반도체폐수 이야기, 초순수 이용과 폐수

안녕하세요, 에이알케이 홍보실 황민희 입니다.

오늘은 대한민국 산업의 핵심산업인 전기전자 업종의 폐수처리에 대해 알아보려 합니다. 주로 반도체 공정과 관련된 전기전자는 초순수(UPW : Ultra Pure Water)를 사용하며 전자부품 중에서도 반도체, 디스플레이, Nano연구분야 등에 세척등에 쓰입니다.

초순수는 말그대로 가장 순수한 물을 뜻하며 비저항값 level(18.25㏁.cm)에 가장 가깝습니다. 미세한 이물질 조차도 반도체 전류 흐름을 방해하는데 초순수는 이런 이물질이 없습니다.

초순수는 과거 일본의 독점기술이였으나 현재 대한민국도 초순수 기술을 가지게 되었으며 초순수 공정은 자외선 산화, 이온 교환 등 24단계 과정을 거쳐야 제조가능합니다.

반도체는 아주 깨끗한 환경에서 제작되는 이유는 미세한 이물질로 인한 전류흐름 방해시 성능 보장이 되지 않기에 전자제품이 쓰이는 아주 중요한 기능을 담당하는 곳에서는 막대한 손실을 일으킬 수 있기에 초순수가 필요한 것입니다.

반도체 웨이퍼를 만들 때 실리콘 웨이퍼를 씻는 공정상 사용되는 초순수. 그리고 다른 전기전자 폐수에 관련된 사항을 알려드리겠습니다.

반도체 공정과 세정

모래에서 규소로 추출된 실리콘을 실리콘결정 성장 기술로 실리콘을 고온으로 녹인 후 용액으로 만들고 단결정으로 식혀 Ingot(잉곳)으로 만듭니다.

이 잉곳을 톱으로 잘라 반도체 웨이퍼를 생산하게 되는데 발생하는 1차 폐수가 생성됩니다.

전기전자 제품의 생산공정은 제품마다 상이하지만, 공통적으로 ‘초순수’ 같은 물로 ‘세정’작업을 거치며 이때 폐수가 발생하는데 있습니다.

구분	pH	내용
저농도 폐수	산성 3~5	불소이온, 질산이온, 인산이온, 실리카, 유기물(BOD,COD), 암모늄이온, 과산화수소
고농도폐수		황산, 염산, 질산, 과산화수소, 불소, 산성불화암모늄, 실리콘분말

1차 가공시의 현탁수 : 상기 공정에서 1차 잉곳을 절단해 웨이퍼 가공시 실리카가 포함된 물을 뜻하며 탁도가 높지만 용해성 화학물질이 적기에 막 여과 기술을 사용해 정화 후 상당부분은 재사용 처리를 합니다.

반도체 공정에서 대량으로 사용되는 물질은 불산입니다. 때문에 폐수에는 불산과 과산화수소가 포함되어 있기에 이를 분해하기위해 효소인 카타라아제를 사용해 분해하며, 이후 염화칼슘과 수산화칼슘을 이용해 중화/응집 처리를 합니다.

응집침전 부산물은 불화칼슘 슬러지로 시멘트 제조회사에 납품되기도 하며, 처리수는 모래여과와 활성탄 처리를 하고 재사용되기도 합니다.

상기 설비공정은 무기계 공정이며, 유기계의 경우 유량조정조-폭기조-모래여과탑-활성탄 탑 등의 추가 설비가 들어가며 응집처리수를 생물처리 활성 슬러지로 분해하기도 합니다.

국내 순수/초순수 설비 기업리스트