반도체 산업에서는 다양한 형태의 반도체 소자를 제조하기 위하여 실리콘 웨이퍼가 사용되고 있다. 실리콘 웨이퍼는 실리콘 잉곳의 절단으로부터 만들어지며 이 공정에서 실리콘 슬러지가 발생한다. 반도체 소자의 사용처가 점점 증가함에 따라 실리콘 슬러지의 발생량 또한 증가하고 있는 실정이다. 최근 경제적 측면과 효율성 측면에서 폐실리콘 슬러지의 재활용 기술이 폭넓게 연구되고 있다. 본 연구에서는 폐실리콘 슬러지의 재활용에 관한 특허 기술을 분석하였다. 분석범위는 2007년 9월까지 미국, 유럽연합, 일본과 한국에서 출원 및 공개된 특허로 제한하였다. 특허들은 전체적으로 검색어를 사용하여 수집되었고, 기준 기술 이외의 것을 여과하였다. 특허기술의 경향은 년도와 국가별, 기업 및 관련기술 분야별로 분석되었다.
반도체 산업에서는 다양한 형태의 반도체 소자를 제조하기 위하여 실리콘 웨이퍼가 사용되고 있다. 실리콘 웨이퍼는 실리콘 잉곳의 절단으로부터 만들어지며 이 공정에서 실리콘 슬러지가 발생한다. 반도체 소자의 사용처가 점점 증가함에 따라 실리콘 슬러지의 발생량 또한 증가하고 있는 실정이다. 최근 경제적 측면과 효율성 측면에서 폐실리콘 슬러지의 재활용 기술이 폭넓게 연구되고 있다. 본 연구에서는 폐실리콘 슬러지의 재활용에 관한 특허 기술을 분석하였다. 분석범위는 2007년 9월까지 미국, 유럽연합, 일본과 한국에서 출원 및 공개된 특허로 제한하였다. 특허들은 전체적으로 검색어를 사용하여 수집되었고, 기준 기술 이외의 것을 여과하였다. 특허기술의 경향은 년도와 국가별, 기업 및 관련기술 분야별로 분석되었다.
Silicon wafer is used in making semiconductor device of various forms in the semiconductor industry. Silicon wafer is produced by cutting silicon ingot and sludge containing silicon results from cutting process. The amount of silicon sludge is increasing owing to the usage of semiconductor device in...
Silicon wafer is used in making semiconductor device of various forms in the semiconductor industry. Silicon wafer is produced by cutting silicon ingot and sludge containing silicon results from cutting process. The amount of silicon sludge is increasing owing to the usage of semiconductor device in many industry sectors. These days the recycling technologies of the waste silicon sludge has been widely studied from view point of economy and efficiency. In this study, patents on the recycling technologies of the waste silicon sludge were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA, European Union, Japan, and Korea up to september, 2007. Patents were collected using key-words and filtered by filtering criteria. The trend of the patents was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.
Silicon wafer is used in making semiconductor device of various forms in the semiconductor industry. Silicon wafer is produced by cutting silicon ingot and sludge containing silicon results from cutting process. The amount of silicon sludge is increasing owing to the usage of semiconductor device in many industry sectors. These days the recycling technologies of the waste silicon sludge has been widely studied from view point of economy and efficiency. In this study, patents on the recycling technologies of the waste silicon sludge were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA, European Union, Japan, and Korea up to september, 2007. Patents were collected using key-words and filtered by filtering criteria. The trend of the patents was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.
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문제 정의
국내 실리콘 슬러지 재활용에 대한 기술 연구의 중요함을 인식하여 본 연구에서는 실리콘 웨이퍼 생산 공정에서 발생하는 실리콘 슬러지의 재활용 기술과 관련하여 일본, 미국, 유럽, 그리고 한국의 특허와 논문 정보를 분석함으로써 기술 동향을 파악하고자 하였다. 특허와 논문 분석에 의한 기술 동향 파악은 기존에 수행되었던 관련기술의 연구내용뿐만 아니라, 향후 연구의 방향을 설정하는데 중요한 자료로 활용되고 있으며, 연구내용이 중복되는 것을 사전에 막아주는 역할을 한다.
다음에서는 국내저널과 국제저널을 합한 24건의 논문 중 객관성을 높이기 위해 국제저널만을 사용하여 논문게재 동향을 알아보고자 한다. Fig.
제안 방법
8%)이 출원되었다. 각 국의 기술력을 보다 정확하게 알고자 출원인 국적에 따른 특허 출원건수를 분석해보았다. 출원인 국적별로 특허출원 현황을 살펴 본 Fig.
실리콘 슬러지 재활용 기술 관련 키워드의 조합식을 사용하여 수집된 기초데이터 (raw data)는 IPC, 각기 술의 정의 등의 기준에 의해 특허는 총 59건, 논문은 총 13건의 분석 대상 DB를 추출하였다. 분석 대상 DB는 기술분류, 동일 출원인/저자 명칭통일, 출원인/저자 국적, 핵심특허분류 등의 사전작업을 통하여 DB구축을 완료하였다.
실리콘 슬러지를 재활용하는 방법은 Table 1과 같이 크게 분리회수 기술, 제조 기술로 나눌 수 있고, 분리회수 기술은 다시 실리콘 성분 분리회수, 연마 슬러리재생으로, 제조 기술은 실리콘 화합물, 실리콘 복합체 제조 및 기타로 분류하였다.
가 각각 3건, 노르웨이의 Metallkraft AS가 3건의 특허를 출원하였다. 자세한 출원인 분석은 심층 분석에서 다루도록 하겠다. Fig.
대상 데이터
Fig. 18의 논문으로 본 기술의 발전도를 보면, 본격적인 논문 게재는 1990년대 후반에 이르러서이며 1998년 한국의 이수영, 이병택은 Silicon nitride 세라믹을 제조하는 연구를 수행하였으며 이후 2002년에는 93N4- O'SiAlON 복합체를 제조하는 연구를 수행하였다 1). 2004년 이후부터는 지질자원연구원의 장희동 등과 함께나노실리카, Si3N4-C fiber 복합체, SiC-Si3N4 복합체 등을 제조하는 연구를 진행하였다6,7).
필요가 있다. 본 연구에서는 Table 2와 같이 2007년 9월까지 등록/공개된 특허와 논문을 수집하여 사전작업을 걸쳐 최종 분석 데이터를 구축하였다.
1과 같이 4단계로 나누어 볼 수 있다. 실리콘 슬러지 재활용 기술 관련 키워드의 조합식을 사용하여 수집된 기초데이터 (raw data)는 IPC, 각기 술의 정의 등의 기준에 의해 특허는 총 59건, 논문은 총 13건의 분석 대상 DB를 추출하였다. 분석 대상 DB는 기술분류, 동일 출원인/저자 명칭통일, 출원인/저자 국적, 핵심특허분류 등의 사전작업을 통하여 DB구축을 완료하였다.
성능/효과
8의 기술별 특허출원 현황을 보면, 실리콘 슬러지 재활용 기술은 크게 분리회수기술과 제조기술로 나눌 수 있다. 분리회수기술이 전체 59건 중 40건으로 67.8%의 점유율을 보이고, 제조기술이 19건으로 32.2% 의 점유율을 보이며, 과반수의 특허가 분리회수 기술에 대한 것임을 알 수 있다.
3은 국가별 특허출원 현황을 나타내고 있다. 전체 59건의 특허 중 일본 특허가 29건으로 49.2%의 점유율을 보이며 한국 특허가 17건(28.8%), 미국 특허가 7건(11.9%), 유럽 특허가 2건(3.4%), 국제 특허 4건 (6.8%)이 출원되었다. 각 국의 기술력을 보다 정확하게 알고자 출원인 국적에 따른 특허 출원건수를 분석해보았다.
후속연구
이루어지고 있다. 이로부터 실리콘 슬러지로부터 고부가가치 소재의 개발이 크게 기대되며, 향후 상용화 기술 개발이 완료되면 자원재활용산업 분야의 활성화가 기대된다.
참고문헌 (9)
이수영, 이병택, 1998: "반도체 산업 폐Si슬러지의 재활용 기술 현황", 한국기계연구원 기계와 재료, 제36호, pp. 6-15
손용운, 정인화, 손정수, 김병규, 2203: "폐 반도체 슬러지 및 폐 망간전지 흑연봉으로부터 탄화규소 합성", 한국자원리싸이클링학회지, 제12권3호, pp. 25-31
R. K. Paul, A. K. Gain, B.T. Lee, H.D. Jang, 2006: "Effect of addition of silicon on the microstructures and bending strength of continuous porous SiC- $Si_3N_4$ composites, J. Am. Ceram. Soc. 89(6), pp. 2057-2062
H. D. Jang, H. Chang, Y. Suh, K. Okuyama, 2006: "Synthesis of $SiO_2$ nanoparticles from sprayed droplets of TEOS by the flame spray pyrolysis", Current Applied Physics, 6S1, pp. 110-113
장희동, 장한권, 조국, 길대섭, 2007: "폐실리콘슬러지로부터 TMOS 및 실리카 나노분말 제조", 한국자원리싸이클링학회지, 제 16권5호, pp. 41-45
J. Shibata, N. Murayama, 2007: "Treatment of silicon wafer slicing wastes", The 4th Korea-Japan International Symposium on Material Sciences and Resources Recycling, Jeju, March 8-10, pp. 21-30
길대섭, 장희동, 김병규, 장한권, 2008: "페실리콘 슬러지로부터 실리콘 분말의 분리 회수", KIGAM Bulletin, 제12권1호, pp. 57-62
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