순수/초순수 개요

H&K Environment, K 작성

 

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안녕하세요 K입니다.

 

반도체 공정을 가동하기 위해 필수적인 초순수 공정!

요즘 트렌드를 보면 기존 사용 중이던 일제 제품을 국산화하기 위해 기업들이 정부 출처 전문 관할기관과 다양한 업무협약식을 맺고 기술개발 및 현장 적용을 하는 것을 알 수 있습니다.

 

국내 굴지의 반도체 대기업 뉴스룸에 들어가기만 해도 관련 내용을 쉽게 접할 수 있는데요.

주요 내용만 발췌하였습니다.

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LG이노텍 뉴스룸 반도체의 정밀도를 높이는 생명수, 초순수를 아시나요? - 2023.04.28

순수(Pure Water)의 사전적인 의미는 불순물을 포함하지 않는, H2O로만 구성되어 있는 물이지만, 이론적으로 완전한 순수의 생산은 어렵기 때문에 불순물이 극히 적은 물이라는 의미에 더욱 가깝죠. 초순수는 순수보다 불순물이 극히 더 적은 물입니다.

 

순수처리 공정에서는 역삼투와 이온 교환 장치로 유기물과 무기 이온을 제거하고 탈기 장치로 물에 녹아 있는 기체를 없앱니다. 초순수처리 공정에서는 자외선을 통한 살균ㆍ산화와 이온 교환 작업을 거친 다음 한외여과 장치로 미립자와 박테리아를 제거하면 초순수가 되는 것입니다. 한외여과는 세균보다도 작은 입자 크기의 바이러스나 단백질 등의 특정 물질을 걸러내는 여과 방법으로, 최대 2nm(나노미터)까지 걸러낼 수 있어요.

반도체는 나노미터 단위의 세밀한 공정을 요합니다. 그래서 눈에 보이지 않는 아주 작은 불순물도 고장의 원인으로 작용할 수 있습니다. 이때 전도성이 없는 초순수가 웨이퍼 생산 공정 중에 발생하는 부스러기와 오염물을 씻어주면 고장 없이 원활한 공정을 할 수 있죠. 식각공정을 할 때 사용하는 화학물질을 희석하는 데도, 공정 가스를 정화하거나 클린룸의 온ㆍ습도를 조절할 때도 활용됩니다. 반도체에 이온을 주입하고 남은 이온을 씻어낼 때도 초순수를 사용하는데요. 순수한 반도체는 규소로 되어 있어 전기가 통하지 않아 따로 이온을 넣어서 전류를 흐르게 해야 하기 때문입니다.

 

삼성전자 뉴스룸 – 초순수, 2020.05.22

초미세 반도체 제조 공정에 사용되는 물, 바로 ‘초순수’

초순수(UPW, Ultra Pure Water)란 일반적인 물 속의 무기질, 미립자, 박테리아, 미생물, 용존 가스 등을 제거한 고도로 정제된 물입니다. 이온 성분을 제거했다는 의미로 DIW(De-ionized Water) 라고도 합니다.

 

초순수는 실제 반도체 공정에서 수많은 공정 전후에 진행되는 세정 작업에 주로 사용됩니다. 식각공정 이후 웨이퍼를 깍고 남은 부스러기를 씻어내거나, 이온주입공정 이후 남은 이온을 씻어내는 것 등이죠. 이 외 웨이퍼 연마나 웨이퍼 절단 시에도 초순수를 사용합니다.

 

 

SK에코플랜트 뉴스룸 인간의 기술로 만들어 낸 가장 깨끗한 물, 초순수 – 2022.03.31

초순수(Ultrapure water)란? *이온 성분까지 제거했다는 의미로 DIW(De-ionized Water)라고 표현하기도 한다.

 

초순수의 제조공정은 ‘제거’로 시작해 ‘제거’로 끝난다. 가장 먼저 원수의 부유물질과 염소, 고형물 등을 각종 필터(Multi Media Filter, Activated Carbon Filter)로 제거한다. 이후 전기탈이온장치(EDI, Electrodeionization), **역삼투(RO, Reverse Osmosis) 공정으로 이온성 물질들을, 막탈기장치(MDG, Membrane Degasifier)로 물에 남아있는 용존산소와 이산화탄소를, 자외선(UV,Ultraviolet) 램프로 화학적인 변화와 유해성분을 제거하는 과정을 거친다. 다음으로 이온교환수지를 통해 ***경도성분을 제거하면 초순수의 전단계인 순수가 만들어진다. 그리고 이 순수로 또다시 앞서 거쳤던 과정들을 반복하면 드디어 극미한 물질들까지 모두 제거된 초순수가 완성된다.

 

국내 정책을 살펴보아도 초순수 R&D 개발, 인력양성 등 초순수의 중요성을 인지할 수 있습니다.

 

[제2차 물관리기술 발전 및 물산업 진흥 기본계획(‘24～’28) 고시]

 

1. 추진 과제

 

2. 초순수 연구개발, 실규모 실증, 인력양성 등을 종합적으로 지원하는 초순수 플랫폼센터 조성 추진(‘24~’30)

- 국가 차원의 초순수 수질 및 소부장 성능 인·검증으로 기술에 대한 공신력 제고, 실규모 실증을 통해 실적 지원

- 초순수 생산공정 오염물질 모니터링 및 수질 분석기술 개발‧고도화, 분석 인력 양성 등 수질분석 분야 역량 향상 ※ 예비타당성조사(`24) → 기본계획 및 타당성 조사(`25) → 설계 및 공사(~`30)

 

초순수 제조공정 관련 해서는 아래 논문을 보면 (KCI 등재 된 것 위주로 찾아봤는데 열람이 어렵네요)

 

반도체 산업에서의 개발로 직접도가 올라감에 따른 양질의 초순수를 안정적으로 공급해야 함에 따라서 설비구성을 하고있고 [초순수 제조공정 현황, 이창소, 1996]

가장 빈번히 사용되는 구조는 1, 2번이며 4번도 근래에 많이 사용되고 있음을 알 수 있습니다.

 

또한, 반도체 제조업에서 제품군에 따른 요구수질이 상이하여 상기 공정을 설치할 때 적절한 조합이 필요할 것으로 판단됩니다.

 

 

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