ASU 공장 건설에 박차를 가하고 있다.SK머티리얼즈에어플러스는 SK하이닉스 M16에서 3만N㎥/h ASU 8기를 가동하고 있으며, SK하이닉스 청주공장 3만N㎥/h ASU 2기를 추가로 가동하고 있다.한국메티슨특수가스는 상반기 타이트한 공급을 보였던 디보란 증설에 나선다는 소식이다.백광산업은 토아고세이가 전세계 시장의 90%를 장악하고 있는 고순도 염화수소(HCl) 국산화로 본격 반도체용 특수가스 공략에 나선다. 품질테스트를 통과한 것으로 알려지고 있으며, 올해 하반기 투입이 전망된다. 또한 기존의 2,500톤의 아산화질소(N2O)에 2,000톤을 증설해 공급능력을 향상시킨다.포스코도 특수가스 사업 진출을 선언한 바 있다. 네온, 제논, 크립톤 등 희귀가스 분야로 광양제철소의 10만N㎥/h ASU를 이용해 크루드 희귀가스를 생산한다는 방안이다. 2022년 상반기 중 제품이 나올 것으로 기대되고 있다.반도체에서는 2021년 하반기에는 삼성전자 시안 3D 낸드 가동 시작 및 평택 2공장 DRAM 가동 확대가 예상돼 있다.또한 3분기 성수기와 더불어 3D 낸드의 고단화 및 DRAM의 미세화, 비메모리 파운드리의 미세화 영향으로 특수가스 소요량이 증가할 것으로 보인다.디스플레이에서는 아이폰12 판매호조와 5G 스마트폰 보급 확대로 RGB 타입 OLED 소재 수요가 증가할 전망이다. 또한 LG디스플레이 중국 광저우 OLED TV 라인의 생산능력 확대와 삼성디스플레이의 QD OLED TV 라인 가동으로 대형 OLED 소재 수요도 급증할 전망이다. 퀀텀닷 소재 QLED TV 출하량은 상반기 대비 35% 증가할 것으로 예상된다.이와 함께 중국 LCD 업체들도 추가 증설을 단행할 것으로 보인다.품목별로는 NF3는 가격 인상이 예상되며, 수익성도 대폭 개선 될 것으로 전망되고 있다.이외에도 WF6와 CH3F, CH2F2, C2F6 등의 특수가스 출하량도 크게 증가할 것으로 전망되고 있다.
전자산업용 특수 가스
100여 가지 특수가스와 혼합가스를 제공하는 린데는 전자산업 특수가스 고객들이 일차로 선택하는 브랜드입니다. 방대한 공정 지식으로 린데의 전자산업 가스는 고객들의 엄격한 순도 및 일관성 요구를 상회합니다.
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실란, 불화질소, 암모니아, 도펀트 혼합물 등 전자산업 특수가스를 고객의 필요에 맞는 다양한 크기의 용기로 제공합니다. 용기는 실린더, 톤 탱크, 튜브 트레일러, ISO 용기 등 다양합니다.
지역에 따라 요건이 다르지만 린데가 공급하는 주요 전자산업 특수가스는 다음과 같습니다.
증착 에칭 암모니아 (NH 3 ) 3염화붕소 (BCl 3 ) 할로카르본 116 (C 2 F 6 ) 디클로로실란 (SiH 2 Cl 2 ) 일산화탄소(CO) 할로카르본 218 (C 3 F 8 ) 디실란 (Si 2 H 6 ) 이산화탄소 (CO 2 ) 할로카르본 2316 (C 4 F 6 ) 헥사클로로디실란 (Si 2 Cl 6 ) 염소 (Cl 2 ) 할로카르본 318 (C 4 F 8 ) 모노메틸실란 (MMS) 3불화염소 (ClF 3 ) 브로화수소 (HBr) 산화질소 (NO)
아산화질소 (N 2 O) *불소 (F 2 ) 염화수소 (HCl) 산소 (O 2 ) 할로카르본 14 (CF 4 ) 불화수소 (HF) 실란 (SiH 4 )
트리실란 (Si 3 H 8 ) 할로카르본 1418 (C 5 F 8 ) 3불화질소 (NF 3 ) 트리클로로실란 (SiHCl 3 ) 할로카르본 23 (CHF 3 ) 4불화규소 (SiF 4 ) 트리메틸실란 (3MS) 할로카르본 32 (CH 2 F 2 ) 6불화황 (SF 6 ) 텅스텐 헥사플루오라이드 (WF 6 ) 할로카르본 41 (CH 3 F) 도핑 기타 아르신 (AsH 3 ) 알곤 (Ar) 붕소-11 트리플루오라이드 (11BF 3 ) 헬륨 (He) 디보란 (B 2 H 6 ) *수소 (H 2 ) 디보란 (B 2 H 6 ) *질소 (N 2 ) 게르만 (GeH 4 ) 황화수소 (H 2 S) 포스핀 (PH 3 ) 셀렌화수소 (H 2 Se) 트리메틸-보론 (TMB) 디에틸징크 (DEZ) * 온사이트 가스 제조기로 공급 가능
제공가능 여부와 사양은 지역에 따라 다를 수 있습니다. 린데코리아로 문의하세요.
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