정밀 기계산업과 반도체 산업의 진보와 더불어 대상물의 초순도 세정이 하이테크 산업발전에 가장 중요한 핵심기술로 부각되고 있다. 현재 초순수 세정은 크게 습식세정과 건식세정으로 분류하고 있다. 습식세정의 경우 오랜 경험과 높은 세정효율을 보이고 있지만, 다량의 탈이온수에 과산화수소, 황산, 불산 또는 수산화 암모늄 등의 독성첨가제를 반복적으로 사용하고 있어 독성 폐수발생등 심각한 환경오염을 유발하고 있다. 따라서, 최근에는 습식 세정에 따른 환경오염의 문제를 개선하기 위한 노력으로 몇 가지 건식 세정기술이 개발되고 있다. 최근 들어 건식세정 방법 중에 소위 초임계상태의 환경 용매를 사용하는 기술이 개발되고 있으며, 높은 세정효율과 더불어 환경친화성이 높은 유망한 기술로 받아들여지고 있어 국제적인 관심이 집중되고 있다. 이 논문에서는 초임계 이산화탄소 세정에 관심을 두어, 초임계 용매의 물리화학적 특성과 환경친화측면, 세정공정의 엔지니어링, 그리고 국내외 기술 현황을 종합적으로 분석 평가하였다.
정밀 기계산업과 반도체 산업의 진보와 더불어 대상물의 초순도 세정이 하이테크 산업발전에 가장 중요한 핵심기술로 부각되고 있다. 현재 초순수 세정은 크게 습식세정과 건식세정으로 분류하고 있다. 습식세정의 경우 오랜 경험과 높은 세정효율을 보이고 있지만, 다량의 탈이온수에 과산화수소, 황산, 불산 또는 수산화 암모늄 등의 독성첨가제를 반복적으로 사용하고 있어 독성 폐수발생등 심각한 환경오염을 유발하고 있다. 따라서, 최근에는 습식 세정에 따른 환경오염의 문제를 개선하기 위한 노력으로 몇 가지 건식 세정기술이 개발되고 있다. 최근 들어 건식세정 방법 중에 소위 초임계상태의 환경 용매를 사용하는 기술이 개발되고 있으며, 높은 세정효율과 더불어 환경친화성이 높은 유망한 기술로 받아들여지고 있어 국제적인 관심이 집중되고 있다. 이 논문에서는 초임계 이산화탄소 세정에 관심을 두어, 초임계 용매의 물리화학적 특성과 환경친화측면, 세정공정의 엔지니어링, 그리고 국내외 기술 현황을 종합적으로 분석 평가하였다.
With fast advancement of fine machineries and semiconductor industries in recent decades, the ultra-cleaning of organic chemicals, submicron particles from contaminated unit equipments and products such as silicon wafers becomes one of the most important steps for further advancement of such industr...
With fast advancement of fine machineries and semiconductor industries in recent decades, the ultra-cleaning of organic chemicals, submicron particles from contaminated unit equipments and products such as silicon wafers becomes one of the most important steps for further advancement of such industries. To date, two kinds of ultra cleaning techniques are used; one is the wet-cleaning and the other is the dry cleaning. In case of wet cleaning, removal of organic contaminants and submicron particles is made by DIW with additives such as $H_2O_2$, $H_2SO_4$, HCl, $NH_4OH$ and HF, etc. While the wet cleaning method is most widely adopted for various occasions, it is inevitable to discharge significant amount of toxic waste waters in environment. Dry cleaning is an alternative method to mitigate environmental pollution of the wet cleaning with maintaining comparable degree of cleaning to the wet cleaning. Although there are various concept of dry cleaning have been devised, the dry cleaning with environmentally-benign solvent such as carbon dioxide proven to show high degree of cleaning from the contaminated porous surface as well as from the bare surface. Thus, special global attention has been placing on this technique since it has important advantages of simple process schemes and no environmentally concern, etc. Thus, this article critically reviews the state-of-the-art of the supercritical fluid drying with emphasis on the thermo-physical characteristics of the supercritical solvent, environmental gains compared to other dry cleaning methods, and the generic aspects of the basic design and processing engineering.
With fast advancement of fine machineries and semiconductor industries in recent decades, the ultra-cleaning of organic chemicals, submicron particles from contaminated unit equipments and products such as silicon wafers becomes one of the most important steps for further advancement of such industries. To date, two kinds of ultra cleaning techniques are used; one is the wet-cleaning and the other is the dry cleaning. In case of wet cleaning, removal of organic contaminants and submicron particles is made by DIW with additives such as $H_2O_2$, $H_2SO_4$, HCl, $NH_4OH$ and HF, etc. While the wet cleaning method is most widely adopted for various occasions, it is inevitable to discharge significant amount of toxic waste waters in environment. Dry cleaning is an alternative method to mitigate environmental pollution of the wet cleaning with maintaining comparable degree of cleaning to the wet cleaning. Although there are various concept of dry cleaning have been devised, the dry cleaning with environmentally-benign solvent such as carbon dioxide proven to show high degree of cleaning from the contaminated porous surface as well as from the bare surface. Thus, special global attention has been placing on this technique since it has important advantages of simple process schemes and no environmentally concern, etc. Thus, this article critically reviews the state-of-the-art of the supercritical fluid drying with emphasis on the thermo-physical characteristics of the supercritical solvent, environmental gains compared to other dry cleaning methods, and the generic aspects of the basic design and processing engineering.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 초임계 이산화탄소에 대한 설명 과 세정분야에서 어떻게 SCF •가 활용되고 있는지 소 개함으로서 세정 분야에 종사하는 이들에게 관심을 제고할 수 있는 자료 제공을 하고자 한다. 또한, SCF 미디움을 활용하는 세정기술의 적용 범위와 선진국 의 경제성 평가 예를 통해서 그 가능성을 검토하고자 하였다.
본 논문에서는 초임계 유체 중에서 가장 많이 사용되고 있는 이산화탄소에 대한 밀도 가변 물성을 통해서 이산화탄소가 미래의 세정 용매로서 사용 가 능한지를 검토하였다. 또한, 이러한 특성이 세정에서 어떻게 활용되는지 기본 개념을 살펴보고, 기존의 세 정 용매와 세정 대체 가능성을 간략히 소개하였다. 그리고, 정밀 부품 및 기계 분야 등에서 발생되는 수 종의 유기물에 대한 세정 정도를 실험 예로서 제시 하였고, 웨이퍼와 반도체 등의 고부가 산업에서 적용 가능함을 예로 제시하였다.
본 논문에서는 초임계 유체 중에서 가장 많이 사용되고 있는 이산화탄소에 대한 밀도 가변 물성을 통해서 이산화탄소가 미래의 세정 용매로서 사용 가 능한지를 검토하였다. 또한, 이러한 특성이 세정에서 어떻게 활용되는지 기본 개념을 살펴보고, 기존의 세 정 용매와 세정 대체 가능성을 간략히 소개하였다.
본 논문에서는 초임계 이산화탄소에 대한 설명 과 세정분야에서 어떻게 SCF •가 활용되고 있는지 소 개함으로서 세정 분야에 종사하는 이들에게 관심을 제고할 수 있는 자료 제공을 하고자 한다.
세정 용제로서 초임계 이산화탄소의 세정성을 검토하고, 초임계 이산화탄소가 활용된 연구 결과 및 상용 제품 사례를 살펴보고자 한다.
자연에 무한량 존재하면서 동시에 초임계 유체 (SCF)로 환경분야에서 가장 폭넓게 사용하고 있는 성분은 이산화탄소이다. 여기에서는 초임계 상태에서 압력변화에 따른 밀도의 가변성으로 유발되는 물리 적 성질의 가변특성에 관하여 간략히 검토하였다.
가설 설정
이산화탄소는 비극성을 띄면서 무색, 무 취, 무미의 화학적으로 매우 안정한 물질이다. 특흐］, 초임계 이산화탄소를 사용하는 공정에서 이산화탄소 는 단위장치내에 폐쇄되어 있으며 공기중으로 배출 되지 않는다. 그러므로, 이산화 탄소를 사용하는 초 임계 유체 공정은 이산화탄소의 배출원이 아니며 다 른 공장으로부터 부생되는 이산화 탄소의 효과적인 소비원이라 할 수 있다.
성능/효과
그리고, 극성 유기용매인 페놀계와 벤젠계에 대한 추출 결과를 Table 4에 나타내었다. 19종의 페놀에 대해서 약 60%의 평균 추출결과를 보였으며, 크레졸과 같은 페 놀은 90%이상의 추출결과를 보였다.
그밖에 초임계 이산화탄소가 적용 가능한 분야 로는 미국 Los Alamos 연구소에서 시도한 바 있는 반도체 공정중에 석판인쇄(photolithography) 공정에 서 사용되는 감광제(photoresist)의 제거가 있다. UV 방사선에 양성색조(positive tone) [32] 혹은 음성색조 (negative tone) [33,34]의 감광제가 노출된 후 잔류하 고 있는 저분자량의 성분들이 선택적으로 초임계 이 산화탄소에 용해될 수 있음이 확인되었다. 이러한 초임계 유체를 이용한 감광제의 처리 단계는 기존의 공정에서 방출되는 많은 양의 폐기물의 부피를 감소 시킴으로써 환경 친화적인 석판인쇄 공정의 가능성 을 제시하고 있다.
5 g/r时일 경우는 프레온 113을 사용하여 얻은 값과 비슷하였으나 초임계 이산화탄 소의 밀도가 증가함에 따라 추출 효과가 증가하여 프레온 T13을 이용한 추출결과에 비해서 더 효과적 임을 보여주고 있다. 결과적으로 초임계 유체는 대상 물질의 표면코팅에는 거의 영향을 주지 않으면서 표 면으로부터 오염성분들을 선택적으로 제거할 수 있 다는 것을 보여주고 있다.
그 리고 TRIM® SOL의 경우 더 높은 압력과 온도 조 건에서 추출효율이 향상될 수 있음이 확인되었다.
그 리고 TRIM® SOL의 경우 더 높은 압력과 온도 조 건에서 추출효율이 향상될 수 있음이 확인되었다. 그 리고 유기 오염물의 경우 피하지방을 제외하고서는 내부분 요구되는 수준까지 제거되었다 그리고 추출 시간이 길수록 추출효율은 더욱 크게 나타났다. 그리 고, 다양한 금속에 대한 TRIM®； SOL의 추출효율을 Fig.
두 번째로 웨이퍼 표면위의 탄화수소 오염물의 세성은 오염 입사의 처리과정으로는 설명이 부족하 며 고속의 드라이 아이스가 표면에 충돌하는 순간 액체 이산화탄소로 전환되면서 유-기 오염물을 용해 시키는 공성(transient solvent niechanisini)으로 잘 설명될 수 있다. 이 액체 이산화탄소는 탄화수소오｝ 다른 비극성 2염물에 대한 좋은 용해도를 갖고 있 다.
또한, 이들 드라이 아이스 입자의 전이 용매 메 카니 즘(transient solvent mechanism) 혹은 동결 파 쇄 (freeze fracture)를 통해서 탄화수소 오염물을 제거 할 수 있다. 본 기술은 광학 소자, 반도체, 의학 기기 및 전기 기계 소자 등의 초기 세정과 마무리 세정에 모두 적용가능한 것으로 평가되고 있다. 스노우 젵을 이용한 오염입자 제거 원리를 보면 다음과 같다.
그러나 금속표면에서 실리콘 오 일의 제거나 주조된 마그네슘 표면에서 오염 성분의 제거에는 비교적 낮은 효율을 나타내었다. 오염 성분 들의 초임계 이산화탄소에 대한 용해도 차이와 기질불질의 표면의 특성에 따라 추출 효율에 많은 차이 를 보였다. 대규모 실험에서는 TRIM® SOL 그리고 실리콘 등을 제외하고는 정밀세정 수준이하로 기계 오일이나 유체와 같은 오염성분들이 추출되었다.
미국 Los Alamos 연구소의 Spall과 Laintz는[27] 145개의 오염성분과 49종의 피세정체를 대상으로 초 임게 이산화탄소 세정 기술의 가능성과 적용범위를 조사하였다. 이 결과로부터 초임게 이산화탄소 세정 은 오염된 대상물의 표면 특성보다는 오염 성분에 더욱 의존한다는 것과 표면 오염물의 제거에 비해서 내부 오염물의 제거를 위해서는 많은 시간과 기술이 요구됨을 파악할 수 있다. 그리나, 초임계 이산화탄 소는 비극성 용매임 에도 불구하고 기존의 수세식 세 정에 의해서 처리되던 많은 성분들에 대해서도 세정 이 가능하였다.
즉, 저장된 이산화탄소의 온도와 압력에 따라 노즐을 빠 져나오는 이산화탄소의 흐름 속도가 입자 제거의 효 율에 큰 영향을 준다는 것이다. 이 결과에 따르면 액 체 상태보다는 초임계 조건에 있는 이산화탄소를 사 용하는 것이 보다 효과적임을 보이고 있다.
■ 미국 AT&T 사는 노즐을 이용한 고속 세정 공 정을 검토한바 있다. 이 공정은 초기 장치비가 비교적 저렴한 것이 장점이며 습식 세정과 비 교할 때 초기 드라이 아이스 생성 장치만 고안 된다면 약 4년내에 장치비가 회수될 것으로 평 가되었고, 초기 설비가 이루어진 후에는 단순 히 이산화탄소의 소비만이 주 조업비로 사용되 어 경제성이 있는 것으로 확인되었다. 金
후속연구
또한, 이러한 특성이 세정에서 어떻게 활용되는지 기본 개념을 살펴보고, 기존의 세 정 용매와 세정 대체 가능성을 간략히 소개하였다. 그리고, 정밀 부품 및 기계 분야 등에서 발생되는 수 종의 유기물에 대한 세정 정도를 실험 예로서 제시 하였고, 웨이퍼와 반도체 등의 고부가 산업에서 적용 가능함을 예로 제시하였다.
현 재 국내 기술 수준에서 초임계 유체를 이용하여 추 출 소재 및 환경분야에서 많은 응용 경험이 있어 정 부와 기업어〕서.투为와 분위기를 조성한다면 충분히 상용화를 위한 연구를 진행할 수 있을 것이다. 오랜 전통을 갖고 있는 선진 외국과 우리 나라의 경우 기 초엔지니어링에 대한 기술 격차가 심한 게 사실이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.