반도체에 쓰이는 물, 초순수에 대해서

초순수 소개

초순수는 과학 연구뿐만 아니라 다양한 첨단 산업에서 필수적인 자원입니다. 이 글에서는 초순수의 세계, 초순수의 중요성, 초순수 생산 방법 및 품질을 정의하는 주요 매개변수에 대해 자세히 알아볼 것입니다.

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초순수란 무엇인가요?

초순수(UPW라고도 함)는 용존 염분, 유기 화합물, 입자, 박테리아, 내독소 등의 불순물과 오염 물질을 제거하기 위해 고도로 정제된 물입니다. 이러한 유형의 물은 아주 작은 불순물이라도 제품 품질, 장비 성능 및 연구 정확도에 치명적인 결과를 초래할 수 있는 산업에서 매우 중요합니다.

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초순수의 중요성

초순수는 다음과 같은 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다.

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반도체 산업

집적 회로 및 컴퓨터 칩과 같은 반도체 장치를 생산하려면 매우 깨끗한 환경이 필요합니다. 초순수는 실리콘 웨이퍼를 세척하고 헹굼과 에칭을 위해 제조 공정 전반에 걸쳐 사용됩니다. 미량의 오염 물질이라도 웨이퍼의 섬세한 구조에 결함을 일으켜 제품 고장으로 이어질 수 있습니다.

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제약 산업

제약 산업에서 초순수는 주사제 및 바이오 의약품 생산에 사용됩니다. 초순수는 이러한 제품의 안전성과 효능을 손상시킬 수 있는 오염 물질이 없는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 또한 UPW는 제조 공정에 사용되는 장비의 세척 및 멸균에도 사용됩니다.

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전력 발전

초순수는 발전 산업, 특히 원자력 및 화력 발전소에서 필수적입니다. 초순수는 터빈의 증기 발생뿐만 아니라 냉각수로도 사용됩니다. 고순도 UPW는 발전소 장비의 부식과 스케일링을 방지하여 장비의 수명을 연장하고 최적의 성능을 보장하는 데 도움이 됩니다.

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실험실 연구

연구 실험실은 시료 준비, 분석 테스트 및 신기술 개발과 같은 다양한 용도로 초순수를 사용합니다. 이러한 환경에서 UPW를 사용하면 오염 위험을 최소화하고 정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 보장하는 데 도움이 됩니다.

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초순수 생산 방법

초순수 생산에는 다음과 같은 여러 단계가 포함됩니다.

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전처리

UPW 생산 공정의 첫 번째 단계는 전처리로, 일반적으로 원수에서 큰 입자, 부유 물질 및 유기물을 제거합니다. 이 단계에서 사용되는 방법에는 여과, 침전, 활성탄 흡착 등이 있습니다.

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1차 처리

전처리 후 물은 용존 염분과 이온을 제거하는 것을 목표로 하는 1차 처리를 거칩니다. 이 단계에서는 역삼투압(RO)과 전기 이온화(EDI)가 일반적으로 사용되는 기술입니다. RO는 반투과성 멤브레인을 사용하여 불순물을 걸러내는 반면, EDI는 이온 교환 수지와 직류 전기장을 결합하여 이온을 제거합니다.

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폴리싱 처리

폴리싱 처리는 UPW 생산 공정의 다음 단계입니다. 이전 처리 단계를 통과했을 수 있는 미량의 오염 물질을 제거하여 물을 더욱 정제합니다. 이 단계에서 사용되는 기술에는 입자와 박테리아를 대상으로 하는 한외 여과와 남아있는 이온을 제거하는 이온 교환이 포함됩니다.

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최종 여과

초순수 생산의 마지막 단계는 최종 여과 단계입니다. 이 과정에는 일반적으로 기공 크기가 0.1마이크론인 울트라 필터 또는 멤브레인 필터를 사용합니다. 이 단계에서는 남아있는 입자, 박테리아 및 내독소를 효과적으로 제거하여 가능한 가장 높은 수질 순도를 얻을 수 있습니다.

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초순수를 위한 주요 파라미터

다음과 같은 몇 가지 매개변수가 초순수 품질을 정의합니다.

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저항률

저항률은 유체가 전류의 흐름에 저항하는 능력을 측정하는 척도입니다. 저항률이 높을수록 물에 존재하는 이온의 수가 적습니다. 초순수는 25°C에서 18.2메가옴-cm의 저항률을 가지며, 이는 달성 가능한 가장 높은 수준으로 간주됩니다.

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총 유기 탄소(TOC)

TOC는 물에 존재하는 유기 오염 물질을 나타내는 지표입니다. 초순수의 경우, 오염을 최소화하기 위해 일반적으로 TOC 수치를 50ppb(10억분의 1) 미만으로 유지합니다.

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입자

입자 오염은 초순수에 의존하는 산업에서 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 입자의 존재 여부는 일반적으로 입자의 크기와 농도로 측정됩니다. UPW 시스템에서 입자 수준은 일반적으로 0.1미크론 이상의 입자에 대해 밀리리터당 1,000개 미만으로 유지됩니다.

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박테리아 및 내독소

박테리아와 내독소는 초순수 수질에 영향을 줄 수 있는 생물학적 오염 물질입니다. UPW 시스템은 박테리아 수를 밀리리터당 1 CFU(콜로니 형성 단위) 이하로, 내독소 수치를 0.03 EU/mL(밀리리터당 내독소 단위) 이하로 유지하는 것을 목표로 합니다.

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결론

초순수는 미량의 오염 물질도 심각한 결과를 초래할 수 있는 다양한 산업 및 연구 환경에서 매우 중요한 자원입니다. 초순수 생산에는 전처리, 1차 처리, 연마 처리 및 최종 여과를 포함한 여러 처리 단계가 포함됩니다. 저항성, TOC, 입자, 박테리아 및 내독소 수준과 같은 주요 파라미터는 최상의 수질을 보장하기 위해 주의 깊게 모니터링됩니다.