반도체·의약·연구·전력용 초순수 및 순수장치

반도체 제조에는 초순수가 필수적인데초순수의 주 용도는 포토레지스트의 용해, 에칭, 포토레지스트의 제거, 세정용 등인데 6인치 웨이퍼 1매당 1.2톤의 초순수가 사용되는 것으로 알려져 있다.

초순수 장치는 전처리 장치(원수중 현탁물질 및 유기물 제거), 1차 순수장치, Sub-System으로 구성되며 1차 순수장치는 이온교환장치(전해질 제거), 역삼투 장치(전처리로 제거할 수 없었던 유기물 제거) 등으로 나누어 진다.

또한 전처리 장치는 응집침전, 여과장치, 활성탄 여과장치, 흡착장치 등이 있다. Sub-System은 자외선 살균기, 카트리지 폴리셔, UF장치 등이 있으며 미량의 불순물(미립자, 생균전해질)을 제거·정제한다.

1M DRAM에서는 0.1㎛, 4M DRAM은 0.08㎛ 이상의 미립자를 제거할 수 있는 초순수가 요구된다. 여기에 사용된 초순수는 배수회수 시스템으로 보내져 재이용되고 있다.

한편, 기존 반도체 세정제로써 사용돼 온 CFC-113, 1,1,1-TCE의 전폐 결정으로 인해 초순수 세정 방법이 각광을 받고 있는 실정이다. 반도체 생산업계에서는 차세대 메모리인 64M DRAM 양산을 활발히 진행하고 있는데, 여기에도 초순수 세정이 기대되고 있다. 그러나 수질 기준은 더욱 엄격해지고 있는 추세다.

기술개발 동향

현재 반도체의 집적도는 4M, 16M, 64M로 계속 높아지고 있으며 이에따라 초순수의 고성능화도 절실히 요구되고 있는 실정이다. 이것은 세정수의 특성이 반도체 제조과정에서 주요한 요인으로 작용하고 있기 때문인데, 이러한 요인으로 인해 수질의 그레이드 향상이 계속 요구되고 있다.

또한 중금속, TOC, 미립자, 생균, 용존산소 등의 보증항목이 매년 상승하고 있으며, 이에대한 대응책도 중요해지고 있다.

한편, 수자원은 유한한 것이며 특히, 반도체 제조용으로 사용되는 양은 매우 많은 것으로 나타났다. 따라서 사용된 물을 그대로 배출하면 경상비용이 증가하고 엄격한 배출규제에도 저촉될 가능성이 있다.

이러한 요인으로 초순수 제조장치 기업들은 요구수준을 단순히 만족시키는 초순수 제조 뿐만 아니라, 리사이클 시스템까지 확립시킨 시스템을 구축해야 한다. 또한 반도체 생산업체의 초순수 제조장치 규모는 실험용, 의료용 등과는 비교도 되지 않을 정도로 대규모 시스템이기 때문에, 시스템 전체의 간소화가 특히 요구되고 있으며, 동시에 비용절감의 필요성도 제기되고 있는 실정이다.

의약용 순수 제조장치는 의약품 제조관련 품목중 드링크제 원료는 순수 그레이드가 사용되고 수십톤/h 단위의 순수 플랜트가 필요하며 플랜트 규모도 1억엔 이상인 것으로 나타났다. 주사약에도 순수 그레이드가 사용되며, 1MΩ, ㎝ 이상의 비저항 수준이 요구되는데 초순수에 가까운 수준인 것으로 알려져 있다. 또한 TOC(유기물)도 100ppb이하가 요구되며 10톤/h단위의 플랜트가 필요하다. 그밖에 앰플 등의 세정액으로는 초순수 그레이드가 사용되고 있다.

병원관련 분야에서는 수술 전·후에 감염방지 등을 위해 의사가 손을 세정하거나 기구를 세정하는 경우에 무균수가 요구되는데, 단순한 순수 그레이드는 불충분하고 초여과법에 의한 무균수가 요구된다. 대규모 병원의 경우 2~3톤/h급의 시설을 보유하고 있는 것으로 나타났다.

기술개발 동향

의약용은 항상 무균화에 대한 고려를 해야 하며 전체 시스템에 무균화 처리를 해야 한다. 특히 파일로젠에 대한 배려가 충분히 이루어진 시스템이어야 한다.

수질 전체의 그레이드를 보면 반도체용이 훨씬 엄격한 그레이드를 요구하고 있으며, 균체에 대해서도 반도체용은 1㎖기준이며 의약용은 1ℓ기준이다.

전력용에도 순수장치가 사용되는데 이유는 발전소의 경우 보일러에 불순물이 스케일로써 모아지면 보일러를 손상시키고 발전효율에도 영향을 미치기 때문이다. 따라서 전력용은 순도가 높은 순수가 요구되고 있으며 각 생산기업에서는 이러한 과제를 위해 노력하고 있으나 뚜렷한 성과를 나타내지는 못하고 있다.