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[앵커]오늘(28일)은 ‘반도체의 날’입니다.지난 2019년 일본 수출규제는, 외국에 의존하는 기술이 무역 전쟁에서 언제든 볼모가 될 수 있다는 사실을 일깨워줬습니다.
과거 불산처럼 우리 반도체 기업이 100% 외국에 의존하고 있는 것 중에 ‘초순수’라는 물이 있습니다.
이를 국산화하는 작업이 시작됐습니다.
이문석 기자입니다.
[기자]반도체나 디스플레이 공정에서 불순물은 곧 불량품으로 이어집니다.
그래서 약품을 희석하거나 세정 작업을 할 때 고순도의 물이 필요합니다.
이때 쓰이는, 불순물이 거의 없는 물을 ‘초순수’라 부릅니다.
12인치 웨이퍼 한 장을 씻을 때 필요한 초순수는 약 1ℓ.
제조 공정에 많은 양의 초순수가 필요하다 보니 반도체 공장 단지마다 생산시설을 따로 갖추고 있습니다.
이 물이 바로 초순수입니다.
삼성전자와 SK하이닉스 모두 이 초순수를 생산하기 위한 플랜트 설계와 부품을 외국에 의존하고 있습니다.
대다수가 일본 기업입니다.
최근 불산 사태와 같이 초순수 제조 부품이나 설비가 무역 전쟁의 전략 물자가 되는 것을 막기 위해 기술 자립이 추진되고 있습니다.
[이경혁 / 한국수자원…
YTN 이문석 ([email protected]) [YTN 사이언스 기사원문] https://science.ytn.co.kr/program/program_view.php?s_mcd=0082\u0026s_hcd=\u0026key=202110281136433118
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[논문]반도체 세정 공정에서의 초순수 – ScienceON
반도체 소자 제조 공정이 고 집적화 됨에 따라 습식 세정방법에 의한 세정공정의 … 한국막학회 1996년도 제4회 하계분리막 Workshop (초순수 제조와 막분리 공정) …
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 8/16/2022
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반도체 생산의 필수품 ‘초순수’ 국산화 시동 | 중앙일보
초순수(超純水·Ultra pure water). 말 그대로 불순물을 최소화한 매우 깨끗한 물인데, 일반인은 잘 모르는 특별한 물이다. 한국 경제의 버팀목인 …
Source: www.joongang.co.kr
Date Published: 4/22/2022
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반도체 세척 ‘초순수’ 국산화 눈앞… 水처리 산업서 주도권 쥔다
이 물은 무엇일까. 정답은 아무것도 섞이지 않은 순수한 물이다. 전문 용어로는 ‘초순수(UPW·Ultra Pure Water)’라 부른다. 실제로 ‘ …
Source: www.donga.com
Date Published: 4/3/2021
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[반도체 초순수] 2024년 초순수 국내시장 1조4000억…’물 안보 …
초순수는 수백 개의 반도체 생산 단위공정 중에 나오는 부산물, 오염물 등을 세척할 때 쓰이는 필수 공업용수다. 관련 뉴스. [인터뷰] 이정섭 한성크린텍 …
Source: www.etoday.co.kr
Date Published: 7/4/2021
View: 4413
[초순수 국산화](상) “반도체 강국? 이 물 없으면 공염불”-무역뉴스
[※편집자 주 = 반도체 생산을 위한 핵심 소재인 ‘초순수'(Ultra Pure Water)는 그 중요성에도 불구하고 외국 기업, 특히 일본에 대한 의존도가 …Source: www.kita.net
Date Published: 1/18/2022
View: 6972
반도체 제조에 사용되는 순수한 물, ‘초순수’ | 삼성반도체
반도체는 이른바 8대공정이라고 불리는 수많은 공정을 반복적으로 거치는데요. 초순수는 실제 반도체 공정에서 수많은 공정 전후에 진행되는 세정 작업에 주로 사용 …
Source: semiconductor.samsung.com
Date Published: 10/12/2021
View: 6028
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- Author: YTN 사이언스 투데이
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- Date Published: 2021. 10. 28.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=qhJRU25Apnw
[논문]반도체 세정 공정에서의 초순수
초록
반도체 소자 제조 공정이 고 집적화 됨에 따라 습식 세정방법에 의한 세정공정의 중요성이 더욱 증가 되어지고 있으며, 특히 그 중에서 전체 세정공정의 약 절반을 차지하고 있는 Deionised water에 의한 rinsing 공정의 경우 ultrapure water의 quality가 최근 지속적으로 향상이 되어짐에 따라 많은 발전을 자져 왔다. 일반적으로 Deionised water에 함유하고 있는 TOC(total oxidisable components), bacteria, metallic impurity, desolved oxygen cencentration, colloidal material impurity (예를 들면 Silica, oraganic substrate)등은 ultra pure water의 quality를 결정하는데 매우 중요한 factor로 작용하고 있으며, 이러한 불순물들이 반도체 제조공정중 wafer surface에 흡착되어 졌을때 여러형태의 defect들을 유발한다고 알려져 있다. 그러나 pseudommonas, flavobacterlum, alcaligene등의 기 얄려진 bacteria들의 경우 Deionised water를 supply해주는 배관의 Inner surface에 잘 흡착 되지만 고온의 water 혹은 과산화수소수( $H_{2}O_{2}$ ) 를 이용하여 주기적으로 처리 해줌으로 인하여 이에 대한 문제점을 어느정도 최소화 시킬수 있다. 위의 두가지 방법중 전자의 경우 chemical을 사용하지 않고, 유지 및 관리가 간편하며, 용존산소량을 줄일수 있다는 점에서 장점이 있으나, 전 ultra pure water의 system이 열적으로 안정해야 하고 경제적인 문제가 수반하는 단점을 가지고 있다. 후자의 경우, 미량의 과산화수소수 (1~10,000 ppm)를 이용해 처리 해주는 방법의 경우 경제적으로 큰 장점이 있고, 처리가 단순하다는 장점이 있으나 과산화수소수 자체에 포함하고 있는 높은 impurit level, 그리고 처리후 장시간의 flushing time을 가져야 한다는 단점등이 존재 하고 있다.
반도체 생산의 필수품 ‘초순수’ 국산화 시동
초순수(超純水·Ultra pure water). 말 그대로 불순물을 최소화한 매우 깨끗한 물인데, 일반인은 잘 모르는 특별한 물이다. 한국 경제의 버팀목인 반도체 공정 등에 쓰이는 필수 품목이다. 다만 일본, 유럽연합(EU) 등 해외 의존도가 높은 게 한계였다. 유망품목인 초순수가 올 연말 국산화를 위한 시동을 걸었다. 한국수자원공사 등이 지난달 경북 구미 SK실트론 공장 내에 초순수 실증 플랜트 시설을 착공하면서다.
국내 초순수 시장은 2024년까지 연평균 5.3% 성장할 것으로 전망된다. 반도체뿐 아니라 LCD, 제약, 철강 등에 광범위하게 쓰인다. 부가가치도 높다. 일반 수돗물 생산·판매가가 2배 정도 차이라면, 초순수는 3~4배 이상 벌어지는 것으로 알려져 있다.
국내 대기업은 대부분 수입 초순수를 들여와 쓴다. 국내업체도 일부 기술을 보유했지만, 20~30개의 복잡한 정수 과정을 거쳐야 하는 만큼 상용화에 어려움을 겪고 있다. 이를 돌파하기 위해 수자원공사 등이 일종의 ‘테스트 베드’를 마련한 것이다.
초순수 분야는 꾸준한 투자와 연구가 필수다. 개발 초기 막대한 투자 비용과 기술력이 필요해 이스라엘·싱가포르 등에선 공공기관을 중심으로 연구가 집중됐다. 일본도 1980년대 정책적 지원을 아끼지 않은 덕에 관련 기술을 선도하고 있다.
정부가 나선 이번 구미 플랜트 착공을 계기로 국산 초순수도 내년부터 궤도에 올라설 것으로 보인다. 이번에 마련된 플랜트 시설은 내년 7월 1단계 시운전을 시작하고, 2025년까지 하루 2400t의 초순수를 생산해 반도체 웨이퍼 생산 업체인 SK실트론에 공급하는 게 목표다.
수자원공사는 이를 통해 초순수 공정 설계·운영 기술의 100%, 시공 기술·핵심 기자재 60%를 국산화할 것으로 보고 있다. 전주호 수자원공사 대체수자원처 차장은 “플랜트 시설 운영을 통해 국내 초순수 기술을 검증하면서 국산화가 제대로 이뤄질지 확인하게 된다”고 설명했다.
국내엔 초순수 기술뿐 아니라 전문가도 적은 편이다. 이에 따라 수자원공사와 KAIST는 국내 첫 초순수 전문가 양성 학과 과정(4년)을 함께 개설해 내년부터 교육에 나서기로 했다.
강석태 KAIST 건설및환경공학과 교수는 “일본 수출 규제 같은 상황이 또 발생하면 반도체 업체 등이 큰 타격을 입을 수 있어 공급망 안정화, 비용 절감 측면에서 초순수 국산화가 중요하다”며 “개별 기업이 초순수 개발 인프라를 감당하기 어려운 만큼 공공 부문에서 장기적 관점을 갖고 지원해줘야 한다”라고 말했다.
반도체 세척 ‘초순수’ 국산화 눈앞… 水처리 산업서 주도권 쥔다
경북 구미시 반도체 공장단지 안에 건설 중인 초순수 생산시설에서 한 작업자가 전해질 여과장치를 살펴보고 있다. 구미=이미지 기자 [email protected]
○ 우리 기술로 만드는 고순도 초순수
한국수자원공사 초순수연구팀 연구원이 비커에 담긴 초순수를 살펴보는 모습. 순도 100%에 가까운 물인 초순수는 각종 첨단산업에 사용된다. 한국수자원공사 제공
○ 초순수 기술과 인력도 함께 키워야
전원이 켜진 휴대전화를 물에 빠뜨리면 어떻게 될까. 당연히 고장이 날 것이다. 하지만 이 물에 빠뜨리면 고장이 나지 않고, 심지어 물에 들어간 채 작동도 된다. 이 물은 무엇일까.정답은 아무것도 섞이지 않은 순수한 물이다. 전문 용어로는 ‘초순수(UPW·Ultra Pure Water)’라 부른다. 실제로 ‘순도 100%’의 물을 만드는 건 불가능하지만, 그에 가깝게 만든 초순수에는 전해질을 비롯한 이물질이 거의 없다. 이 때문에 공기 중에 있는 것과 동일하게 그 안에서 전자기기를 작동시킬 수도 있다.초순수는 여러 정밀산업에서 쓰인다. 특히 반도체 제조에는 많은 양의 초순수가 필요하다. 반도체의 핵심 재료인 얇은 실리콘 원판을 ‘웨이퍼’라 하는데, 6인치 웨이퍼를 하나 깎아내는 데만 고(高)순도 초순수가 1t 이상 필요하다.하지만 ‘반도체 강국’ 한국에선 그동안 반도체 산업에 쓰이는 초순수를 만드는 기술이 없었다. 이 때문에 지난해 정부가 주요 공정의 국산화 작업에 나섰다. 그 첫 번째 성과로 초순수 생산시설인 ‘고순도 공업용수 실증 플랜트’가 경북 구미에서 10월에 완공될 예정이다. 그곳을 미리 다녀와 봤다.“이곳이 우리 기술로 설계하고 시공 중인 첫 반도체급 초순수 대량 생산시설입니다.”환경부 산하 한국환경산업기술원 이국진 전문위원이 15일 구미의 한 반도체 공장단지에 있는 4층짜리 하얀 컨테이너 건물을 가리키며 한 말이다. 4층이지만 층고가 높아 전체 높이는 일반 7, 8층 건물과 비슷했다. 1∼3층에는 이미 비닐에 싸인 생산설비가 꽉 들어차 있었다.고순도 공업용수 실증 플랜트는 수(水)처리와 관련된 최첨단 기술이 적용된 시설이다. 일례로 2층에 있는 역삼투막(RO) 장치는 거름막 틈새가 0.1nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)다. 머리카락 굵기의 100만분의 1보다 큰 물질은 이 장치의 거름막을 통과할 수 없다. 3층 자외선 산화장치는 물 안의 유기물 농도를 0.01ppm 아래로 떨어뜨리는 역할을 한다. 이 농도는 일반 식품가공용으로 쓰는 깨끗한 물보다 최대 500분의 1 더 낮은 것이다.이 초순수 대량 생산시설에는 이런 설비가 20, 30개 들어가 있다. 이들 설비를 어떤 순서로 놓고, 온도와 수압 등의 조건을 어떻게 설정하느냐에 따라 초순수의 품질이 결정된다. 단 한 곳이라도 오차나 오작동이 발생하면 반도체급 초순수를 만들 수 없다. 기계 제조 기술만큼이나 초순수 생산 과정 설계와 시공이 첨단 기술인 이유다.그동안 미국, 일본 등 반도체 선도국들이 이런 기술들을 독점하다시피 해 왔다. 이 때문에 한국 반도체 기업들도 일본 기업이 설계한 시설에서 초순수를 공급받아 왔다. 그러던 것이 지난해 환경부가 ‘고순도 공업용수(초순수) 국산화 기술 개발 사업’을 시작했고 1년 만에 민관이 함께 초순수 생산 설계와 시공을 국산화한 것이다.이 전문위원은 “아직 장비는 모두 외국산이지만 내년이면 국내 민간기업이 개발한 용존기체, 유기물 제거 등 3가지 핵심 장비가 추가 투입될 것”이라고 설명했다. 올해 말 이곳에선 하루 초순수 1200m³ 생산이 목표인데 내년 추가 국산 장비 설치까지 마치면 하루 생산량이 2400m³까지 늘 것으로 보인다.고순도 초순수 사업의 국산화는 여러 의미를 지닌다. 국가전략산업인 반도체 산업의 해외 의존도를 줄일 뿐 아니라 초순수 기술을 필요로 하는 다른 첨단산업에서도 우위를 차지할 수 있다. 한국초순수학회 초대 회장인 남궁은 서울대 연구교수는 “반도체급 초순수 기술은 물 관련 산업에서의 ‘킹핀(king pin·볼링핀 10개 중 정중앙핀)’에 해당된다”며 “킹핀을 맞히면 모든 핀을 쓰러뜨리는 것처럼 초순수 기술을 확보하면 수처리가 필요한 모든 산업에서 주도권을 쥘 수 있다”고 말했다.실제 초순수는 반도체 외에도 다양한 첨단산업에서 사용된다. 한국수자원공사 초순수연구팀 이경혁 팀장은 “신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 백신 희석액으로 쓰이는 생리식염수도 초순수로 만든다”며 “바이오, 액정표시장치(LCD), 태양광, 2차전지, 화장품 등 활용 범위가 무궁무진한 상황”이라고 설명했다.반도체급 초순수 국산화 기술 개발에는 2025년까지 민관이 443억4000만 원을 투자할 예정이다. 정부는 여기에 초순수 생산기술 연구와 개발, 인력 양성까지 수행하는 ‘초순수 플랫폼 센터’를 만드는 방안을 구상하고 있다. 일종의 ‘초순수 클러스터’를 만드는 것이다. 문제원 환경부 물산업협력과장은 “올해 기본 구상을 거쳐 내년 타당성 조사 뒤 기본계획을 수립하는 등 차근차근 추진해 나갈 계획”이라고 말했다.구미=이미지 기자 [email protected]
[반도체 초순수] 2024년 초순수 국내시장 1조4000억…’물 안보’도 해결
세계시장 23조 원 이상 전망…불소수지·테프론 등 전략물자 연계
▲초순수 생산공정. (자료제공=환경부)
2019년 일본의 수출 규제 조치 이후 정부는 일본에 대한 의존도를 낮추는 전화위복의 기회를 만들었다. 우리 산업의 약한 고리를 공략했지만 오히려 산업 전반의 생태계를 점검하고 경쟁력을 높이는 방안을 마련하기 시작했다.
반도체 공정에서 필수 요소인 ‘초순수(Ultra Pure Water)’도 그 중 하나다. 특히 반도체는 우리 산업의 중추 역할을 하는 만큼 관련 기술개발의 필요성은 상당히 크다.
초순수는 수백 개의 반도체 생산 단위공정 중에 나오는 부산물, 오염물 등을 세척할 때 쓰이는 필수 공업용수다.
초미세회로로 구성된 반도체를 세척해야 하기 때문에 총유기탄소량(TOC)의 농도가 10억분의 1(ppb) 이하일 정도로 고순도를 유지해야 한다.
지난해 국내 초순수 시장 규모는 1조1000억 원이며 2024년에는 약 1조4000억 원으로 커질 전망이다.
세계 시장 연간 투자 규모는 지난해 21조3000억 원에서 2024년 23조1000억 원으로 성장할 것으로 예상된다.
게다가 초순수 생산 설비의 주요 기자재 중 불소수지(PVDF)와 테프론(폴리테트라플루오로에틸렌 섬유) 계열 부품은 전략물자에도 해당돼 국제정세 변화에 대한 위기관리능력 확보가 절실한 소재로 손꼽힌다.
더욱이 고순도 공업용수 해외시장은 초순수 생산에 요구되는 수처리 단위공정이 갈수록 복잡·다양해지는 데다 환경 인식의 강화로 수처리약품 대신 전기탈이온(EDI) 같은 친환경 수처리 공정이 개발되는 추세여서 초순수 기술경쟁은 갈수록 치열해지고 있다.
하지만 현재 초순수 생산기술은 일본 등 해외기업이 독점하고 있는 실정이다.
특히 일본은 초순수 기술 특허의 71%를 보유 중이다. 국내에서는 일부 기업이 초순수 기술을 개발하고 있지만 테스트 베드 적용과 성능인증 환경이 부족한 상황이며, 높은 시장 장벽으로 인해 판로 개척에 어려움을 겪고 있다.
현재 반도체 초순수 생산시설을 시공·운영하는 국내기업은 한성크린텍과 HTS, B&H, 해외 진출기업 테크로스 등이 손에 꼽을 정도에 불과하다.
한성크린텍 관계자는 “국내 초순수 생산공정의 전처리 및 순수처리 설계 수준은 실적과 경험을 비교할 때 해외 기술과 대등한 수준이지만 설계 보증에 대한 신뢰 부족으로 산업현장에서 국내 설계의 적용이 기피되고 있다”며 “관련 장비 제작·공급에 대해 외산 의존도가 매우 높다”고 언급했다.
환경부와 한국수자원공사, 한국환경산업기술원은 한성크린텍 등 대표 기업과 협력해 기술 자립 추진과 시장개발을 본격화한다는 방침이다.
환경산업기술원 관계자는 “이번 초순수 설계·시공·운영 국산화 기술 개발 사업 과제를 통해 설계 시공 기술 자립을 이뤄 낼 것”이라며 “국내시장 확대와 해외시장 진출 등 국가 차원 경쟁력 확보를 목표로 한다”고 말했다.
반도체 제조에 사용되는 순수한 물, ‘초순수’
초순수는 다양한 공정에서 사용되는 가장 훌륭한 세척제라고 할 수 있는데요. 반도체 생산 공정에서 ‘초순수’를 사용하면 어떤 효과가 있을까요? 나노미터 단위의 초미세공정을 다루는 반도체는 각 공정 전후에 남아있는 작은 입자 하나에도 오류가 생길 수 있습니다. 때문에 각 공정 사이사이 웨이퍼를 정제된 물을 사용해 씻어내는 과정을 거침으로써 청정도를 확보하고 반도체 생산성, 즉 수율을 높입니다. 반도체와 물의 ‘순수’한 세계, 재미있게 보셨나요? 우수한 품질의 반도체 뒤에 조금의 불순물도 용납하지 않는 ‘초순수’라는 물이 있다는 것 기억해주세요!*source : 반도체이야기. http://samsungsemiconstory.com
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